Спектрометры для мягкого рентгеновского диапазона на основе апериодических отражательных решёток и их применение

Статья посвящена истории создания, свойствам, разработке, применению и перспективам развития VLS-спектрометров мягкого рентгеновского диапазона (2 – 300 Å), т.е. спектрометров с отражательными дифракционными решётками (так называемыми VLS-решётками—Varied Line-Space gratings), у которых шаг монотонно меняется на апертуре по заданному закону. Важная особенность VLS-спектрометров скользящего падения состоит в том, что спектр формируется на почти плоской поверхности, перпендикулярной (либо слабо наклонной) по отношению к дифрагирующим пучкам, что делает их совместимыми с современными приборами с зарядовой связью (ПЗС-детекторами). VLS-спектрометры применяются для спектроскопии лабораторной и астрофизической плазмы, в том числе для диагностики релятивистской лазерной плазмы, для измерения ширины линии рентгеновского лазера, регистрации высоких гармоник лазерного излучения, излучения быстрых электрических разрядов и других лабораторных источников рентгеновского излучения. Приборы на основе VLS-решёток успешно применяются в рефлектометрии/метрологии, рентгеновском флуоресцентном анализе и микроскопии с использованием синхротронного излучения, излучения лазеров на свободных электронах и излучения лазерной плазмы, а также в эмиссионной спектроскопии, совмещённой с электронным микроскопом. В последние годы активно идёт разработка специализированных VLS-спектрометров для исследования электронной структуры различных материалов и молекул методом спектроскопии резонансного неупругого рентгеновского рассеяния под действием синхротронного излучения. Тенденции последних лет — создание VLS-решёток с многослойным отражающим покрытием и расширение рабочего спектрального диапазона в сторону “нежных” рентгеновских лучей с энергией $\hbar\omega \sim$ 1,5–6 кэВ), причём в некоторых проектах ставится цель достичь разрешающей способности $\sim 10^5$ в диапазоне $\hbar\omega \sim$ 1 кэВ.