RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2021

 / 

Май

←  →

Приборы и методы исследований


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

, , , ,
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация

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.

Текст pdf (1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.06.038799
Ключевые слова: мягкое рентгеновское излучение, апериодическая отражательная дифракционная решётка (VLS-решётка), спектрометр с плоским полем, сканирующий спектрометр/монохроматор, стигматический (изображающий) спектрометр
PACS: 07.60.−j, 07.85.−m, 07.85.Fv, 07.85.Nc, 07.87.+v, 42.79.−e (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.06.038799
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/5/d/
000691278700004
2-s2.0-85112829433
2021PhyU...64..495R
Цитата: Рагозин Е Н, Вишняков Е А, Колесников А О, Пирожков А С, Шатохин А Н "Спектрометры для мягкого рентгеновского диапазона на основе апериодических отражательных решёток и их применение" УФН 191 522–542 (2021)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 апреля 2020, доработана: 27 июня 2020, 29 июня 2020

English citation: Ragozin E N, Vishnyakov E A, Kolesnikov A O, Pirozhkov A S, Shatokhin A N “Soft X-ray spectrometers based on aperiodic reflection gratings and their application” Phys. Usp. 64 495–514 (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2020.06.038799

Список литературы (76) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (14) Похожие статьи (20)

  1. Rowland H A Phil. Mag. 13 469 (1882)
  2. Samson J A R Techniques of Vacuum Ultraviolet Spectroscopy (New York: Wiley, 1967)
  3. Schumann V Akad. Wissenschaften Wien 102 (2A) 625 (1893)
  4. Mack J E, Stehn J R, Edlén B J. Opt. Soc. Am. 22 245 (1932)
  5. Edleacute;n B Rep. Prog. Phys. 26 181 (1963); Пер. на русск. яз., Эдлен Б УФН 89 483 (1966)
  6. Cornu M A C.R. Acad. Sci. 117 1032 (1893)
  7. Harada T, Moriyama S, Kita T Jpn. J. Appl. Phys. 14 (S1) 175 (1975)
  8. Harada T, Kita T Appl. Opt. 19 3987 (1980)
  9. Kita T et al Appl. Opt. 22 512 (1983)
  10. Kita T, Harada T Appl. Opt. 31 1399 (1992)
  11. Hettrick M C, Underwood J H AIP Conf. Proc. 147 237 (1986)
  12. Hettrick M C et al Appl. Opt. 27 200 (1988)
  13. Underwood J H, Attwood D T Phys. Today 37 (4) 44 (1984); Андервуд Дж Х, Аттвуд Д Т УФН 151 105 (1987)
  14. Namioka T J. Opt. Soc. Am. 49 446 (1959)
  15. Рагозин Е Н, Вишняков Е А, Колесников А О, Шатохин А Н Апериодические элементы в оптике мягкого рентгеновского диапазона (Под ред. Е Н Рагозина) (М.: Физматлит, 2018)
  16. Ragozin E N et al Proc. SPIE 10235 102350L (2017)
  17. Вишняков Е А, Колесников А О, Рагозин Е Н, Шатохин А Н Квантовая электрон. 46 953 (2016); Vishnyakov E A, Kolesnikov A O, Ragozin E N, Shatokhin A N Quantum Electron. 46 953 (2016)
  18. Pirozhkov A S et al Phys. Rev. Lett. 108 135004 (2012)
  19. Pirozhkov A S et al New J. Phys. 16 093003 (2014)
  20. Pirozhkov A S et al Sci. Rep. 7 17968 (2017)
  21. Neely D et al AIP Conf. Proc. 426 479 (1998)
  22. Koike M et al Rev. Sci. Instrum. 74 1156 (2003)
  23. Dinh T H et al Rev. Sci. Instrum. 87 123106 (2016)
  24. Terauchi M et al Microsc. Microanal. 20 692 (2014)
  25. Terauchi M et al J. Electron Microsc. 59 (4) 251 (2010)
  26. Imazono T et al Appl. Opt. 51 2351 (2012)
  27. JEOL Ltd. Soft X-ray Emission Spectrometer (SXES), https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/SXES.html
  28. Beiersdorfer P et al Rev. Sci. Instrum. 75 3723 (2004)
  29. Dunn J et al Rev. Sci. Instrum. 79 10E314 (2008)
  30. Hettrick Scientific, http://hettrickscientific.com/
  31. Koch J A et al Phys. Rev. Lett. 68 3291 (1992)
  32. Underwood J H et al Proc. SPIE 3150 40 (1997)
  33. Wang J-J et al Chinese Phys. C 39 048001 (2015)
  34. Du L et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 877 65 (2018)
  35. Miyake A et al Proc. SPIE 5037 647 (2003)
  36. Fuchs O et al Rev. Sci. Instrum. 80 063103 (2009)
  37. Chuang Y-D et al Rev. Sci. Instrum. 88 013110 (2017)
  38. Warwick T et al J. Synchrotron Rad. 21 736 (2014)
  39. Dvorak J et al Rev. Sci. Instrum. 87 115109 (2016)
  40. Imazono T et al Appl. Opt. 57 7770 (2018)
  41. Колачевский Н Н, Пирожков А С, Рагозин Е Н Квантовая электрон. 30 428 (2000); Kolachevsky N N, Pirozhkov A S, Ragozin E N Quantum Electron. 30 428 (2000)
  42. Пирожков А С, Рагозин Е Н УФН 185 1203 (2015); Pirozhkov A S, Ragozin E N Phys. Usp. 58 1095 (2015)
  43. Ziegler E et al Proc. SPIE 3737 386 (1999)
  44. Rife J C et al Phys. Scr. 41 418 (1990)
  45. Barbee T W, Bixler J V, Dietrich D D Phys. Scr. 41 740 (1990)
  46. Senf F et al Opt. Express 24 13220 (2016)
  47. Sokolov A et al ""High efficiency multilayer coated blazed grating for tender X-rays" Physics of X-Ray and Neutron Multilayer Structures Workshop 2016: PXRNMS Workshop, Enschede, Netherlands, 10 November 2016 (2016); Sokolov A et al https://www.utwente.nl/en/tnw/xuv/workshops/archive/pxrnm-workshop-2016/oral-presentations/sokolov-pxrnms-2016-high-efficiency-multilayer-coated-blazed-grating-for-tender-x-rays.pdf
  48. Hettrick M C, Bowyer S Appl. Opt. 22 3921 (1983)
  49. Hettrick M C et al Appl. Opt. 24 1737 (1985)
  50. Bowyer S et al Astrophys. J. Suppl. 102 129 (1996)
  51. Sirk M M et al Astrophys. J. Suppl. 110 347 (1997)
  52. Craig N et al Astrophys. J. Suppl. 113 131 (1997)
  53. The Space Telescope Science Institute (STScI). EUVE All-Sky Survey Results, https://archive.stsci.edu/euve/allsky/results.html
  54. Poletto L, Tondello G Appl. Opt. 40 2778 (2001)
  55. Frassetto F et al Opt. Express 21 18290 (2013)
  56. Firsov A et al J. Phys. Conf. Ser. 425 152013 (2013)
  57. Mitzner R et al J. Phys. Chem. Lett. 4 3641 (2013)
  58. Erko A et al Opt. Express 22 16897 (2014)
  59. Mantouvalou I et al Appl. Phys. Lett. 108 201106 (2016)
  60. Yin Z et al Opt. Lett. 43 4390 (2018)
  61. Kando M et al Phys. Rev. Lett. 103 235003 (2009)
  62. Вишняков Е А, Шатохин А Н, Рагозин Е Н Квантовая электрон. 45 371 (2015); Vishnyakov E A, Shatokhin A N, Ragozin E N Quantum Electron. 45 371 (2015)
  63. Вишняков Е А и др Квантовая электрон. 47 54 (2017); Vishnyakov E A et al Quantum Electron. 47 54 (2017)
  64. Shatokhin A N et al Opt. Express 26 19009 (2018)
  65. Вишняков Е А и др Квантовая электрон. 48 916 (2018); Vishnyakov E A et al Quantum Electron. 48 916 (2018)
  66. Levashov V E, Mednikov K N, Pirozhkov A S, Ragozin E N Radiat. Phys. Chem. 75 1819 (2006)
  67. Ragozin E N et al Proc. SPIE 4782 176 (2002)
  68. Колесников А О, Вишняков Е А, Рагозин Е Н, Шатохин А Н Квантовая электрон. 50 967 (2020); Kolesnikov A O, Vishnyakov<?tlsb><?twb> E A, Ragozin E N, Shatokhin A N Quantum Electron. 50 967 (2020)
  69. Шатохин А Н, Вишняков Е А, Колесников А О, Рагозин Е Н Квантовая электрон. 49 779 (2019); Shatokhin A N, Vishnyakov E A, Kolesnikov A O, Ragozin E N Quantum Electron. 49 779 (2019)
  70. Колесников А О, Вишняков Е А, Шатохин А Н, Рагозин Е Н Квантовая электрон. 49 1054 (2019); Kolesnikov A O, Vishnyakov E A, Shatokhin A N, Ragozin E N Quantum Electron. 49 1054 (2019)
  71. Harada T et al J. Jpn. Soc. Precision Eng. 42 888 (1976)
  72. Hitachi High-Tech America, Inc. Diffraction Gratings, http://www.hitachi-hightech.com/us/product_detail/?pn=ana-grating
  73. Namioka T, Koike M Appl. Opt. 34 2180 (1995)
  74. Koike M et al Proc. SPIE 4146 163 (2000)
  75. Shimadzu. Diffraction Gratings. Laminar-type Replica Diffraction Gratings for Soft X-ray Region, https://www.shimadzu.com/opt/products/dif/o-k25cur0000006zd0.html
  76. Lin D et al J. Synchrotron Rad. 26 1782 (2019)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение