Ученые БФУ увеличили эффективность применения алмазных линз

МОСКВА, 28 янв — РИА Новости. Новые перспективы для создания высокоэффективной рентгеновской оптики, необходимой для работы на установках класса "Мегасайенс", таких как строящиеся в России "СКИФ" и "СИЛА", открыли ученые БФУ им. Канта. По их словам, результаты позволяют расширить диапазон задач, в решении которых могут применяться алмазные линзы. Статья опубликована в журнале Photonics.

Современные установки класса "Мегасайенс" генерируют особое рентгеновское излучение с уникальными характеристиками (высокая когерентность и яркость, малая расходимость), что предъявляет повышенные требования к используемой оптике, рассказали исследователи Балтийского федерального университета им. И. Канта.

К примеру, ЦКП "СКИФ" — это ускоритель, разгоняющий частицы до околосветовых скоростей, где с помощью электромагнитов формируются интенсивные пучки рентгеновского излучения для исследований в различных научных областях (физика, химия, биология). Установка "СИЛА" представляет собой объединение синхротрона и лазера на свободных электронах в единый комплекс для проведения междисциплинарных исследований.

Как объяснили ученые БФУ, для современных источников синхротронного излучения наиболее эффективными оптическими элементами являются преломляющие линзы из монокристаллов, например, кремния или алмаза. Однако при определенных условиях, когда излучение проходит через монокристаллическую линзу, в ней возникает эффект дифракционных потерь, или "рентгеновских глитчей".

«

"Это явление приводит к нежелательному рассеиванию части излучения и, соответственно, к падению интенсивности прошедшего луча, а в некоторых случаях излучение вообще перестает попадать на образец исследования," — рассказала младший научный сотрудник группы прикладных рентгенооптических исследований и рентгеновской микроскопии БФУ им. И. Канта Натали Климова.

Ученые университета разработали новый метод анализа дифракционных потерь, возникающих в оптических системах, состоящих из наборов алмазных монокристаллических линз, необходимых для работы с такими установками. Кроме того, они показали, как при помощи этого, на первый взгляд, негативного эффекта можно улучшить точность любых исследований с использованием рентгеновского излучения.

"Наша задача — не только понять природу рентгеновских глитчей, но и научиться минимизировать их влияние, а также использовать этот эффект как инструмент для исследований, что мы уже и делаем," — отметила Климова.

По ее словам, сложность анализа многолинзовых систем, применяемых на установках класса "Мегасайенс", заключается в том, чтобы вычленить влияние каждой линзы на характеристики проходящего пучка. Однако новый метод позволяет анализировать такие сложные системы, рассказали авторы исследования.

В рамках экспериментов с наборами до 20 алмазных линз удалось с рекордной точностью определить параметры каждой линзы: ориентацию кристаллической решетки, ее вклад в общие дифракционные потери и предсказать поведение всей системы линз в произвольном диапазоне энергий рентгеновского излучения.

"Такое исследование особенно актуально сегодня, в период активного строительства в России передовых источников синхротронного излучения. Они способствуют как развитию отечественной рентгеновской оптики, так и совершенствованию неразрушающих методов исследования", — прокомментировал директор Международного научно-исследовательского центра (МНИЦ) "Когерентная рентгеновская оптика для установок "Мегасайенс"" БФУ им. И. Канта Анатолий Снигирев.

По словам ученых, предложенные методы являются востребованными как на существующих, так и на разрабатываемых источниках рентгеновского излучения, считают авторы исследования.

Полученные результаты уже сейчас могут способствовать повышению качества структурных исследований, проводимых с помощью таких рентгеновских методик, как спектроскопия, дифракция и микроскопия.