Алмазная рентгеновская оптика для когерентных рентгеновских источников синхротронного излучения с ультрамалым эмиттансом.

За второй год выполнения проекта из азотированных монокристаллических пластин алмаза были изготовлены и исследованы треугольные призмы (клинья) с углом при вершине около 63 градусов. Методами механической и химико-термической полировки были обработаны боковые поверхности клиньев. Отклонения от заданной формы, качество поверхности и идеальность среза были аттестованы методами оптической, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии, а также рентгеновской радиографией на источнике синхротронного излучения. Данные методы являются взаимодополняющими и необходимыми для получения как предварительной информации о качестве поверхности призм, так и о его внутренней структуре. Функциональные характеристики призм были исследованы на станции P14 источника синхротронного излучения PETRA III (DESY, Гамбург, Германия). Были установлены параметры фокусировки и проведено сравнение с результатами теоретического моделирования. Шероховатость поверхности после химико-термической полировки составила 0.28 нм на области 3x3 мкм, что в два раза меньше, чем после механической полировки. Изображения, полученные на сканирующем электронном микроскопе, демонстрируют резкие ребра клина без искажений, волнистости и сколов. Боковые поверхности после среза, механической и химико-термической обработки гладкие и равномерные, с редкими видимыми углублениями. Данные дефекты напрямую относятся к несовершенству монокристаллов алмаза, однако не оказывают критического влияния на функциональные свойства элементов. В рамках эксперимента на синхротронном источнике была собрана система из восьми призм и выровнена относительно оптической оси падающего монохроматического рентгеновского излучения. Вращение системы призм относительно оптической оси с небольшим шагом позволило сфокусировать излучение вертикально. Размер фокусного пятна составил 3.3±0.5 мкм с эффективностью фокусировки 20. Для сравнения было проведено компьютерное моделирование, которое дало размер фокусного пятна в 2.6±0.5 мкм. Отклонение экспериментальных измерений от теоретического описания может быть связано с пространственным разрешением детектора, незначительным отклонением в геометрических размерах клиньев и углах при вершине, а также увеличением эффективного размера источника вследствие влияния процессов рассеяния излучения на оптических элементах исследовательской станции, таких как окна и монохроматор. Дополнительно было показано, что систему алмазных призм можно использовать для отклонения рентгеновского излучения на малые углы. В нашем случае величина отклонения пучка составила 67.8±2.0 мкм на расстоянии 3 метра от системы алмазных клиньев. Данный результат полностью совпадает с оценкой, полученной при компьютерном моделировании