Предложен новый подход к управлению потерями рентгеновского излучения в алмазной оптике
Исследователи БФУ им. И. Канта совместно с коллегами из Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН и экспертами ООО «ВЕЛМАН» изучили, как дефекты кристаллической структуры алмаза влияют на прохождение рентгеновского излучения. Работа стала первым этапом исследования возможности управлять дифракционными потерями — одним из факторов, ограничивающих эффективность рентгеновской оптики.
Почему это важно?
Современные синхротроны и лазеры на свободных электронах позволяют исследовать материалы на атомарном уровне. Для работы с рентгеновским излучением нужны специальные оптические элементы, которые направляют и фокусируют пучки с высокой точностью. Перспективный материал для них — алмаз: он слабо поглощает рентгеновское излучение, обладает высокой теплопроводностью и устойчив к тепловым и радиационным нагрузкам. Однако при прохождении излучения через монокристалл возникает брэгговская дифракция, вызывающая локальные провалы интенсивности — так называемые рентгеновские глитчи.
Как исследовали?
Авторы проверили, можно ли распределить потери по более широкому угловому диапазону, чтобы уменьшить максимальное локальное снижение интенсивности. Они исследовали четыре пластины монокристаллического алмаза, выращенного методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). С помощью лабораторного рентгенооптического комплекса SynchrotronLike удалось получить изображения внутренней структуры кристаллов и измерить потери интенсивности при различных углах падения.
Результаты
Ширина наблюдаемых глитчей в исследованных образцах в 2–5 раз превышала расчетные значения для идеального кристалла. Максимальное локальное снижение интенсивности в полихроматическом пучке составило 4,8%. Пластины оказались однородными на просвет в рентгеновском излучении — это важное условие для создания рентгеновских окон и линз.
Что дальше?
Следующий этап — установить, как плотность и пространственное распределение дефектов влияют на величину локальных потерь и можно ли целенаправленно уменьшить их максимальное значение без ухудшения оптических характеристик алмаза. Работа закладывает основу для нового направления в рентгеновской оптике, где дефектная структура кристалла рассматривается не только как характеристика качества, но и как инструмент управления дифракционными свойствами.