Рентгеновское алмазное фокусирующее устройство на базе массива из трехкомпонентных элементов
Налимов А.Г., Котляр В.В., Кононенко Т.В., Конов В.И.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34,

ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151,
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия,
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия

Аннотация:
В работе численно моделируется фокусировка рентгеновского излучения с энергией 9,25 кэВ (длина волны 0,134 нм) с помощью составной преломляющей линзы, каждый из элементов которой представляет собой комбинацию центральной и двух боковых полостей в алмазной пластине. Показано, что с помощью массива из 20 таких элементов можно получить фокусное пятно шириной по полувысоте интенсивности FWHM = 57 нм. При этом ширина такой линзы равна 30 мкм, толщина алмазной пластины 2 мкм. Моделирование показало, что, увеличивая пропорционально размеры линз по всем трем осям до ширины входной апертуры 1 мм, можно ожидать увеличения ширины фокусного пятна до 1 мкм.

Ключевые слова:
рентгеновское излучение, цилиндрическая линза, алмаз.

Цитирование:
Налимов, А.Г.
Рентгеновское алмазное фокусирующее устройство на базе массива из трехкомпонентных элементов / А.Г. Налимов, В.В. Котляр, Т.В. Кононенко, В.И. Конов // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 6. – С. 933-940. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-6-933-940.

Литература:

  1. Kimura, T. Coherent X-ray zoom condenser lens for diffractive and scanning microscopy / T. Kimura, S. Matsuyama, K. Yamauchi, Y. Nishino // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, Issue 8. – P. 9267-9276. – DOI: 10.1364/OE.21.009267.
  2. Vagovič, P. Laboratory-based multi-modal X-ray microscopy and micro-CT with Bragg magnifiers / P. Vagovič, D. Korytár, A. Cecilia, E. Hamann, T. Baumbach, D. Pelliccia // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, Issue 14. – P. 18391-18400. – DOI: 10.1364/OE.23.018391.
  3. Yang, Y. Contrast transfer functions for Zernike phase contrast in full-field transmission hard X-ray microscopy / Y. Yang, Y. Cheng, R. Heine, T. Baumbach // Optics Express. – 2016. – Vol. 24, Issue 6. – P. 6063-6070. – DOI: 10.1364/OE.24.006063.
  4. Zhang, W. Multiple pinhole collimator based X-ray luminescence computed tomography / W. Zhang, D. Zhu, M. Lun, C. Li // Biomedical Optics Express. – 2016. – Vol. 7, Issue 7. – P. 2506-2523. – DOI: 10.1364/BOE.7.002506.
  5. Vegso, K. The dynamical structural changes in polymers induced by laser irradiation studied by spectrum-tuned 4D X-ray phase tomography based on X-ray Talbot interferometry / K. Vegso, H. Takano, Y. Wu, M. Hoshino, H. Han, Y. Sharma, A. Momose // JSAP-OSA Joint Symposia 2017 Abstracts. – 2017. – 8P_A410_4.
  6. Kayser, Y. Wavefront metrology measurements at SACLA by means of X-ray grating interferometry / Y. Kayser, S. Rutishauser, T. Katayama, H. Ohashi, T. Kameshima, U. Flechsig, M. Yabashi, C. David // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 8. – P. 9004-9015. – DOI: 10.1364/OE.22.009004.
  7. Burkel, E. Phonon spectroscopy by inelastic x-ray scattering / E. Burkel // Reports on Progress in Physics. – 2000. – Vol. 63, Issue 2. – P. 171-232. – DOI: 10.1088/0034-4885/63/2/203.
  8. Sinn, H. Spectroscopy with meV energy resolution / H. Sinn // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2001. – Vol. 13, Issue 24. – P. 7525-7537. – DOI: 10.1088/0953-8984/13/34/305.
  9. Krisch, M. Inelastic X-ray scattering from phonons / M. Krisch, F. Sette. – In: Light scattering in Solids IX / ed. by M. Cardona, R. Merlin. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2007. – P. 317-370. – DOI: 10.1007/978-3-540-34436-0_5.
  10. Gerdau, E. Nuclear resonant scattering of synchrotron radiation / E. Gerdau, H. deWaard // Hyperfine Interactions. – 1999. – Vol. 123-124, Issues 1-4. – P. 0-0 (Preface). – DOI: 10.1023/A:1017073002352.
  11. Röhlsberger, R. Nuclear condensed matter physics with synchrotron radiation: Basic principles, methodology and applications / R. Röhlsberger. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2004. – 320 p. – ISBN: 978-3-540-23244-5.
  12. Arias, C. X-ray fluorescence analysis and self-organizing maps classification of the Etruscan gold coin collection at the Monetiere of Florence / C. Arias, S. Bani, F. Catalli, G. Lorenzetti, E. Grifoni, S. Legnaioli, S. Pagnotta, V. Palleschi // Applied Spectroscopy. – 2016. – Vol. 71, Issue 5. – P. 817-822. – DOI: 10.1177/0003702816641421.
  13. Dwyer, J.R. Through a window, brightly: A review of selected nanofabricated thin-film platforms for spectroscopy, imaging, and detection / J.R. Dwyer, M. Harb // Applied Spectroscopy. – 2017. – Vol. 71, Issue 9. – P. 2051-2075. – DOI: 10.1177/0003702817715496.
  14. Alekhin, M.S. Stimulated scintillation emission depletion X-ray imaging / M.S. Alekhin, G. Patton, C. Dujardin, P.-A. Douissard, M. Lebugle, L. Novotny, M. Stampanoni // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 2. – P. 654-669. – DOI: 10.1364/OE.25.000654.
  15. Polikarpov, M. Diamond X-ray refractive lenses produced by femto-second laser ablation / M. Polikarpov, T.V. Kononenko, V.G. Ralchenko, E.E. Ashkinazi, V.I. Konov, P. Ershov, S. Kuznetsov, V. Yunkin, I. Snigereva, V.M. Polikarpov, A. Snigirev // Proceedings of SPIE. – 2016. – Vol. 9963. – 99630Q. – DOI: 10.1117/12.2238029.
  16. Goto, T. Nearly diffraction-limited hard X-ray line focusing with hybrid adaptive X-ray mirror based on mechanical and piezo-driven deformation / T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, H. Yamaguchi, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi // Optics Express. – 2018. – Vol. 26, Issue 13. – P. 17477-17486. – DOI: 10.1364/OE.26.017477.
  17. Назьмов, В.П. Литографическая широкоапертурная рефракционная рентгеновская оптика : дисс. ... доктора физ.-мат. наук : 01.04.01 / Назьмов Владимир Петрович. – Новосибирск, 2018.
  18. Nazmov, V. Large-aperture two-dimensional X-ray refractive mosaic lenses / V. Nazmov, E. Reznikova, J. Mohr, V. Saile, H. Tajiri, A. Voigt // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 25. – P. 7138-7141. – DOI: 10.1364/ao.55.007138.
  19. Nazmov, V. Development and characterization of ultra-high aspect ratio microstructures made by ultra-deep X-ray lithography / V. Nazmov, E. Reznikova, J. Mohr, J. Schulz, A. Voigt // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Vol. 225. – P. 170-177. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2015.05.030.
  20. Polikarpov, M. Large-acceptance diamond planar refractive lenses manufactured by laser cutting / M. Polikarpov, I. Snigireva, J. Morse, V. Yunkin, S. Kuznetsov, A. Snigirev // Journal of Synchrotron Radiation. – 2015. – Vol. 22, Issue 1. – P. 23-28. – DOI: 10.1107/S1600577514021742.
  21. Kononenko, T.V. Fabrication of polycrystalline diamond refractive X-ray lens by femtosecond laser processing / T.V. Kononenko, V.G. Ralchenko, E.E. Ashkinazi, M. Polikarpov, P. Ershov, S. Kuznetsov, V. Yunkin, I. Snigireva, V.I. Konov // Applied Physics A. – 2016. – Vol. 122. – 152 (6 p.). – DOI: 10.1007/s00339-016-9683-9.
  22. Chen, Z. Toward one nanometer X-ray focusing: a complex refractive lens design / Z. Chen, H. Xie, B. Deng, G. Du, H. Jiang, T. Xiao // Chinese Optics Letters. – 2014. – Vol. 12, Issue 12. – 123401. – DOI: 10.3788/COL201412.123401.
  23. Born, M. Principles of optics: Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light / M. Born, E. Wolf. – 7th ed. – Cambridge: Cambridge University Press, 1999. – 952 p. – ISBN: 978-0-521-64222-4.
  24. Налимов, А.Г. Моделирование фокусировки жёсткого рентгеновского излучения последовательностью цилиндрических отверстий в алмазной плёнке / А.Г. Налимов, В.В. Котляр, В.И. Конов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 6. – С. 796-802. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-6-796-802.
  25. Li, Y. A High-accuracy Formula for Fast Evaluation of the Effect of Focal Shift / Y. Li // Journal of Modern Optics, 1999. – V. 38, No. 9. – P. 1815–1819. doi:10.1080/09500349114551921.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20