Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 10 » Статья стр. 1879
<<<>>>
Компактный спектрограф на основе VLS-решетки для диапазона 3-20 nm
Морозов С.С.1, Знаменский М.Ю., Гарахин С.А.1, Зорина М.В.1, Реунов Д.Г.1, Уласевич Б.А.1, Чхало Н.И.1
1Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Поступила в редакцию: 28 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 28 мая 2025 г.
Принята к печати: 28 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 11 сентября 2025 г.
PDF версия
Разработан компактный спектрограф для мягкого рентгеновского диапазона на основе дифракционной решетки с переменной частотой штрихов (Variable Line Spacing или VLS), работающей в первом внутреннем порядке дифракции. Конструкция включает ряд инновационных решений, позволяющих добиться уменьшения габаритов спектрографа для большей мобильности, а также увеличения светосилы. Основные оптические элементы собраны на едином основании, что исключает рассогласование оптической схемы внутри спектрографа. В качестве детектора использована коммерческая КМОП-матрица GSENSE2020BSI 13.3x13.3 mm с размером пикселя 6.5 μm и высокой квантовой эффективностью регистрации в мягком рентгеновском диапазоне. В оптической схеме спектрографа присутствует фокусирующее зеркало с двухслойным отражающим покрытием Cr/C, что позволяет увеличить светосилу спектрографа. Проведены измерения дифракционной эффективности решетки в первом внутреннем порядке, которые совместно с расчетной зависимостью разрешающей способности от длины волны говорят о достаточно высокой четкости спектрального изображения источника. Приведены рентгенооптическая схема спектрографа, расчетные рентгенооптические характеристики, 3D-изображение и фото спектрографа. Ключевые слова: спектрограф, VLS-решетка, Cr/C-двухслойные зеркала, мягкое рентгеновское излучение, экстремальное ультрафиолетовое излучение.
  1. H. Fiedorowicz, A. Bartnik, M. Szczurek, H. Daido, N. Sakaya, V. Kmetik, Y. Kato, M. Suzuki, M. Matsumura, J. Tajima, T. Nakayama, Th. Wilhein. Opt. Commun., 163 (1-3), 103 (1999). DOI: 10.1016/S0030-4018(99)00100-5
  2. F. Gilleron, M. Poirier, T. Blenski, M. Schmidt, T. Ceccotti. J. Appl. Phys., 94 (3), 2086 (2003). DOI: 10.1063/1.1587264
  3. A. Bartnik, P. Wachulak, T. Fok, . Wegrzynski, H. Fiedorowicz, T. Pisarczyk, W. Skrzeczanowski, T. Chodukowski, Z. Kalinowska, R. Dudzak, J. Dostal, E. Krousky, J. Skala, J. Ullschmied, J. Hrebicek, T. Medrik. Plasma Phys. Control. Fusion,  58, 014009 (2016)
  4. A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek, P.W. Wachulak. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 647 (1), 125 (2011). DOI: 10.1016/j.nima.2011.05.033
  5. N.I. Chkhalo, S.A. Garakhin, A.Ya. Lopatin, A.N. Nechay, A.E. Pestov, V.N. Polkovnikov, N.N. Salashchenko, N.N. Tsybin, S.Yu. Zuev. AIP Advances,  8 (10), 105003 (2018). DOI: 10.1063/1.5048288
  6. A.I. Chumakov, A. Barla, R. Ruffer, J. Metge, H.F. Grunsteudel, H. Grunsteudel, J. Plessel, H. Winkelmann, M.M. Abd-Elmeguid. Phys. Rev. B,  58 (1), 254 (1998)
  7. T. Fujimoto, S.A. Kazantsev. Plasma Рhys. Controlled Fusion,  39 (9), 1267 (1997)
  8. S. Alexiou, A. Calisti, P. Gauthier, L. Klein, E. Dalimier, R.W. Lee, R. Stamm, B. Talin. J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer,  58 (4-6), 399 (1997)
  9. V.A. Boiko, A.Ya. Faenov, S.A. Pikuz. J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer,  19 (1), 11 (1978)
  10. M. Boots, D. Muir, A. Moewes. J. Synchrotron Radiation,  20 (2), 272 (2013)
  11. D.L. Voronov, R. Cambie, R.M. Feshchenko, E.M. Gullikson, H.A. Padmore, A.V. Vinogradov, V.V. Yashchuk. Proc. SPIE 6705, Advances in X-Ray/EUV Optics and Components II, 67050E (20 September 2007). DOI: 10.1117/12.732658
  12. I. Sakelliou, J.R. Peterson, T. Tamura, F.B.S. Paerels, J.S. Kaastra, E. Belsole, H. Bohringer, G. Branduardi-Raymont, C. Ferrigno, J.W. den Herder, J. Kennea, R.F. Mushotzky, W.T. Vestrand, D.M. Worrall. Astronomy Astrophys.,  391 (3), 903 (2002)
  13. С.А. Гарахин, Е.С. Антюшин, М.М. Барышева, А.Е. Пестов, В.Н. Полковников, Р.С. Плешков, Р.М. Смертин, Н.И. Чхало. ЖТФ, 94 (8), 1250 (2024)
  14. S.A. Garakhin, I.G. Zabrodin, S.E. Zuev, I.A. Kas'kov, A.Ya. Lopatin, A.N. Nechay, V.N. Polkovnikov, N.N. Salashchenko, N.N. Tsybin, N.I. Chkhalo, M.V. Svechnikov. Quant. Electron.,  47 (4), 385 (2017)
  15. T. Harada, M. Itou, T. Kita.  A Grazing Incidence Monochromator With A Varied-Space Plane Grating For Synchrotron Radiation, Proc. SPIE 0503, Application, Theory, and Fabrication of Periodic Structures, DiffractionGratings, and Moire Phenomena II (12 December 1984). DOI: 10.1117/12.944821
  16. T. Kita, T. Harada, N. Nakano, H. Kuroda. Appl. Opt.,  22, 512 (1983)
  17. А.О. Колесников, Е.А. Вишняков, А.Н. Шатохин, Е.Н. Рагозин. Quant. Electron.,  49 (11), 1054 (2019)
  18. Е.А. Вишняков, А.О. Колесников, Е.Н. Рагозин, А.Н. Шатохин. Квантовая электроника,  46 (10), 953 (2016)
  19. М.В. Зорина, С.А. Гарахин, А.О. Колесников, Е.Н. Рагозин, А.А. Соловьев, А.Н. Шатохин. Квантовая электроника,  54 (1), 58 (2024). [M.V. Zorina, S.A. Garakhin, A.O. Kolesnikov, E.N. Ragozin, A.A. Solov'ev, A.N. Shatokhin. Bull. Lebedev Phys. Institute,  51 (4), S337 (2024). DOI: 10.3103/S1068335624601304]
  20. J. Beckers, T. van de Ven, R. van der Horst, D. Astakhov, V. Banine. Appl. Sci.,  9, 2827 (2019). DOI: 10.3390/app9142827
  21. А.В. Виноградов, И.А. Брытов, А.Я. Грудский, М.Т. Коган, И.В. Кожевников, В.А. Слемзие. Зеркальная рентгеновская оптика (Машиностроение, Л., 1989)
  22. N.I. Chkhalo. Russ Microelectron,  53, 397 (2024). DOI: 10.1134/S1063739724600511
  23. Е.А. Вишняков, А.О. Колесников, Е.Н. Рагозин, А.Н. Шатохин. Опт. и спектр.,  125 (5), 687 (2018).  [E.A. Vishnyakov, A.O. Kolesnikov, E.N. Ragozin, A.N. Shatokhin. Opt. Spectr.,  125 (5), 783 (2018). DOI: 10.1134/S0030400X18110346]
  24. С.А. Гарахин, М.В. Зорина, С.Ю. Зуев, М.С. Михаленко, А.Е. Пестов, Р.А. Плешков, В.Н. Полковников, Н.Н. Салащенко, Н.И. Чхало. ЖТФ, 90 (11), 1864 (2020). [S.A. Garakhin, M.V. Zorina, S.Yu. Zuev, M.S. Mikhaylenko, A.E. Pestov, V.N. Pleshkov, V.N. Polkovnikov, N.N. Salashchenko. Tech. Phys.,  65, 1780 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063784220110110]
  25. N.I. Chkhalo, P.K. Gaikovich, N.N. Salashchenko, P.A. Yunin, S.Yu. Zuev. Thin Solid Films,  598, 156 (2016)
  26. Электронный ресурс. Режим доступа: https://www.gpixel.com/en/pro_details_1194.html

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme