Ахроматизированные дифракционные и дифракционно-рефракционные системы рентгеновского диапазона
Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Степанов С.А.

Аннотация:
Проанализированы возможности и определены условия ахроматизации дифракционных и дифракционно-рефракционных систем рентгеновского диапазона. Произведена оценка качества фокусировки при достижении строгой и частичной ахроматизации. Результаты оценки сопоставлены с возможностями одиночной дифракционной линзы.

Abstract:
In this paper we analyzed possibilities and requirements of the achromatization of the X-ray diffractive and diffractive-refractive optical systems. The estimation of quality of focusing at the full and partial achromatization is executed. All results were compared with possibilities of the single diffractive lens.

Ключевые слова :
мягкое и жёсткое рентгеновское излучение, ахроматизация, дифракционная линза, рефракционная линза, коэффициент дисперсии, глубина проникновения, дифракционно-рефракционная система, дифракционный дублет-ахромат.

Key words:
“soft” and “hard” X-rays, achromatization, diffractive lens, refractive lens, dispersion index, penetration depth, diffractive-refractive optical system, achromatic diffractive doublet.

Литература:

1. Erko, А. Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics / A. Erko - Berlin; Heidelberg; New York: Sprin­ger, 2008. - 533 р.
   
2. Фетисов, Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ / Г.В. Фетисов - М.: Физматлит, 2007. - 672 с.
   
3. Чуриловский, В.Н. Теория хроматизма и аберраций третьего порядка / В.Н. Чуриловский. - Л.: Машиностроение, 1968. - 312 с.
   
4. Слюсарев, Г.Г. Методы расчёта оптических систем / Г.Г. Слюсарев. - Л.: Машиностроение, 1969. - 672 с.
   
5. Ган, М.А. Теория и методы расчёта голограммных и киноформных оптических элементов / М.А. Ган. - Л.: ГОИ, 1984. - 140 с.
   
6. Stone, T. Hybrid diffractive-refractive lenses and achromats / T. Stone, N. George // Applied Optics. - 1988. -Vol. 27(14). - P. 2960-2971.
   
7. O'Shea, D.C. Diffractive Optics: Design, Fabrication, and Test / D.C. O'Shea; T.J. Suleski; A.D. Kathman; D.W. Pra­ther. - Bellingham: SPIE Press, 2003. - 260 p.
   
8. Greisukh, G.I. Diffractive-refractive hybrid corrector for achro- and apochromatic corrections of optical systems / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, S.A. Stepanov // Applied Optics. - 2006. - Vol. 45(24). - P. 6137-6141.
   
9. Skinner, G.K. Design and imaging performance of achromatic diffractive-refractive x-ray and gamma-ray Fresnel lenses / G.K. Skinner // Applied Optics. - 2004. - Vol. 43(25). - P. 4845-4853.
   
10. Umbach, M. Achromatic X-ray focusing using diffractive and refractive elements / M. Umbach, V. Nazmov, M. Si­mon, A. Last, V. Saile // Proceedings of SPIE. - 2008. - Vol. 7100. - P. 71001U-1?71001U-7.
    
11. Bennett, S.J. Achromatic combinations of hologram optical elements / S.J. Bennett // Applied Optics. - 1976. - Vol. 15(2). - P. 542-545.
    
12. Sweatt, W.C. Achromatic triplet using holographic optical elements / W.C. Sweatt // Applied Optics. - 1977. - Vol. 16(5). - P. 1390-1391.
    
13. Weingartner, I. Real and achromatic imaging with two planar holographic optical elements / I. Weingartner // Optics Communications. - 1986. - Vol. 58(6). - P. 385-388.
    
14. Farn, M.W. Diffractive doublets corrected at two wavelengths / M.W. Farn, J.W. Goodman // J. Opt. Soc. Am. A. - 1991. - Vol. 8(6). - P. 860-867.
    
15. Грейсух, Г.И. Анализ возможностей ахроматизации оптических систем, состоящих из дифракционных элементов / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.В. Казин, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. - 2010. - Т. 34, № 2. - С. 187-193.
    
16. Als-Nielsen, J. Elements of Modern X-ray Physics / J. Als-Nielsen, D. McMorrow. - New York: John Wi­ley&Sons, 2001. - 318 p.
    
17. Шпольский, Э.В. Атомная физика. Т. 1: Введение в атомную физику / Э.В. Шпольский. - М.: Наука, 1984. - 552 с.
    
18. Аристов, В.В. Современные достижения рентгеновской оптики преломления / В.В. Аристов., Л.Г. Шабельников // Успехи физических наук. - 2008. - Т. 178, № 1. - С. 61-83.
    
19. Kuznetsov, S. X-ray opical objective base on Al and Be compound refractive lenses / S. Kuznetsov, I. Snigereva, A. Snigerev, C. Schroer, B. Lengeler // Proceedings of SPIE. - 2004. - Vol. 5539. - P. 200-207.
    
20. Henke, B.L. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E = 50-30000 eV, Z = 1-92 / B.L. Henke, E.M. Gullikson, J.C. Davis // Atomic Data and Nuclear Data Tables. - 1993 - Vol. 54(2). - P. 181-342.
    
21. X-Ray Properties of the Elements [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://henke.lbl.gov/cgi-bin/pert_cgi.pl
    
22. ZEMAX: software for optical system design [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zemax.com
    
23. Грейсух, Г.И. Ахроматизированные дифракционно-ре­фракционные объективы EUV-диапазона / Г.И. Грей­сух, Е.Г. Ежов, И.А. Левин, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. - 2011. - Т. 35, № 1. - С. 29-35.
    
24. Schroer, C. Beryllium parabolic refractive x-ray lenses / C. Schroer, M. Kuhlmann, B. Lengeler, T.F. Gunzler, O. Kurapova, B. Benner, C. Rau, A.S. Simionovici, A. Snigirev and I. Snigireva // Proceedings of SPIE. - 2002. - Vol. 4783. - P. 10-18.
25. Грейсух, Г.И. Расчёт фокусирующих дифракционных дублетов-ахроматов / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.В. Ка­зин, С.А. Степанов // Сборник трудов IX международной конференции «Прикладная оптика - 2010». Том 2. СПб, 2010. - С. 249-253.

References:

1. Erko, А. Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics / A. Erko - Berlin; Heidelberg; New York; Springer, 2008. - 533 р.
2. Fetisov, G.V. Synchrotron radiation. Methods for studying the structure of substances / G.V. Fetisov - Moscow: “Fizmatlit” Publisher, 2007. - 672 p. - (In Russian).
   
3. Churilovsky, V.N. The theory of chromatism and third-order aberrations / V.N. Churilovsky. - Leningrad: “Mashinostroenie” Publisher, 1968. - 312 p. - (in Russian).
   
4. Slusarev, G.G. Methods of calculating optical systems / G.G. Slusarev. - Leningrad: “Mashinostroenie” Publi­sher, 1969. - 672 p. - (In Russian).
   
5. Gan, M.A. Theory and methods of calculating the hologram and kinoform optical elements / M.A. Gan. - Leningrad.: GOI, 1984. - 140 p. - (In Russian).
   
6. Stone, T. Hybrid diffractive-refractive lenses and achromats / T. Stone, N. George // Applied Optics. - 1988. -Vol. 27(14). - P. 2960-2971.
   
7. O'Shea, D.C. Diffractive Optics: Design, Fabrication, and Test / D.C. O'Shea; T.J. Suleski; A.D. Kathman; D.W. Pra­ther. - Bellingham: SPIE Press, 2003. - 260 p.
   
8. Greisukh, G.I. Diffractive-refractive hybrid corrector for achro- and apochromatic corrections of optical systems / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, S.A. Stepanov // Applied Optics. - 2006. - Vol. 45(24). - P. 6137-6141.
   
9. Skinner, G.K. Design and imaging performance of achromatic diffractive-refractive x-ray and gamma-ray Fresnel lenses / G.K. Skinner // Applied Optics. - 2004. - Vol. 43(25). - P. 4845-4853.
   
10. Umbach, M. Achromatic X-ray focusing using diffractive and refractive elements / M. Umbach, V. Nazmov, M. Si­mon, A. Last, V. Saile // Proceedings of SPIE. - 2008. - Vol. 7100. - P. 71001U-1?71001U-7.
    
11. Bennett, S.J. Achromatic combinations of hologram optical elements / S.J. Bennett // Applied Optics. - 1976. - Vol. 15(2). - P. 542-545.
    
12. Sweatt, W.C. Achromatic triplet using holographic optical elements / W.C. Sweatt // Applied Optics. - 1977. - Vol. 16(5). - P. 1390-1391.
    
13. Weingartner, I. Real and achromatic imaging with two planar holographic optical elements / I. Weingartner // Optics Communications. - 1986. - Vol. 58(6) - P. 385-388.
    
14. Farn, M.W. Diffractive doublets corrected at two wavelengths / M.W. Farn, J.W. Goodman // J. Opt. Soc. Am. A. - 1991. - Vol. 8(6). - P. 860-867.
    
15. Greisukh, G.I. Analysis of achromatization capabilities of optical systems consisting of diffractive elements / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, S.V. Kazin, S.A. Stepanov // Computer Optics. - 2010. - V. 34, N. 2. - P. 187-193. - (In Russian).
    
16. Als-Nielsen, J. Elements of Modern X-ray Physics / J. Als-Nielsen, D. McMorrow. - New York: John Wi­ley&Sons, 2001. - 318 p.
    
17. Schpolsky, E.V. Atomic physics, Vol.1: Introduction to atomic physics. / E.V. Schpolsky - Moscow: “Nauka” Publisher, 1984. - 552 p. - (In Russian).
    
18. Aristov, V.V. Modern achievements of X-ray refractive optics / V.V. Aristov, L.G. Schabelnikov // Physics-Us­pekhi (Advances in Physical Sciences). - 2008. - V. 178, N 1. - P. 61-83. - (In Russian).
    
19. Kuznetsov, S. X-ray opical objective base on Al and Be compound refractive lenses / S. Kuznetsov, I. Snigereva, A. Snigerev, C. Schroer, B. Lengeler // Proceedings of SPIE. - 2004. - Vol. 5539. - P. 200-207.
    
20. Henke, B.L. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E = 50-30000 eV, Z = 1-92 / B.L. Henke, E.M. Gullikson, J.C. Davis // Atomic Data and Nuclear Data Tables. - 1993. - Vol. 54(2). - P. 181-342.
    
21. X-Ray Properties of the Elements [Electronic resource]. - Access Mode: http://henke.lbl.gov/cgi-bin/pert_cgi.pl
    
22. ZEMAX: software for optical system design [Electronic resource]. - Access Mode: http://www.zemax.com
    
23. Greisukh, G.I. Diffractive-refractive achromatic objectives for EUV-range / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, I.A. Levin, S.A. Stepanov // Computer Optics. - 2011. - Т. 35, N 1. - P. 29-35. - (In Russian).
    
24. Schroer, C. Beryllium parabolic refractive x-ray lenses / C. Schroer, M. Kuhlmann, B. Lengeler, T.F. Gunzler, O. Kurapova, B. Benner, C. Rau, A.S. Simionovici, A. Snigirev, and I. Snigireva // Proceedings of SPIE. - 2002. - Vol. 4783. - P. 10-18.
25. Greisukh, G.I. The calculation of the diffraction focusing doublet-achromat / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, S.V. Ka­zin, S.A. Stepanov // Proceedings of the IX International Conference on “Applied Optics - 2010”, Vol 2. - Saint-Petersburg: 2010. - P. 249-253. - (In Russian).

---

© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20