Моделирование формирования изображения зонной пластинкой в рентгеновском излучении

Налимов А.Г., Котляр В.В., Сойфер В.А.

Аннотация:
Приведены результаты моделирования формирования изображения в жёстком рентгеновском излучении с помощью зонной пластинки (ЗП). Распространение излучения в пространстве моделировалось с помощью интеграла Рэлея-Зоммерфельда, а в ЗП – коммерческой программой BeamProp. Показано, что при формировании изображения ЗП с малой эффективностью необходимо сдвинуть объект от центра и освещать его сходящимся пучком, тогда нулевой порядок дифракции на ЗП не будет мешать формированию изображения в первом порядке. Показано также, что дифракционная решётка с периодом 100 нм отображается ЗП с крайней зоной, равной 50 нм.

Abstract:
Results of the image forming in a hard X-ray by a zone plate (ZP) are shown. Radiation propagation in free space was calculated by a Rayleight-Zommerfeld integral, in the ZP – by a commercial program BeamProp. It is shown, that when the image is formed by the ZP with a small efficiency, it is needed to shift an object from a focus from an optical axis and to illuminate it by a spherical wave. In this case zero order of a diffraction on the ZP will not disturb to form the image in first order. It is shown, that a diffraction grating with a period of 100 nm can be imaged by the ZP with end zone width is equal to 50 nm.

Ключевые слова :
зонная пластинка, рентгеновское излучение, рентгеновская линза.

Key words:
zone plate, X-ray radiation, X-ray lens.

Литература:

  1. Attwood, D. Soft x-rays and extreme ultraviolet radiation: principles and applications / D. Attwood // Cambridge University Press, 1999.
  2. Vaschenko, G. Sub-38 nm resolution tabletop microscopy with 13 nm wavelength laser light / G. Vaschenko, C. Brewer, F. Brizuela [et al.] // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31. – P. 1214-1216.
  3. Vaschenko, G. Nano-imaging with a compact extreme ultraviolet laser / G. Vaschenko, F. Brizuela, C. Brewer [et al.] // Opt. Lett. – 2005. – Vol. 30. – P. 2095-2097.
  4. Kuyumchyan, M. High efficiency and low absorption Fresnel compound zone plates for hard X-ray focusing / M. Kuyumchyan, A. Isoyan, A. Shulakov [et al.] // Cornell University, 2005. – http://arxiv.org/pdf/cs.OH/0503005.
  5. Aoki, S. The 8th International Conference on X-ray Microscopy (Institute of Pure and Applied Physics, Tokyo, 2006); and references therein / S. Aoki, Y. Kagoshima, Y. Suzuki [et al.].
  6. Chao, W.L. Soft X-ray microscopy at a spatial resolution better than 15 nm / W.L. Chao, B.D. Harteneck, J.A. Liddle [et al.] // Nature. – 2005. – Vol. 435, N 7046. – P. 1210-1213.
  7. Jefimovs, K. Zone-doubling technique to produce ultrahigh-resolution x-ray optics / K. Jefimovs, J. Vila-Coma­mala, T. Pilvi, J. Raabe [et al.] // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 99, N 26. – P. 264801.
  8. Barret, H.H. Fresnel zone plate imaging of gamma rays; theory / H.H. Barret, F.A. Horrigan // Appl. Opt. – 1973. – Vol. 12, N 11. – P. 2686-2702.
  9. Hofsten, O. Sub-25-nm laboratory X-ray microscopy using a compound Fresnel zone plate / O. Hofsten, M. Bertilson, J. Reinspach [et al.] // Opt. Letters. – 2009. – Vol. 34, N 17. – P. 2631-2633.
  10. Хонина, С.Н. Сравнение методов расчёта распространения рентгеновского излучения через ДОЭ в параксиальной области / С.Н. Хонина, А.Г. Налимов // Известия СНЦ РАН. – 2010. – Т. 12, № 4. – С. 26-31.
  11. Асадчиков, В.Е. Рентгенооптические методы - полное внешнее отражение с учётом рассеяния и микроскопия – в анализе границ раздела конденсированных фаз. Диссертация на соискание учёной степени доктора наук / В.Е. Асадчиков. – М., 2003.
  12. Котляр, В.В. Зонная пластинка на мембране для жёсткого рентгеновского излучения / В.В. Котляр, М.И. Ша­нина, В.А. Сойфер, Л. О’Фаолайн, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 1. – С. 36-41.
  13. Аркадьев, В.А. Капиллярная рентгеновская линза / В.А. Аркадьев, А.И. Коломийцев, М.А. Кумахов [и др.] // Письма в ЖТФ. – 1988. – Т. 14. – С. 97.
  14. Романов, А.Ю. Исследование рентгенооптических свойств оптики Кумахова / А.Ю. Романов, И.В. Дмит­риев, А.Ю. Акулов // Инженерная физика. – 2004. – № 1. – С. 43-47.

References:

  1. Attwood, D. Soft x-rays and extreme ultraviolet radiation: principles and applications / D. Attwood // Cambridge University Press, 1999.
  2. Vaschenko, G. Sub-38 nm resolution tabletop microscopy with 13 nm wavelength laser light / G. Vaschenko, C. Brewer, F. Brizuela [et al.] // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31. – P. 1214-1216.
  3. Vaschenko, G. Nano-imaging with a compact extreme ultraviolet laser / G. Vaschenko, F. Brizuela, C. Brewer [et al.] // Opt. Lett. – 2005. – Vol. 30. – P. 2095-2097.
  4. Kuyumchyan, M. High efficiency and low absorption Fresnel compound zone plates for hard X-ray focusing / M. Kuyumchyan, A. Isoyan, A. Shulakov [et al.] // Cornell University, 2005. – http://arxiv.org/pdf/cs.OH/0503005.
  5. Aoki, S. The 8th International Conference on X-ray Microscopy (Institute of Pure and Applied Physics, Tokyo, 2006); and references therein / S. Aoki, Y. Kagoshima, Y. Suzuki [et al.].
  6. Chao, W.L. Soft X-ray microscopy at a spatial resolution better than 15 nm / W.L. Chao, B.D. Harteneck, J.A. Liddle [et al.] // Nature. – 2005. – Vol. 435, N 7046. – P. 1210-1213.
  7. Jefimovs, K. Zone-doubling technique to produce ultrahigh-resolution x-ray optics / K. Jefimovs, J. Vila-Coma­mala, T. Pilvi, J. Raabe [et al.] // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 99, N 26. – P. 264801.
  8. Barret, H.H. Fresnel zone plate imaging of gamma rays; theory / H.H. Barret, F.A. Horrigan // Appl. Opt. – 1973. – Vol. 12, N 11. – P. 2686-2702.
  9. Hofsten, O. Sub-25-nm laboratory X-ray microscopy using a compound Fresnel zone plate / O. Hofsten, M. Bertilson, J. Reinspach [et al.] // Opt. Letters. – 2009. – Vol. 34, N 17. – P. 2631-2633.
  10. Khonina, S.N. Comparing of the calculation methods of X-ray propagation via a DOE in a paraxial area / S.N. Khonina, A.G. Nalimov // Izvestiya SSC RAS. – 2010. – Vol. 12, N 4. – P. 26-31. – (In Russian).
  11. Asadchikov, V.E. X-ray methods: full external reflection with scattering and microscopy – in analysis of the medium borders and condensing phases. Doctor dissertation / V.E. Asadchikov. – M., 2003. – (In Russian).
  12. Kotlyar, V.V. Zone plate on a film for a hard X-ray / V.V. Kot­lyar, M.I. Shanina, V.A. Soifer, L. O’Faolain, A.G. Nalimov // Computer optics. – 2011. – Vol. 35, N 1. – P. 36-41. – (In Russian).
  13. Arkhadiev, V.A. A capillar X-ray lens / V.A. Arkhadiev, A.I. Kolomiycev, M.A. Kumahov [et al.] // JTP Letters. – 1988. – V. 14. – P. 97. – (In Russian).
  14. Romanov, A.Yu. Investigations of an X-ray and optical properties of a Kumahov optics / A.Yu. Romanov, I.V. Dmi­triev, A.Yu. Akulov // Engineering physics. – 2004. – N 1. – P. 43-47. – (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