Аннотация:
Прогресс в технологии изготовления многослойных интерференционных зеркал нормального падения позволяет распространить традиционные для оптики методы микроскопии, астрономии и литографии в вакуумный ультрафиолетовый (ВУФ) диапазон (длины волн 10–200 нм) и длинноволновую часть мягкого рентгеновского (МР) диапазона (длины волн 2–10 нм).Благодаря короткой волне и особенностям её взаимодействия с веществом излучение этих диапазонов предоставляет уникальные возможности для нанофизики, нанотехнологии и нанодиагностики вещества. Для использования преимущества короткой волны в полном объёме необходима оптика дифракционного качества, точность которой должна быть как минимум на два порядка выше точности традиционной оптики. Даётся анализ реальных возможностей традиционных методов изготовления и изучения прецизионных оптических элементов, сообщается о развиваемых в Институте физики микроструктур РАН методах изготовления и характеризации оптики дифракционного качества для ВУФ- и МР-диапазонов. Приводятся примеры применения такой оптики для задач внеземной астрономии, рентгеновской микроскопии и литографии.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФМ РАН (тема No. 0035-2014-0204) при поддержке Российским фондом фундаментальных исследований (гранты 19-07-00173, 19-02-00081, 18-02-00173, 18-02-00588, 18-42-520007, 18-32-00671, 18-32-00173).
Поступила:4 июля 2019 г. Одобрена в печать: 22 мая 2019 г.
Образец цитирования:
Н. И. Чхало, И. В. Малышев, А. Е. Пестов, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, М. Н. Торопов, “Рентгеновская оптика дифракционного качества: технология, метрология, применения”, УФН, 190:1 (2020), 74–91; Phys. Usp., 63:1 (2020), 67–82
Alexey E. Pestov, Aleksei K. Chernyshev, Mikhail S. Mikhailenko, Maria V. Zorina, Egor I. Glushkov, Egor V. Petrakov, Ilya V. Malyshev, Nikolay I. Chkhalo, Dmitry G. Reunov, “Technique for forming substrates for grazing incidence X-ray mirrors with cylindrical surface profiles”, Appl. Opt., 64:4 (2025), 837
S. A. Golyshev, E. P. Kazakov, I. I. Kireev, D. G. Reunov, I. V. Malyshev, “Soft X-ray Microscopy in Cell Biology: Current Status, Contributions and Prospects”, Acta Naturae, 15:4 (2024), 32
N. I. Chkhalo, A. A. Akhsakhalyan, M. V. Zorina, M. N. Toropov, Yu. M. Tokunov, “Method for Obtaining Atomically Smooth Substrates from Single-Crystal Silicon by Mechanical Lapping”, Tech. Phys., 69:4 (2024), 812
M. N. Toropov, A. A. Akhsakhalyan, I. V. Malyshev, M. S. Mikhaylenko, A. E. Pestov, N. N. Salaschenko, A. K. Chernyshov, N. I. Chkhalo, “Wavefront Lens Corrector for Studying Flat Surfaces”, Tech. Phys., 69:3 (2024), 730
Alexey E. Pestov, Aleksei Ya. Lopatin, Petr V. Volkov, Maria V. Zorina, Andrei Yu. Lukyanov, Ilya V. Malyshev, Mikhail S. Mikhailenko, Mikhail N. Toropov, Daniil A. Semikov, Aleksei K. Chernyshev, Nikolay I. Chkhalo, Pavel A. Yunin, Egor I. Glushkov, Sergey K. Gordeev, Svetlana B. Korchagina, “The diamond–silicon carbide composite Skeleton® as a promising material for substrates of intense X-ray beam optics”, J Synchrotron Rad, 31:5 (2024), 1179
N. I. Chkhalo, “New Concept for the Development of High-Performance X-ray Lithography”, Russ Microelectron, 53:5 (2024), 397
D. G. Reunov, A. D. Akhsakhalyan, E. I. Glushkov, I. G. Zabrodin, I. V. Malyshev, M. S. Mikhailenko, E. V. Petrakov, A. K. Chernyshev, N. I. Chkhalo, “Stand for Certification of X-ray Optical Elements and Systems for Synchrotron Applications”, J. Surf. Investig., 18:S1 (2024), S38
N. I. Chkhalo, N. N. Salashchenko, “Current state and prospects for the development of X-ray lithography”, J. Surf. Investig., 17:1 (2023), 307
S. Kuzin, S. Bogachev, A. Pertsov, I. Loboda, V. Chervinsky, N. Chkhalo, A. Lopatin, I. Malyshev, A. Pestov, R. Pleshkov, V. Polkovnikov, M. Toropov, N. Tsybin, S. Zuev, “EUV telescope for a Cubesat nanosatellite”, Appl. Opt., 62:31 (2023), 8462
И. В. Малышев, В. А. Чернов, Ю. В. Хомяков, Я. В. Ракшун, Н. И. Чхало, М. Н. Торопов, Д. Г. Реунов, В. Н. Полковников, А. Е. Пестов, И. А. Щелоков, “Проект сканирующего и проекционного микроскопов для станции “Наноскопия” для биологических исследований в “окне прозрачности воды””, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 5, 3; I. V. Malyshev, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, D. G. Reunov, M. N. Toropov, N. I. Chkhalo, Ya. V. Rakshun, Yu. V. Khomyakov, V. A. Chernov, I. A. Shchelokov, “On the project of scanning and projection microscopes for the nanoscope station for biological research in the water window”, J. Surf. Investig., 17:3 (2023), 531
I. V. Malyshev, D. G. Reunov, N. I. Chkhalo, M. N. Toropov, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, N. N. Tsybin, A. Ya. Lopatin, A. K. Chernyshev, M. S. Mikhailenko, R. M. Smertin, R. S. Pleshkov, O. M. Shirokova, “High-aperture EUV microscope using multilayer mirrors and a 3D reconstruction algorithm based on z-tomography”, Opt. Express, 30:26 (2022), 47567
M. S. Mikhailenko, A. E. Pestov, N. I. Chkhalo, M. V. Zorina, A. K. Chernyshev, N. N. Salashchenko, I. I. Kuznetsov, “Influence of ion-beam etching by Ar ions with an energy of 200–1000 eV on the roughness and sputtering yield of a single-crystal silicon surface”, Appl. Opt., 61:10 (2022), 2825
V. V. Lider, “Grazing-incidence focusing optics for X-ray telescopes (review)”, Instrum. Exp. Tech., 65:2 (2022), 191
M. Toropov, N. Chkhalo, I. Malyshev, N. Salashchenko, “High-aperture low-coherence interferometer with a diffraction reference wave”, Opt. Lett., 47:14 (2022), 3459
A. A. Akhsakhalyan, N. I. Chkhalo, N. Kumar, I. V. Malyshev, A. E. Pestov, N. N. Salashchenko, M. N. Toropov, B. A. Ulasevich, S. V. Kuzin, “Compact high-aperture interferometer with a diffractive reference wave for high-precision referenceless aberration measurements of optical elements and systems”, Precis. Eng.-J. Int. Soc. Precis. Eng. Nanotechnol., 72 (2021), 330–339
V. N. Polkovnikov, R. A. Shaposhnikov, N. I. Chkhalo, N. N. Salashchenko, N. A. Djuzhev, F. A. Pudonin, G. D. Demin, “Y-based multilayer mirrors for the spectral range of 8-12 nm”, Bull. Lebedev Phys. Inst., 48:12 (2021), 406–410
A. Chernyshev, N. Chkhalo, I. Malyshev, M. Mikhailenko, A. Pestov, R. Pleshkov, R. Smertin, M. Svechnikov, M. Toropov, “Matrix based algorithm for ion-beam figuring of optical elements”, Precis. Eng.-J. Int. Soc. Precis. Eng. Nanotechnol., 69 (2021), 29–35
A. N. Nechay, A. A. Perekalov, N. I. Chkhalo, N. N. Salashchenko, M. A. Korepanov, M. R. Koroleva, “Emission properties of targets based on shock waves excited by pulsed laser radiation”, Opt. Laser Technol., 142 (2021), 107250
Toropov M.N., Akhsakhalyan A.A., Zorina M.V., Salashchenko N.N., Chkhalo N.I., Tokunov Yu.M., “Obtaining of Smooth High-Precision Surfaces By the Mechanical Lapping Method”, Tech. Phys., 65:11 (2020), 1873–1879
N. I. Chkhalo, I. V. Malyshev, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, D. G. Reunov, N. N. Salashchenko, M. N. Toropov, V. A. Chernov, Ia. V. Rakshun, K. V. Zolotarev, I. A. Shchelokov, SYNCHROTRON AND FREE ELECTRON LASER RADIATION: Generation and Application (SFR-2020), 2299, SYNCHROTRON AND FREE ELECTRON LASER RADIATION: Generation and Application (SFR-2020), 2020, 060005