Стенды рентгеновской спектроскопии для спектрального диапазона 0,6–230 нм для контроля элементов рентгеновской оптики c произвольной формой поверхности

Два рентгенооптических стенда — рефлектометра, позволяющие производить измерения в спектральных диапазонах 0,6-50 нм и 4-230 нм соответственно. Разработка ИФМ РАН.

Контактное лицо

Чхало Николай Иванович

chkhalo@ipmras.ru

Фото

Стенд 0,6-50 нм

Стенд 4-230 нм

Пятиосный гониометр

Схемы

	Схема стенда 0,6-50 нм. RT - рентгеновская трубка, A, S - входная и выходная щели, GD - сменная сферическая дифракционная решетка, TM - торроидальное фокусирующее зеркало, М, D - монитор и детектор (ВЭУ-6), G5 — пятиосный гониометр, MLS - исследуемый образец.
	Схема стенда 4-230 нм.

Описание установки

Схема движений, обеспечиваемых гониометром

Особенностью данных приборов является сочетание неподвижной массивной камеры гониометра с движущимися источником и спектральным элементом (сферической дифракционной решеткой). В результате этого реализована оптическая схема, при которой входная и выходная щели и дифракционная решетка располагаются на круге Роуланда во всем рабочем диапазоне длин волн, что позволяет существенно повысить спектральное разрешение прибора до 0,01 нм. Могут быть использованы сменные дифракционные решетки разных радиусов, что расширяет доступный частотный диапазон: R = 6 м (диапазон 0,6-5 нм), R = 4 м (диапазон 1,6-9 нм) и R = 2 м (диапазон 4-50 нм). В качестве источников рентгеновского излучения в требуемом диапазоне длин волн используются рентгеновская трубка со сменными анодами.

Пятиосный гониометр позволяет изучать образцы неплоской формы. Основные характеристики движений гониометра приведены в Таблице. Максимальный размер исследуемых образцов может достигать 300 мм в диаметре (200 мм для второго стенда).

Второй стенд оснащен также дополнительным независимым газоразрядным источником излучения, что позволяет продвинуться в область больших длин волн.

В качестве приемника излучения используется фотокатод из CsI, пригодный для исследований во всем диапазоне. Для регистрации фотоэлектронов используются вторично-электронные умножители типа ВЭУ-6. На входных пучках установлены мониторные приемники излучения с сетчатыми фотокатодами для контроля входной интенсивности пучков.

Основные характеристики движений, обеспечиваемых гониометром

Измерения

Основной задачей рефлектометрии в мягком рентгеновском и экстремальном ультрафиолетовом диапазонах является аттестация отражательных характеристик оптических элементов на рабочих длинах волн. Использование полученных результатов совместно с данными аттестации в «жестком» рентгеновском диапазоне позволяет более достоверно исследовать внутреннюю структуру объекта и предсказать его рабочие характеристики. В качестве таких элементов могут выступать многослойные рентгеновские зеркала, Ленгмюр-Блоджеттовские молекулярные пленки, абсорбционные тонкопленочные фильтры, поляризаторы и фазовращатели, дифракционные решетки, органические кристаллы, зеркала скользящего падения и др.

Рентгенооптические стенды позволяют получать кривые зеркального отражения, диффузного рассеяния и пропускания рентгеновского излучения, изучать спектральные характеристики объектов и применяются для следующих видов анализа:

1. Измерение коэффициентов отражения многослойных рентгеновских зеркал, кристаллов с 2d > 0.6 нм и зеркал скользящего падения;
2. Измерение коэффициентов пропускания поляризаторов, фазовращателей и тонкопленочных фильтров;
3. Характеризация эффективности дифракционных решеток, работающих как на отражение, так и на пропускание;
4. Химический анализ содержания легких элементов в образцах.