ЛЕНТА

Алмазная микролинза сфокусировала сильное рентгеновское излучение

P. Medvedeva et al. / Optics Express, 2020

Российские физики сделали алмазную микролинзу для фокусировки сильного рентгеновского излучения: для ее фабрикации ученые впервые использовали ионно-лучевую литографию. Система из трех последовательных линз позволила достичь дифракционного предела при фокусировании, что открывает дорогу к рентгеновской микроскопии с нанометровым разрешением. Работа опубликована в журнале Optics Express.

В последние годы синхротроны находят множество применений в микроскопических исследованиях. Однако, из-за необычного для современной оптики диапазона, встает вопрос о создании оптических элементов для источников рентгеновского излучения. За годы развития этой области составные преломляющие линзы стали одним из основных инструментов для работы с рентгеновским излучением из-за их слабой чувствительности к отклонениям в форме линзы, простоты использования и универсальности.

Для создания качественной оптической системы необходимо уметь делать линзы с маленьким радиусом кривизны, который обеспечивает меньшее фокусное расстояние, что позволяет получить большую апертуру и разрешение. Такая идеальная линза может достичь дифракционного предела, однако создание линзы с маленьким радиусом — инженерно трудная задача.

Группа российских физиков под руководством Анатолия Снигирева из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта показали, что ионно-лучевая литография может быть использована для создания преломляющих оптических элементов, и продемонстрировали составную систему из алмазных микролинз.

Половинки линзы вытачивались из монокристаллической алмазной пластины толщиной 40 мкм, а радиус кривизны одной параболической поверхности составлял 5 мкм. Для вытачивания микролинзы ученые использовали электронный литограф, который позволял контролировать форму и геометрию линзы в реальном времени. Затем половинки линзы соединялись вместе и формировали систему из трех последовательно соединенных линз.

Фотография с электронного микроскопа полученной микро-линзы: вид сверху (а), вид под углом (b).

P. Medvedskaya et al. / Optics Express, 2020

Поделиться

Фотография с электронного микроскопа грязной линзы (а) и очищенной (b).

P. Medvedskaya et al. / Optics Express, 2020

Поделиться

Для экспериментальной проверки составной оптической системы ученые использовали источник рентгеновского излучения на 12 килоэлектронвольт. Для начала, физики выровняли линзы с помощью фазово-контрастного рентгеновской микроскопии. Затем ученые сфокусировали рентгеновский луч и показали, что в такой системе действительно достигается дифракционный предел. Более того, с помощью анализа распределения сфокусированного пучка физики показали, что в изготовленных микролинзах отсутствуют аберрации.

Схема эксперимента для определения параметров оптической системы.

P. Medvedskaya et al. / Optics Express, 2020

Поделиться

В дальнейшем ученые планируют построить составную оптическую систему, в которой будет больше микролинз с меньшими радиусами. Это позволит увеличить апертуру и, следовательно, конечное разрешение. Такие микрооптические схемы позволяют создать «лабораторию на чипе», где короткофокусный объектив интегрирован с исследуемым образцом прямо на чипе.

Ранее китайские ученые научились получать четырехмерные изображения при помощи массива микролинз из жидких кристаллов. Созданное устройство одновременно позволяет восстановить три пространственные координаты объектов в поле зрения, а также степень поляризации отраженного от них света.

Михаил Прельштейн

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.