Модификация и полировка штриха голографической дифракционной решетки пучком нейтрализованных ионов Ar

Рис. 1. Угловая зависимость интенсивности дифрагированного излучения с длиной волны 4.47 нм от ГДР 900 мм-1 при фиксированном угле падения излучения на решетку θin= 7° – a) и зависимость эффективности в 1-м порядке ГДР 300 мм-1 от длины волны – b). Кривая снималась при фиксированном угле детектора по отношению к падающему излучению θd=12°, что моделировало условия в рефлектометре.

Целью работы было изучение возможности использования традиционных голографических решеток, предназначенных для работы в видимом и вакуумном ультрафиолетовом диапазонах, в экстремальном ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах. Спецификой этого диапазона являются повышенные требования к шероховатости поверхности штрихов и скользящие углы падения, и дифракции излучения. В ходе исследования было показано, что в исходном виде, прежде всего из-за большой шероховатости, такие решетки имеют низкую эффективность и не могут использоваться в составе рентгеновских спектрометров-монохроматоров.

В статье описывается методика, позволяющая не только кардинально сгладить шероховатость, но и уменьшать высоту штриха. Суть методики заключается в ионно-пучковой обработке слоя аморфного кремния, предварительно нанесенного на обрабатываемую поверхность. Причем для полировки лучше использовать ионы аргона, а для понижения штриха – ионы ксенона. С использованием этого метода у ГДР 300 мм-1 высота штриха была уменьшена с исходных 200 нм до 130 нм, что уменьшило минимальный угол отбора дифрагированного излучения с 6.9° до 4.5° и, тем самым, повысило эффективность дифракционной решетки в составе спектрометра-монохроматора скользящего падения для экстремального ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения.

Полировка штрихов ГДР 900 мм-1 повысила дифракционную эффективность на длине волны 4.47 нм в 3 раза.

В заключении следует отметить, что описанный метод может представлять интерес не только для рентгенооптики, но и для традиционных диапазонов видимого и ультрафиолетового излучения. Ионно-пучковая обработка приведет к уменьшению светорассеяния от решетки, а также позволяет с высокой точностью подогнать высоту штриха, оптимальную для решения конкретных задач, что невозможно осуществить другими методами.