Формирование поверхностей заданного профиля методами термопластического и упругого изгиба и нанесение на них многослойных наноструктур для систем управления рентгеновским излучением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Ахсахалян, Арам Давидович

• Ахсахалян, Арам Давидович
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Ахсахалян, Арам Давидович

Введение.

Глава 1. Методы изготовления поверхностей для рентгеновских отражателей.

Введение.

1.1. Методы упругой деформации стеклянных пластин.

1.1.1. Метод корректирующей обрезки.

1.1.2. Метод корректирующей обрезки в двухслойной системе.

1.2. Методы пластической деформации.

1.2.1. Деформация под действием локального нагрева.

1.2.2. Деформация в однородном температурном поле.

1.3. Методы репликации.

1.3.1. Репликация на тонкие пластины.

1.3.2. Изготовление полимерных реплик.

1.4.Методы контроля формы поверхности.

1.4.1. Контактный метод.

1.4.2. Бесконтактный метод.

Глава 2. Методы напыления многослойных структур (МС) Введение.

2.1. Метод магнетронного напыления.

2.2. Метод импульсного лазерного напыления (ИЛН).

2.2.1. Исследование физических процессов, лежащих в основе ИЛН.

2.2.2. Оптимизация процесса ИЛН МС.

2.3. Методы диагностики МС.

2.3.1. Диагностика несовершенств МС.

2.3.2. Диагностика распределения периода вдоль поверхности МС.

2.3.3. Диагностика коллиматоров жесткого рентгеновского излучения.

2.4. Отжиг МС металл- углерод.

Глава 3. Оптимизация параметров многослойных рентгеновских зеркал в системах параболических цилиндров.

Введение.

3.1. Оптимизация изолированного зеркала

3.1.1. Геометрическая оптика параболического зеркала.

3.1.2. Распределение плотности мощности излучения в сечении выходного пучка.

3.1.3. Мощность выходного излучения.

3.1.4. Оптимальная длина зеркала.

3.1.5. Расходимость пучка. Рабочая зона зеркала.

3.2. Оптимизация системы скрещенных зеркал.

3.2.1. Два типа скрещенных систем.

3.2.2.Мощность выходного пучка.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование поверхностей заданного профиля методами термопластического и упругого изгиба и нанесение на них многослойных наноструктур для систем управления рентгеновским излучением»

Актуальность темы.

Рентгеновская оптика широко применяется практически во всех естественных науках и в различных областях техники. Такие области знаний, как рентгеновская астрономия, физика плазмы, строение вещества, элементный анализ, строение биологических объектов немыслимы без использования рентгеновской оптики, равно как и такие новые направления, как рентгеновская микроскопия и рентгенолитография с ожидаемым разрешением 1-Й 0 нм, открывающие большие перспективы в развитии приборостроения, компьютерных технологий и пр.

Рентгеновское излучение (РИ) - это коротковолновое электромагнитное излучение, лежащее в диапазоне длин волн Х= 0,01+30 нм (или энергетическом интервале А- 40 эВ+140 кэВ), который принято подразделять на жесткий (X-0,01+0,25 нм), мягкий (А,= 0,25+1 нм) и ультрамягкий (к= 1+30 нм).

В принципе, оптические элементы, применяемые в рентгеновском диапазоне те же, что и для видимого диапазона - это отражающие, преломляющие элементы и зонные Френелевские пластинки. Специфика рентгеновского диапазона состоит в том, что в нем, во - первых, показатель преломления почти всегда меньше единицы и очень мало от нее отличается; во - вторых, поглощение излучения значительно во всем диапазоне и уже на длинах волн А.«0,1 нм даже для наиболее легких элементов длина поглощения -порядка нескольких миллиметров и быстро уменьшается с ростом длины волны и атомного номера. По этой причине изготовление светосильных преломляющих элементов становится чрезвычайно сложной задачей. Светосила зонных пластинок также мала, из-за технологических ограничений на размер последней зоны. И те и другие элементы, однако, чрезвычайно привлекательны и удобны для практических применений и широко используются в разнообразных рентгенооптических схемах. Исследователи интенсивно работают над увеличением их разрешающей способности и светосилы. Последняя проблема решается для преломляющих элементов путем их ступенчатого профилирования, не меняющего фазу волны, но уменьшающего поглощение по мере удаления от оптической оси [1]. Для увеличения светосилы френелевских линз их делают составными [2]. В диссертационной работе рассматривается отражающая рентгеновская оптика, обладающая наибольшей светосилой.

Исторически оптика жесткого рентгеновского излучения (РИ) стала развиваться раньше, чем оптика мягкого РИ. Начиная с опытов Лауэ (1912 г.) в качестве отражающих элементов применялись плоские, а затем и изогнутые кристаллы. Для жесткого РИ и в настоящее время эти элементы являются основными для формирования рентгеновских пучков. Для достижения максимальной светосилы кристаллических отражателей, отражающая поверхность должна иметь форму фигуры вращения логарифмической спирали вокруг оси, соединяющей ее фокус и область "фокусировки". В частном случае, когда логарифмическая спираль является окружностью - это известные схемы Иоганна [3], или, для точной фокусировки, Иоганнсона [4]. Разновидностью схемы Иоганна, обеспечивающей почти точную фокусировку, является ступенчатый кристаллический дифрактор [5,6]. Кристалл в этих схемах должен быть изогнут в двух плоскостях -двоякоизогнутым. Проектировщики оптических схем обычно стремятся к схемам нормального падения, поскольку их светосила максимальна (или аберрации минимальны), однако для заданной длины волны далеко не всегда можно подобрать кристалл с необходимым периодом для реализации схемы нормального падения. Из-за высокой селективности кристаллов требования на точность формы изогнутого кристалла достаточно высокие: Дф = ф-фр « 10-4-И 0-6 радиан, где ф и фр - локальные углы касательной к отражающей и к расчетной поверхности. Изгиб кристаллов с такой точностью является достаточно сложной технологической задачей.

Кроме дифракции на кристаллах, для фокусировки РИ начиная с 1929 г. [7] применяются отражатели на эффекте полного внешнего отражения (ПВО), открытого Комптоном [8]. Поскольку показатель преломления в рентгеновском диапазоне п<1, лучи практически полностью отражаются при скользящих углах падения, меньших критического @с (типичные значения 0С для жесткого диапазона РИ ©с = 0,002^-0,01 рад). Из-за малых значений ©с светосила их невелика. Особенностью таких элементов является то, что они отражают излучение в широком диапазоне длин волн.

Заметным прорывом в увеличении светосилы оптики скользящего падения стало появление в семидесятых годах технологии напыления многослойных структур (МС) [9]. Институт физики микроструктур РАН является одним из первых мировых центров (самым крупным в нашей стране), где были разработаны [10] и продолжают успешно развиваться ряд технологий напыления многослойных структур. Физические принципы многослойной оптики впервые сформулированы в работах [63,64].

МС представляют собой интерференционные покрытия (по аналогии с видимой областью), состоящие из чередующихся слоев материалов с различной оптической плотностью. Достигнутые на сегодня минимальные периоды таких структур, при которых коэффициенты отражения находятся на ^ уровне десятков процентов , равны с1т1П~ 1,3-^1,5 нм. Характерные углы скольжения лучей, отраженных от таких структур примерно на порядок превышают ©с Соответственно и светосила таких отражателей на порядок больше. Одним из главных преимуществ таких зеркал по сравнению с кристаллами, является возможность изготовления МС с переменным периодом, что позволяет создавать принципиально новые светосильные рентгеновские отражатели с произвольной формой поверхности [59,60,97] в широком диапазоне длин волн А,« 0,05н-2,5 нм. Кроме того, они имеют значительные преимущества в светосиле, по сравнению с кристаллами, при работе с непрерывным рентгеновским спектром - их интегральный коэффициент отражения на один - три порядка больше из-за меньшей спектральной селективности (А&Аап© « 0,05-Ю,005).

В ультрамягкой области РИ кристаллы (за исключением молекулярных кристаллов и Ленгмюровских пленок) становятся непригодными для формирования рентгеновских пучков. Область длин волн А,« 1ч-2,5 нм является самой сложной для формирования пучков, поскольку в этом диапазоне невозможно создание отражающей оптики нормального падения (кристаллы уже, а МС еще не годятся для использования). В этой области используется только отражающая оптика скользящего падения на ПВО или наклонного падения на МС. В области А,« З-ьЗО нм в основном используется оптика нормального падения на МС. Здесь необходимо подчеркнуть одно важное преимущество МС по сравнению с кристаллами -возможность изготовления МС с любым наперед заданным периодом, что позволяет легко создавать оптику нормального падения для любой длины волны.

Отражатели на многослойных структурах имеют ряд явных преимуществ по сравнению как с кристаллами, так и с отражающими элементами на ПВО и наилучшим образом подходят для формирования рентгеновских пучков. Они могут использоваться для коллимации рентгеновского излучения (параболоиды), масштабного переноса изображения (эллипсоиды), в качестве осветительных систем (логарифмическая спираль) и т.д. В зависимости от типа рентгеновского источника (линейный или точечный) выбирается форма отражателя (соответственно цилиндр или фигура вращения нужной кривой вокруг оптической оси).

Основная задача, которую мы ставили в данной работе - разработка методов изготовления отражателей на МС. Однако, методы, которые были нами разработаны для решения этой задачи, оказались достаточно универсальными и пригодными для создания отражателей других типов (ПВО, кристаллы).

В настоящее время во многих странах ведутся интенсивные работы по созданию рентгеновских отражателей с весьма совершенной формой поверхности, обеспечивающей дифракционный предел разрешения («10 нм). Соответствующее этому отклонение локального угла к отражающей

7 -8 поверхности от расчетного значения не должно превышать Д<р» 10"-И 0" радиан при фокусных расстояниях 100-=-1000 мм. Дополнительным требованием, которое превращает проблему изготовления таких поверхностей из сложной в очень сложную, является требование крайне малой величины микрошероховатости поверхности а«0,2-^0,5 нм.

Однако для большинства лабораторных применений требования к форме отражающей поверхности значительно ниже из-за конечного размера источников. Учитывая, что большинство лабораторных источников РИ имеет размер Ь«1(Ы00 мкм при характерных размерах установки Ь«100-И000 мм, требования на точность формы поверхности: Дф<Ь/2Ь«5- 10"5радиан.

Цели и задачи диссертационной работы

Целью данной работы является разработка технологии изготовления рентгеновских отражающих элементов с цилиндрической и двоякоизогнутой формой поверхности для диапазона длин волн А,» 0,05+30 нм с отклонением локального угла к отражающей поверхности от расчетного значения Дср<Ь/2Ь»5 • 10"5—радиан. Широкий набор предложенных в работе методов позволяет изготавливать рентгеновские отражатели различных типов: кристаллические отражатели, отражатели на эффекте ПВО, отражатели на МС.

Процесс изготовления рентгеновских отражателей состоит из двух стадий:,, а) Формирование поверхности нужной формы с субнанометровыми микрошероховатостями. б) Нанесение на такие поверхности многослойных структур с заданным распределением периода по поверхности.

Отсюда следуют и основные задачи диссертационной работы:

1). Исследование процессов упругого и термопластического течения стекла. Изучение особенностей процесса репликации поверхности шаблона полимерными материалами и тонкими пластинами. Разработка, на основе проведенных исследований, методов формирования поверхностей заданной формы (Аф<5-10"5 радиан) с микрошероховатостью <т»0,2+0,5 нм.

2). Разработка методов контроля формы поверхности и изготовление соответствующего оборудования.

3). Исследование процессов магнетронного и импульсного лазерного напыления. Развитие этих методов для нанесения многослойных структур с заданным распределением периода по поверхности зеркала d(x,y).

4). Разработка методов контроля распределения периода d(x,y) и диагностики несовершенств МС

Научная новизна

1. На основании теории упругости и термопластического течения твердых тел предложены новые методы формирования цилиндрических поверхностей с различной формой направляющей цилиндра (эллипс, парабола, гипербола, логарифмическая спираль и др.) и двоякоизогнутых поверхностей с отклонением локального угла к поверхности от расчетного Лср < 5 10"5 рад. Оригинальность разработанных методик изгиба плоских образцов состоит в учете индивидуальных неоднородностей образцов (неоднородности геометрических размеров, упругих или пластических свойств по длине образца), определяемых из предварительно проведенных измерений их формы. Последующий изгиб образцов, с учетом таких неоднородностей, позволяет получить точность формы поверхности в несколько раз лучшую, чем традиционными методами.

2. Разработаны два новых репликационных метода. В первом, в качестве материала реплики, впервые предложено использовать полимеры акрилового ряда. Свойства полученных полимерных поверхностей изучены методами атомно - силовой микроскопии и рассеяния рентгеновских лучей. Установлено, что поверхности имеют микрошероховатость на атомном уровне и хорошо воспроизводят форму шаблона.

Во втором предложена методика репликации формы шаблона на тонкие пластины. Она основана на временной фиксации формы пластины силами Ван-Дер Ваальса (оптический контакт). Методика позволяет формировать как кристаллические, так и аморфные . поверхности с субнанометровой микрошероховатостью.

3. Впервые процесс импульсного лазерного напыления применен для напыления многослойных структур. Экспериментально изучены отдельные стадии процесса (образование лазерной плазмы, ее разлет в вакуум и взаимодействие с подложкой) для типичных режимов напыления МС. Предложены оригинальные методы диагностики нейтрального компонента лазерной плазмы, основанные на регистрации резонансного поглощения света и анализе толщины осажденной на вращающийся диск пленки.

На основании проведенных исследований выработаны рекомендации по оптимизации параметров процесса напыления и выбору схем напыления для получения многослойных структур наилучшего качества, и, в конечном итоге, разработаны соответствующие технологии лазерного напыления МС, в том числе МС с изменяющимся вдоль поверхности периодом.

Развиты оригинальные методики определения параметров реальных МС. Первая методика позволяет определять несовершенства, возникающие при напылении МС: реальные плотности материалов слоев, величину размытия границы раздела между слоями и флуктуаций периода структуры. Она основана на Фурье - анализе кривой отражения рентгеновского излучения от МС в жесткой области А.«0,1 нм. Вторая методика основана на анализе вторичных процессов (регистрация флуоресценции и фотоэлектронов) на специально приготовленных образцах в поле стоячей рентгеновской волны.

4. Для повышения точности измерения периода МС с большими градиентами периода (Ad/Ax > 0.05 нм/мм), развита методика измерений в мягкой рентгеновской области (А,=1^3 нм).

5. Изучены особенности процесса отжига МС на основе металл - углерод. Обнаружено, что отжиг при температурах 180^-350 С0 приводит к увеличению коэффициента отражения от МС и росту ее периода. Предложен возможный механизм такого поведения.

6. Для зеркал в форме параболических цилиндров и составленных из них скрещенных систем рассчитаны оптимальные параметры (длины зеркал и параметры парабол при заданных координатах начала системы и размеров выходного пучка) с учетом зависимости коэффициента отражения от периода МС. Показано, что при заданном расстоянии от источника излучения до начала зеркала (или системы скрещенных зеркал) и заданном размере выходного пучка существует оптимальная длина зеркала (или системы зеркал), обеспечивающая максимальную выходную мощность.

Практическая значимость

1. Разработаны три группы методов изготовления изогнутых поверхностей: методы упругой и пластической деформации плоских пластин и репликовые методы. Совокупность разработанных методов позволяет изготавливать различные типы поверхностей цилиндрической и двоякоизогнутой формы.

2. Разработаны, изготовлены и успешно функционируют два стенда для измерения формы поверхности. Один стенд представляет из себя высокоточный профилометр (контактный) на индуктивных датчиках, включенных в дифференциальной схеме, позволяющий проводить измерение стрелки прогиба Ь(х) образцов длиной до Ь=140 мм с точностью АЪ=0Л мкм. Второй - оптический стенд (бесконтактный) позволяет проводить измерения локального угла <р(х) к поверхности образцов, длиной до Ь=120 мм с точностью Л(р < 2 10"5 рад. Возможности стендов значительно превышают возможности аналогичного серийного оборудования и могут быть рекомендованы для применения в промышленности.

3. Созданы несколько типов автоматизированных установок импульного лазерного напыления, в том числе установки с пересекающимися плазменными пучками, в которых энергия частиц лазерной плазмы снижается, по сравнению с прямым напылением. Для защиты окна ввода лазерного излучения в камеру напыления используется защитная диафрагма. Для коррекции распределения периода вдоль уже изготовленных многослойных структур металл - углерод применяется локальный отжиг структур. Подобные установки напыления были внедрены в нескольких организациях в нашей стране и за рубежом.

4. Методика расчета оптимизираванных зеркал в форме параболического цилиндра активно используется на практике при изготовлении конкретных зеркал и скрещенных систем.

5. Изготовленные разработанными нами методами образцы рентгеновских зеркал в форме параболического цилиндра, нашли применение в качестве коллиматоров излучения рентгеновской трубки. В области длин волн нм. Их использование в стандартных дифрактометрах позволило увеличить эффективность отбора излучения рентгеновской трубки в 20+100 раз. Для фокусировки излучения линейного фокуса в этой области спектра изготовлено несколько типов рентгеновских зеркал в форме эллиптического цилиндра. Для коллимации излучения точечного фокального пятна изготовлены скрещенные системы типа Киркпатрика - Баеза.

Апробация результатов

Результаты диссертационной работы докладывались на 22-х российских и международных конференциях и рабочих совещаниях:

6 Всесоюзной конф. по нерезонансному взаимодействию излучения с веществом. Паланга. 1984;

7 Всесоюз. Конф. ВУФ-86. Эзенниеки (Латв. ССР). 1986;

9 Всесоюзной конф. «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» Таллин. 1987;

14-Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии. Ленинград, 1988;

10 Всесоюзного совещания по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле. Черноголовка, 1989;

2 European Conf. "Progress in x-гау synchrotron radiation research". Roma, 1989;

Международный симпозиум "Коротковолновые лазеры и их применение" Самарканд, 1990;

5-Всесоюзное Совещание по диагностике высокотемпературной плазмы. Минск, 1990;

XV Intern, confer, on X-Ray and Inner-Spell Processes. USA, July, 1990;

XII Всесоюзной школы-семинара "Новые магнитные материалы микроэлектроники", Новгород, 1990; 4 Всесоюзной конференции "Проблемы оптической памяти". Телави, 1990; 14 Международной конфер. по когерентной и нелинейной оптике. (КиНО

91),

С.-Петербург, 1991;

Intern. Symposium Nanostructures: physics andtechnol., S.-Petersburg, 1993; Europhysics Industrial Workshop EIW-9 "Nanometer-Scale methods in X-ray

Technology". Netherlands, Eindhofen, 1993; Intern. Simpos. "Nanostructures: physics and technology", S.-Petersburg, 1994; International Conference "Interference phenomenci in X-ray scattering", Moscow, Russia, 1995;

IX International conference on nonresonant laser radiation - matter interaction, S.-Petersburg, 1996;

Рабочие Совещ. "Рентгеновская оптика 1998- 2002". H. Новгород. 1998-2002.

Публикации

Результаты диссертационной работы отражены в научных статьях в отечественных и зарубежных журналах, сборниках трудов, в авторских свидетельствах. Всего по материалам диссертации опубликовано 67 работ, из них 33 журнальных статьи, 8 публикаций в трудах конференций, 2 авторских свидетельства, 24 тезиса докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 126 страниц. В диссертации содержится 46 рисунков. Список литературы включает 97 наименований.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Ахсахалян, Арам Давидович

Основные результаты работы

1. Разработаны оригинальные методы термопластического и упругого изгиба плоских стеклянных пластин для формирования цилиндрических поверхностей с различной формой направляющей цилиндра (эллипс, парабола, гипербола, логарифмическая спираль и т.д.). Точность изготовления поверхностей (отклонение локального угла к поверхности от расчетного) составляет Аср=2^5-10-5 радиан и вполне удовлетворительна для многих применений. Образцы, изготовленные этими методами, могут использоваться как в качестве шаблонов для изготовления с них реплик, так и в качестве рентгеновских зеркал (после нанесения на них пленок или МС).

2. Разработаны два оригинальных репликационных метода формирования поверхностей для рентгеновских зеркал. В первом методе рабочей поверхностью реплики служит тонкая (~100-?-500 мкм) пластина глубокой полировки. В случае применения кристаллических пластин, они могут непосредственно использоваться в качестве отражателей для формирования пучков в жестком рентгеновском диапазоне. Во втором методе рабочей поверхностью служат полимеры акрилового ряда, повторяющие форму и микрошероховатость (на атомном уровне) поверхности шаблона. Оба метода позволяют формировать поверхности как цилиндрической, так и двоякоизогнутой формы. Точность изготовления поверхностей Аф=2-^5-10-5 радиан. Нанесение на поверхности, изготовленные обоими методами, многослойных структур позволяет использовать полученные элементы в качестве зеркал для формирования рентгеновских пучков в мягкой или жесткой области спектра.

3. Разработан метод импульсного лазерного напыления пленок. Этот метод впервые применен для нанесения многослойных структур. Метод весьма эффективен для напыления структур металл - углерод, а также при напылении структур, в состав которых^входят магнитные, редкие и дорогие материалы. Проведены детальные исследования процессов разлета и взаимодействия лазерных частиц с подложкой. Предложены оригинальные методики для изучения энергетического рапределения нейтральной компоненты лазерной плазмы. Выработаны рекомендации по оптимизации условий напыления (режимов лазерного испарения, геометрии и схем напыления) для получения наилучших характеристик многослойных структур. Развита методика определения параметров МС, позволяющая определять толщины слоев, отклонение плотностей материалов слоев от табличных Исследованы особенности отжига МС металл-углерод. Предложено использовать процесс отжига для коррекции периода таких структур.

4. Теоретически исследован вопрос об оптимизации многослойных рентгеновских зеркал в системах параболических цилиндров. Изучены зависимости мощности выходного пучка рентгеновского излучения от параметров параболических зеркал (и составленных из них скрещенных систем) с учетом зависимости коэффициента отражения многослойных структур от локального периода. Установлено, что при заданном расстоянии от источника излучения до зеркала (системы), существует оптимальная длина последнего (оптимальные длины зеркал в системе), обеспечивающая максимальную выходную мощность. Определены условия, при которых оптимальными являются симметричные или асимметричные скрещенные системы.

5. На основании предложенных методов формирования поверхностей и методов напыления многослойных структур разработана технология изготовления рентгеновских зеркал цилиндрической и двоякоизогнутой формы на различные участки рентгеновского спектра. Изготовлены и исследованы образцы зеркал цилиндрической формы, составленных из них скрещенных систем типа Киркпатрика-Байеза и зеркал сферической формы. Зеркала в форме параболического цилиндра применены для коллимации излучения рентгеновской трубки в серийных рентгеновских дифрактометрах. Их применение позволяет увеличить эффективность сбора излучения трубки в 20-100 раз. Эллиптические цилиндры применены для фокусировки жесткого рентгеновского излучения в стандартных приборах рентгенофлуоресцентного элементного анализа.

Вклад автора в проведенные исследования

Основные научные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично. В совместных работах он принимал активное участие в постановке задач, разработке экспериментальных методик, проведении экспериментов, теоретических расчетах и в обсуждении полученных результатов.

Автору принадлежат основные идеи представленных методов изготовления поверхностей и методов контроля их формы [А1-А12]. Он принимал определяющее участие как в теоретическом обосновании, так и в практической реализации этих методов.

В работах по исследованию процессов лазерного испарения, разлета и взаимодействия лазерной плазмы с поверхностью подложки автор принимал активное участие в постановке и проведении экспериментов и в обсуждении полученных результатов [А13-А24]. Им предложен ряд оригинальных методов диагностики нейтральной компоненты лазерной плазмы (резонансное поглощение света, осаждение пленки на вращающийся диск). Он принимал активное участие в разработке технологии импульсного лазерного напыления многослойных структур. С целью стабилизации процесса напыления им предложено применять для защиты оптических элементов диафрагму, значительно снижающую запыление окна ввода излучения лазера [А22]. Этот способ был защищен авторским свидетельством [А21].

Автор принимал участие в серии исследований по диффузии материалов при отжиге многослойных структур металл-углерод и в обсуждении полученных результатов [А35-А40,А42,А43]. Для получения однородного распределения температуры по образцу им, в частности, предложено проводить вакуумный отжиг образцов в ванне расплавленного металла [АЗ 5].

Автором лично изготовлено большое число образцов многослойных рентгеновских зеркал плоской, цилиндрической и сферической формы [А1-А12,А22-А43]. Такие зеркала применялись в приборах рентгенофлуоресцентного анализа, в рентгеновских спектрометрах и спектрографах для диагностики высокотемпературной плазмы.

Автор принимал участие в разработке методик определения реальных параметров МС методами малоуглового рассеяния рентгеновских лучей [А26] и Оже спектроскопии с одновременным ионным травлением [А25]. На основе изготовленных автором специальных образцов, совместно с сотрудниками Института кристаллографии РАН, были проведены исследования до определению реальных параметров пленок нанометровой толщины «методом стоячих рентгеновских волн [А27-АЗЗ].

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Ахсахалян, Арам Давидович, 2002 год

1. B.B. Аристов, В.А. Юнкин, Л.Г. Шабельников и др.// Поверхность. 2000. №1. с.77-81.

2. В.В. Аристов, М.В. Григорьев, A.A. Исоян и др.// Поверхность. 2002. №1. с.48-50.

3. Johann H.H. Zs. F. Phys. 69.185(1931).

4. Johannsson Т. Zs. F. Phys. 82. 507(1933).

5. Marcelli A., Soldatov A.V., Mazuritsky M.I. Patent UE Nr. 97830282.6-220 deposited on 11.06.97 (submitted also to Japan Nr. 339424/97 and USA Nr. 09/063482).

6. Мазурицкий М.И., Солдатов A.B., Ляшенко B.JI. и др. Письма в ЖТФ, 2001. Т.27. B.I С.22.

7. Jentsch F. Optische Versuche mit Röntgenstrahlen// Phys. Zeit. 1929. B.30. S.268-273.

8. Kompton A.H. The total reflection of X-ray// Phil. Mag. 1923. V.45. N270 PI 1211131.

9. Spiller E. Low-less reflection coating using absorbing materials. Appl. Phys. Lett. 1972.V.20. N89. P.365.

10. Gaponov S.V., Gusev S.A., Luskin B.M., Salashchenko N.N. Long wawe x-ray radiation mirrors. Opt. Commun.l981. V.38. P.7.

11. Зеркальная рентгеновская оптика. Под ред. A.B. Виноградова. Л. Машиностроение. 1989. 462 с.

12. Preston F/W/ The Theory and Desigh of Plate Polishing Machines. The Journal of the Society of Glass Technology. 1927. N11. P.214-256.

13. Чикин A.A. Отражательные телескопы. Пб., Издательство русского общества любителей мироведения. 1915. 128 е.

14. Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической оптики. М.-Л. Гостехиздат. 1948.280 с.

15. Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике. Расчет, изготовление и контроль. М. Недра. 1973. 296 с.

16. Семибратов М.Н., Ефремов A.A. Формообразование асферических поверхностей. М. МВТУ. 1976. 61 с.

17. Заказнов Н.П., Горелик В.В. Изготовление асферической оптики. М. Машиностроение. 1978. 246с.

18. N.I.Chkhalo, M.V. Fedorenko, Е.Р. Rruglyakov at al. Ultradispersed diamond powders of detonation nature for polishing X-ray mirrors.// NIM. A359. 1995. 155156.

19. Кузичев В.И. Особенности технологии изготовления высокоточных асферических поверхностей методом вакуумной асферизации. "Оптико-механическая промышленность", 1965. N9, с. 36-40.20. Патент США N 3587195.21. Патент США N 3589996.22. Патент США N 3589071.

20. Herzinger G. Feinarbeitung mit Laserstrahlen. "Technische Rundshau", 1973,65, N 38, pp. 13-15.

21. Франция, заявка N 2160396, 1973.

22. Schroeder J.В., Dieselman H.D., Douglass J.W. Technical Feasibelaty of Figuring Optical Surface by Ion Polishing. Applied Optics, 1971, V.10, N2, pp. 295-299.

23. Цеснек JI.C., Сорокин O.B., Золотухин A.A. Металлические зеркала. М. Машиностроение, 1983.

24. Wilsin R. The ultraviolet astronomy mission LYMAN/ Proc. ESA Workshop "New Insightes in Astronomy ". ESA SP-263. 1986. Pp. 533-549.

25. Taylor J.S., Syn C.K., Saito T.T. et al. Surface finish measurement of diamond-turned electroless-nickel plated mirrors. Opt. Eng., 1986, У.25, N.9, pp. 1013-1020.

26. Ehrenberg W / X-ray optics // Nature. 1974. V160. N 4062. P. 330-331

27. Cohen L.M., Fabricant D.C., Gorenstein P. Desighn, analysis, fabrication and test of the LAMAR protoflight mirror assembly // Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1986. V. 691. P. 189-195.

28. Gorenstein P., Gursky H., Harnden F.R. Large area soft X-ray imaging system for cosmic X-ray stadies from rockets // IEEE Tras. On Nucl. Sci. V. NS-22. P. 616619.

29. Davelaar J., Bleecer T.A.M., Deerenberg A.T.M. Structural and spectral soft X-ray features in the lupus region // Astrphys. J. 1979. V 230. N2. Pt.l. P. 428-433.

30. Мартин JI. Техническая оптика. М., Физматгиз, 1960,424 с.

31. Home D.F. Optical Production Technology. New York, Стапе, Russak and Company, Inc., 1972, 569 p.

32. Заказнов Н.П. Специальные вопросы расчета и изготовления оптических систем. М. Недра. 1967. 124 с.

33. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости.//М."Наука". 1965.203с.

34. Антонов Э.А., Кондратьев Ю.Н. Изготовление асферических оптических деталей методом моллирования. Оптико-механическая промышленность. 1972. N7. С.52-54.

35. Антонов Э.А., Куркин В.П., Серков М.Н. Контроль изгиба стекла на завершающей стадии процесса моллирования оптических деталей. Оптико-механическая промышленность. 1976. N4. С.77-84.

36. Штандель С.К. Изготовление параболокругового отражателя для маячной системы кругового обзора. Оптико-механическая промышленность. 1975. N10. С.60-64.

37. Голостенов Г.А.,Штандель С.К. Отражатели для осветителей кинопроекторов со смещенными относительно оптической оси полуэллипсоидами и методика их получения. Оптико-механическая промышленность. 1969. N8. С.41-45.

38. Antrim W.D., Hall K.L. X-ray telescopes. Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1974. V.44. P.15-34.

39. Hudec R., Valnicek B. Development of X-ray mirrors for high-energy astrophysics in Chechoslovakia. Adv. Space Res. 1984. V.3 N10-12. P545-547.

40. Hudec R., Valnicek B. New methods in development of X-ray optics for plasma diagnostics of laser-produced plasma. Proc. IAU Coll. N86: The 8-th Int. Coll. On EUV and X-ray Spectroscopy of Astroph. And Lab. Plasmas. Washington. 1984.

41. Ulmer M.R., Purcell W.R., Loughlin J.E. Electroform replication used for multiple X-ray mirror production. Appl. Opt. 1984. V.23 N.23. P. 4233-4236.

42. Van Speybroeck L.P. X-ray mirror technology in AXAF era. Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1984. V.493. P.44-53.

43. Fawcett S.c., Engelhaupt D. Development of Wolter I X-ray optics by diamond turning and electrochemical replication. Precision Engineering. 1995. V.,17. 290297.

44. Ahmad A., Engelhaupt D., Feng C., Li Y.Design and fabrication of low-cost X-ray mirrors. Optics and Laser Technology. 1996.V28. P. 555-560.

45. Priedhorsky W. Epoxy replication for Wolter X-ray microscope fabrication. Low Energy X-ray Diagnostics. Ed. Attwood D.T., Henke B.L. 1981. P. 174-188.

46. M.T.Gale Microelectronic Engineering, 34, p. 321, (1997).

47. JO. P.R.Krauss, S.Y.Chou Appl. Phys. Lett., 71 (21), p. 3174, (1997).

48. H.Schifit, C.David et al. Microelectronic Engineering, 53, p. 171, (2000).

49. J.A.Rogers, Z.Bao, M.Meier et al. Synthetic Metals, 115, p. 5, (2000).

50. Sakayanagy Y., Aoki S. Soft X-ray imaging with toroidal mirrors. Appl. Opt. 1978. V.17.N4. P.601-603.

51. А.В.Бирюков, Д.Г.Волгунов, С.В.Гапонов и др. Исследование возможности получения сверхгладких подложек методом репликации эталонных поверхностей полимерными пленками.// Матер. Рабочего Совещ. "Рентгеновская оптика 2002". Н. Новгород. 2002. С. 237-240.

52. Духопел И.И., Качкин С.С., Чунин Б.А. Изготовление и методы контроля асферических поверхностей. Л. Машиностроение. 1975.86с.

53. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская В.А. Практика оптической измерительной лаборатории. М. Машиностроение. 1974. 332 с.

54. Максутов Д.Т. Изготовление и исследование астрономической оптики. М.-Л. Гостехиздат. 1948. 280 с.

55. Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике. Расчет, изготовление и контроль.

56. Gobel Н., Paper 101. АСА Meeting, Pittsburg 1992.

57. Shuster М., Gobel Н. J.Phys. D: Appl. Phys. 1995. 28.A270.

58. Spiller E. Multilayer interference coatings for the vacuum ultraviolet. Proc. ICO-XI. Space Optics. Nat. Acod. Science. Washington. D.C. 1974. P. 525

59. Underwood J.H., Barbee T.W. Synthetic Multilaers as Bragg Difiractors for X-rays and Extreme Ultraviolet: Calculations of Perfomance / Low energy X-ray diagnostics: Proc. Conf. Monterey. 1981. N.Y.: Amer. Instr. Phys. P.170-178.

60. Виноградов A.B., Зельдович Б.Я. О многослойных зеркалах для рентгеновского и дальнего ультрафиолетового излучения. Оптика и спектроскопияю 1977. Т.42, с.709-719.

61. Vinogradov A.Y., Zeldovich B.Ya. X-ray and far UV multilayer mirrors principle possibilities. Appl. Opt. 1977. V.16. P.89-96.

62. Eastman J.M. Scattering by all- dielectric multilayer bandpass filters and mirrors for lasers, in Thin Solid Films// ed. G. Haas and M.H. Francombe. Acad. Press. N.Y. 1978. P. 167-225.

63. Corneglio C.K. Scaler scattering theory for multilaier optical coating// J.Opt.Engen. 18.1979. P104-115.

64. Spiller E., Rosenbluth A.E. Determination of thickness errors and boundary roughness from the measured perfomance of a multilayer coatings// Proc. SPIE. 563. 1985. P.221-236.

65. Андреев A.B., Пономарев Ю.В. Динамические эффекты в диффузном рассеянии рентгеновских лучей от многослойных структур.//. Письма в ЖЭТФ. 1994. 60. С.857-860.

66. Кожевников И.В,. Виноградов А.В. Отражение и рассеяние рентгеновских лучей от шероховатых поверхностей. .// Тр. ФИАН СССР. 1989. Т. 196. С.18-46.

67. Кон В.Г. К теории отражения рентгеновских лучей многослойными зеркалами.// Материалы совещения "Рентгеновская оптика-2002", Нижний Новгород, 2002, с. 59-71.

68. Андреев А.В., Звягин А.И.//Поверхность. 2000. №1. С.55-58.

69. Бушуев В.А., Сутынин ATM Поверхность. 2000. №1. С.82-86.

70. Fraerman А.А., Gaponov S.V., Genkin V.M., Salashchehko N.N.// Nucl. Instr. Methods Phys. Res. A. 1987. 261. P.91.

71. Платонов Ю.Я., Полушкин Н.И., Салащенко H.H., Фраерман А.А. Рентгеноооптические исследования характеристик многослойных структур.// ЖТФ. 1987. Т.57.11. С.2192.

72. Митенин С.В., Фраерман А.А., Салащенко Н.Н. Определение параметров многослойных зеркал со сверхмалыми периодами.// Поверхность. 1999. №1. С.159-161.

73. С.И. Анисимов, Я.А. Имас, Г.С. Романов, Ю.В. Ходыко. Действие излучения большой мощности на металлы.// М.: Наука, 1970,272 с.

74. Ю.И. Дымшиц, В.Г. Неверов. Об измерении прозрачности плазменного факела в поле световой волны. //ЖТФ. 1977. Т.47. С. 174-182.

75. R. Fabbro, J. Fournier, P. Ballard, D. Devaux, J. Virmont. Physical study of laser-produced plasma in confined geometry. // J. Appl. Phys. 1990. V.68. P.775-784.

76. Б.В. Алексеев, B.A. Котельников. Зондовый метод диагностики плазмы.// М.: Энергоатомиздат, 1988, 240 с.

77. J.M. Hendron, C.M.O. Mahony, T. Morrow, W.G. Graham. Langmuir probe measurements of plasma parameters in the late stages of a laser ablated plume. // J. Appl. Phys. 1997. V.81. P.2131-2134.

78. A. Tselev, A. Gorbunov, W. Pompe. Spatio-energetical characteristics of laser plasma in cross-beam pulsed laser deposition. // Applied Surface Science. 1999. V.138-139. P.12-16.

79. C.A. Гусев, K.A. Прохоров, E.H. Садова. Электронная микроскопия поперечных сколов многослойных зеркал Mo-Si.//Поверхность. 2000. №1.С. 132-136.

80. С.С. Андреев, С.В. Гапонов, С.А. Гусев и др. Оптимизация технологии изготовления многослойных зеркал Mo/Si. // Поверхность. 2001. №1.С.66-73.

81. Н.В.Востоков, М.Н. Дроздов, Д.В. Мастеров и др. Послойный элементный анализ многослойных структур Mo/Si методом оже-электронной спектроскопии.// Поверхность. 2001. №1.С.43-47.

82. T.W. Barbee, Jr. X-Ray Microscopy, ed. G. Schmahl and D. Rudolph (Springer, Berlin, 1984) p.144.

83. Eziegler, Y. Lepetre, I.K. Shuller, E. Spiller. //Appl. Phys. Lett. V.48. No.20. 1986/

84. Y.Lepetre et al.// J. Appl. Phys. 60, 2302 (1986).

85. Z. Jiang et al.// J. Appl. Phys. 65, 196 (1989).j'

86. V. Dupuis et all.// J. Appl. Phys. 68, 10 (1990).

87. Y.A. Chernov, N.I. Chkhalo, M.V. Fedorchenko et al// J. Of X-Ray Science and Technology. V.5,389-395 (1995).

88. Y.A. Chernov, N.I. Chkhalo, S.G. Nikitenko.// J. Phys. France. N.7. C2-669. (1997).

89. N.I. Polushkin, N.N. Salashchenko.// Phys. Solid State. V.35(3). 302-305. (1993).

90. A.B. Бессараб, С.В. Бондаренко, А.И. Зарецкий и др.//Поверхность. 2001 №1. с.23-26

91. Kirkpatrick P., Baez A.V.// J. Opt. Sos. Am., 1948, 38, p. 766.

92. Thathchari Y.T.// Proc. India Acad. Sci. A, 1953, V.37, p.42.

93. Wolter H.//Ann. Phys. (DDR), 1952, Bd.l0,№l S. 94-114.

94. Gutman G. Et al// US Patent Document, Jan. 2000,6014423.

95. Jensen P.L., Westergaard N.J. A thin foil high throughput X- ray telescope. Proc. ESA Workshop: Cosmic X-ray Spectroscopy Mission/ESA. SP-239. 1985. P. 183187.

96. Petre P., Serlemitsos P.J. Conical imaging mirrors for high-speed X-ray telescopes. Appl Opt. 1985. V.24. N12. P1399.1. Список работ автора.

97. AI А.Д. Ахсахалян, Б.А. Володин, Е.Б.Клюенков, З.А. Кожевникова,

98. B.А.Муравьев, Н.Н.Салащенко, А.И.Харитонов. Изготовление многослойных рентгеновских цилиндрических отражателей.// Матер. Всеросс. Совещ. "Рентгеновская оптика". Н. Новгород. 1998. С.189.

99. А2 А.Д. Ахсахалян, Б.А. Володин, Е.Б.Клюенков, В.А.Муравьев, Н.Н.Салащенко, А.И.Харитонов. Изготовление многослойных рентгеновских цилиндрических отражателей.// Поверхность. 1999. Т.1.1. C.162-166.

100. А18 А.Д. Ахсахалян, С.В. Гапонов, В.И. Лучин. О неустойчивости фронта испарения в условиях интенсивного поглощения плазмой лазерного излучения. //Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1985. Т.49. С.776-778.

101. А19 А.Д. Ахсахалян, С.В. Гапонов, В.И. Лучин, А.П. Чириманов. Угловое распределение разлетающейся в вакуум эрозионной лазерной плазмы. // ЖТФ. 1988. Т.58. С. 1885-1892.

102. А20 В.П. Агеев, А.Д. Ахсахалян, С.В. Гапонов, А.А. Горбунов, В.И. Конов, В.И. Лучин. Влияние длины волны лазерного излучения на энергетический состав эрозионной плазмы. // ЖТФ. 1988. Т.58. С.930-935.

103. А21 А.Д. Ахсахалян, Ю.Я. Платонов, Н.Н. Салащенко. Вакуумная установка для обработки изделий плазмой. // Авторское свидетельство № 1589914 от 01.05.90.

104. A24 A.A. Gorbunov, W. Pompe, A. Sewing, A.D. Akhsakhalyan, S.V. Gaponov, N.N. Salashchenko, R. Dietsch, H. Mai, and S. Vulmar. Multilayer deposition and nanostructuring by laser methods. //Proceed. SPIE, 2777,107-118 (1996).

105. A25 S.S. Andreev, A.D. Akhsakhalyan, M.N. Drosdov, N.I. Polushkin, N.N. Salashchenko. High- resolution Auger .depth profiling of multilayer structures Mo/Si, M0/B4C, Ni/C. //Thin Solid Films, v.263,1995, p.169-174.

106. Т1 А.Д. Ахсахалян, C.B. Талонов, В.И. Лучин. О неустойчивости фронта испарения в условиях интенсивного поглощения плазмой лазерного излучения. //Тез. Докл. 6 Всесоюзной конф. по нерезонансному взаимодействию излучения с веществом. Паланга. 1984. С.27.

107. Т2 А.Д.Ахсахалян, С.А.Гусев, Ю.Я.Платонов. Многослойные рентгеновские зеркала для диапазона длин волн 25-44 А.//Тезисы локл.7 Всесоюз. Конф. ВУФ-86. Эзенниеки (Латв. ССР). 1986. С.133.

108. Т4 А.Д.Ахсахалян, Ю.Я.Платонов, H.H. Салащенко. Импульсное лазерное напыление многослойных зеркал.// Тез. Докл. 9 Всесоюзной конф. «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» Таллин. 1987. С.7.

109. Т6 А.Д.Ахсахалян, А.И.Кузьмичев, Ю.Я.Платонов, Н.Н.Салащенко. Многослойные зеркала для рентгенофлуоресцентного анализа легких элементов. //14-Вссесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии. Ленинград, 1988, т.1, с. 140.

110. А.Д.Ахсахалян, Г.М.Генкин, Н.И.Полушкин, В.В.Иванов, Ю.Н.Ноздрин,

111. H.Н.Салащенко. Магнитная анизотропия многослойных структур из сверхтонких пленок. //Тезисы докладов 4 Всесоюзной конференции "Проблемы оптической памяти". Телави, 1990, с. 102-103.

112. Кино-91 ). С. Петербург. SWG9.

113. N.N.Salashchenko, N.I.Polushkin, A.D.Akhsakhalyan, S.A.Gusev,

114. A.Dorofeev. Nanometer- sized particles in X/C Layered Films (x=Ni, Fe.). //Abstr. of Inviten Lectures and cotributed Papers Intern. Symposium Nanostructures: physica and technol., S.-Petersburg, 1993, p.106.

115. T24 А.Д. Ахсахалян. Изготовление цилиндрических и двоякоизогнутых рентгеновских отражателей// Матер. Рабоч. Совещ. "Рентгеновская оптика-2002". Н.Новгород. 2002. С.79.

116. В заключении хочу выразить благодарность научному руководителю H.H. Салащенко за полезнее советы, постоянное внимание и помощь в работе.

117. Огромную благодарность выражаю C.B. Гапонову за грамотное и ненавязчивое руководство работами по исследованию лазерной плазмы.

118. Выражаю большую благодарность Е.Б. Юшенкову за тесное сотрудничество и большую практическую пользу.

119. Особую благодарность выражаю своим научным наставникам и коллегам: В.И. Лучину, В.А. Муравьеву, Ю.А. Битюрину.

120. Выражаю благодарность Н.И. Чхало, A.A. Фраерману, А.Ю. Климову за многочисленные полезные дискуссии.

121. Выражаю благодарность Б.А. Андрееву за большую помощь в оформлении работы.

122. Выражаю благодарность всем своим многочисленным соавторам за творческую и теплую атмосферу сотрудничесва.

123. От всей души благодарю своих ближайших коллег, а также весь коллектив института за доброжелательную атмосферу, плодотворное сотрудничество и помощь в работе.

124. Отдельную благодарность выражаю официальным оппонентам A.B. Виноградову и C.B. Голубеву а также коллективу ведущей организации ИПТМ РАН за интерес и внимание к работе.