Абсолютная калибровка детекторов в мягком рентгеновском диапазоне с использованием синхротронного излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

IIIIКОЛЕ1 ГКО Антон Дмитриевич

АБСОЛЮТНАЯ КАЛИБРОВКА ДЕТЕКТОРОВ В МЯГКОМ РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ С ИСПОЛЬЗОВА1ШЕМ СИНХРОТРОЬШОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

01.04.01 - приборы н методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 9 МАЙ 2011

НОВОСИБИРСК - 2011

4846741

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

КУЛИПАНОВ Геннадий Николаевич

доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН, Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

АНЕВСКИИ Сергей Иосифович

БУРДАКОВ

Александр Владимирович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

доктор технических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, г. Москва.

кандидат физико-математических наук, Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск.

Учреждение Российской академии наук Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН, г. Москва.

Защита диссертации состоится « » ¿^С /О сЯ- 2011 г. в «/& ® » часов на заседании диссертационного совета Д 003.016.03 Учреждения Российской академии наук Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН.

Адрес: 630090, г. Новосибирск,

проспект Академика Лаврентьева, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск.

Автореферат разослан «

Г »_¿^¿¿'Я Л ,_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук

А.А. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В последние десятилетия наблюдается устойчивое повышения интереса к метрологическим измерениям в мягкой рентгеновской (МР) области (диапазон энергий фотонов от 80 до 2000 эВ) и области вакуумного ультрафиолета (ВУФ) (энергии фотонов 10 —100 эВ). Этот интерес обусловлен, с одной стороны, развитием научных направлений, использующих МР и ВУФ излучение для наблюдения за различными объектами (лазерная плазма, Солнце, источники излучения для проекционной нанолитографии), а с другой - развитием приборостроения, позволяющего работать с МР и ВУФ излучением (прежде всего, речь идет о развитии оптики и технологии изготовления детекторов для мягкого рентгеновского диапазона). В этой связи повышается спрос на проведение метрологических измерений, включающих в себя аттестацию детекторов, различного рода оптики, источников излучения, работающих в мягком рентгеновском и ВУФ диапазонах. Синхротронное излучение (СИ) предоставляет уникальные возможности для высококачественного проведения подобного рода работ.

Синхротронное излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с ультрарелятивистскими скоростями по криволинейным траекториям в магнитном поле. Высокая интенсивность, малый угловой разброс, непрерывный спектр от инфракрасного до рентгеновского диапазонов дают возможность использования СИ для большого числа практических применений. С точки зрения радиометрии, особую привлекательность синхротронному излучению придает возможность точного расчета его спектральной плотности. СИ широко применяется в ряде национальных метрологических центров в качестве эталонного источника.

Несмотря на все повышающийся спрос на проведение метрологических работ в МР и ВУФ области, в России до последнего времени не существовало специализированных станций СИ, позволяющих проводить такие измерения. Российские потребители вынуждены были обращаться в иностранные метрологические центры. Как показывает практика, наибольшим спросом в ряду подобных работ пользуются калибровки абсолютной спектральной чувствительности детекторов.

Таким образом, актуальность выбранной темы определяется, прежде всего, недостаточной проработкой аппаратно-методической базы, позволяющей проводить метрологические измерения в МР диапазоне на уже имеющихся отечественных источниках СИ. Многолетний опыт работы с синхротронным излучением, накопившийся в ИЯФ СО РАН, дает возможность успешно решить эту задачу.

Цель диссертационной работы

Целью настоящей работы являлось:

Разработка и создание аппаратно-методического комплекса для проведения широкого круга метрологических работ в мягкой рентгеновской и ВУФ областях (10-2000 эВ). В качестве первоочередной задачи определено создание специализированной метрологической станции с полным комплектом аппаратуры, разработка и реализация на практике методик калибровки детекторов в мягком рентгеновском диапазоне. Как показала практика эксплуатации созданной станции, наблюдается стабильный рост интереса к ее работе со стороны потребителей, заставляющий все более расширять ее аппаратные и методические возможности.

Личный вклад автора

Автор внес определяющий вклад в большую часть работ, описанных в диссертации, а именно:

Создание станции калибровки детекторов на накопителя ВЭПП-2М -равноценное участие в сборке и запуске станции в эксплуатацию, определяющее участие в автоматизации станции и проведении на ней экспериментов.

Создание метрологической станции "Космос" на накопителя ВЭПП-4М -определяющее участие в создании, запуске в эксплуатацию и проведении экспериментов на станции.

Создание криогенного измерителя мощности СИ для станции "Космос" -определяющее участие в разработке физического проекта радиометра, расчете его оптических параметров, проведении предварительной аттестации радиометра на пучке.

Равноценное участие в реализации метода селективных фильтров для калибровки детекторов.

Определяющее участие в разработке и реализации метода эталонного детектора, метода самокалибровки, метода исследования пространственной однородности чувствительности детекторов, метода исследования радиационной стойкости детекторов.

Научная новизна

Впервые в России создана специализированная метрологическая станция СИ с набором аппаратуры, позволяющим проводить метрологические работы в МР и ВУФ диапазонах.

Впервые реализована комбинированная методика калибровки детектора двумя взаимно-дополняющими методами - методом эталонного детектора и метода самокалибровки.

Впервые реализован прибор для измерения абсолютной мощности СИ с применением сверхпроводящего болометра.

Впервые в России создан комплекс методик для калибровки детекторов в мягком рентгеновском диапазоне с применением СИ.

Предложен метод построения аналитической функции спектральной чувствительности рентгеновского полупроводникового фотодиода, разработана методика подбора параметров этой функции.

Научная и практическая ценность

В результате выполнения работы прокалиброван ряд детекторов, применяющихся в различных научных учреждениях для проведения исследовательских работ:

- детекторы типа СППД, прокалиброванные на "Станции калибровки детекторов" методом селективных фильтров в спектральном диапазоне 100-1600 эВ, применяются в ВНИИЭФ (г. Саров) для наблюдения лазерной плазмы;

- детекторы типа ФДУК-ЮОУВ, прокалиброванные на станции "Космос" методом эталонного детектора и методом самокалибровки в спектральном диапазоне 100-1000 эВ, применяются в ВНИИТФ (г. Снежинск) для наблюдения лазерной плазмы;

- вторично-электронный умножитель, пространственная однородность чувствительности которого прокалибрована на станции "Космос", предполагается к применению в аппаратуре "Космического солнечного патруля" (ВНЦ ГОИ им. Вавилова, Санкт-Петербург);

- получены данные о сравнительной радиационной стойкости детекторов ФДУК-ЮОУВ и АХиУ-ЮО, дающие возможность разработчикам детектора ФДУК-ЮОУВ (ФТИ им. Иоффе, Санкт-Петербург) корректировать технологию изготовления детекторов;

- параметры аналитической функции, описывающей спектральную чувствительность полупроводниковых фотодиодов, дают новую информацию о процессах, определяющих эту чувствительность.

Положения, выносимые на защиту:

- создание комплекса аппаратуры для проведения метрологических работ в ВУФ и МР спектральных диапазонах (метрологическая станция синхротронного излучения и действующий макет абсолютного измерителя мощности СИ);

- разработка и реализация методики калибровки основных свойств детекторов в мягком рентгеновском диапазоне 80-1600 эВ (спектральная

чувствительность, однородность чувствительности по поверхности детектора, радиационная стойкость);

- разработка и реализация методики калибровки спектральных свойств тонкопленочных рентгеновских фильтров;

- разработка и реализация методики построения аналитической функции спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов.

Апробация работы

Апробация диссертации проходила в форме устных и стендовых докладов на различных Российских и Международных конференциях и Симпозиумах (всего 20 мероприятий): Международные конференции по использованию синхротронного излучения (Новосибирск: 2006, 2008, 2010 — устные доклады, 1996, 1998, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008, 2010 - стендовые доклады); Всероссийские совещания по рентгеновской оптике (г. Нижний Новгород: 2009 - устный доклад, 2004, 2005, 2007 - стендовые доклады); Международные конференции "International Conference on Developments and Applications in Optical Radiometry" - NEWRAD (г. Давос 2005 - устный доклад, г. Мадрид 1999, г. Тэджон 2008 - стендовые доклады); Национальные конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов - РСНЭ (г. Москва -1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007 - стендовое доклады); Азиатский форум по применению синхротронного излучения (г. Хиросима, 1999 - устный доклад), Пятый Международный симпозиум "Modern Problems of Laser Physics" (г. Новосибирск, 2008 - приглашенный устный доклад).

По работам, связанным с темой диссертации, было опубликовано 15 статей в реферируемых журналах; 26 работ опубликовано в сборниках тезисов и материалах различных конференций и совещаний.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений. Текст диссертации содержит 140 страниц, 56 рисунков и 23 таблицы. Список литературы состоит из 144 ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении приведен краткий экскурс в историю развития радиометрии в ведущих мировых научных центрах. Рассмотрены основные тенденции развития радиометрии с применением СИ, ее состояние в России в настоящее время и перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен краткий обзор применения синхротронного излучения в радиометрии. Отмечено, что в настоящее время источники

синхротронного излучения используются в качестве радиометрических эталонов в ряде институтов и в национальных метрологических центрах. Отмечено, что плотность мощности СИ зависит от ограниченного набора параметров, которые могут быть измерены с точностью достаточной, чтобы погрешность расчета параметров СИ не превышала долей процента, рассмотрены методы измерения этих параметров. Далее в главе 1 рассмотрены наиболее распространенные типы детекторов мягкого рентгеновского излучения, пригодных для использования в качестве первичных или вторичных эталонов. Рассмотрены принципы функционирования и основные свойства криогенных радиометров, ионизационных камер, полупроводниковых детекторов, вакуумных рентгеновских диодов, алмазных детекторов. Завершается глава кратким описанием основных методов абсолютной калибровки детекторов - метода эталонного источника, метода эталонного детектора, метода самокалибровки. В выводах, сделанных на основании материала, изложенного в первой главе, отмечено, что СИ широко используется во всем мире для проведения широкого круга радиометрических работ, сформулированы основные задачи, решение которых позволит развивать это направление в России.

Во второй главе рассмотрена аппаратура, созданная в ходе выполнения работ: последовательно были созданы две метрологические станции СИ: "Станция калибровки детекторов в мягком рентгеновском диапазоне", использующая излучение из накопителя ВЭПП-2М и метрологическая станция "Космос" на накопителе ВЭПП-4.

"Станция калибровки детекторов" функционировала с 1995 по 1999 годы и была демонтирована в связи с модернизацией накопителя ВЭПП-2М. Опыт работы, полученный в ходе эксплуатации "Станции калибровки детекторов" и некоторые ее элементы были использованы при строительстве станции "Космос". Глава посвящена в основном описанию аппаратуры ныне действующей станции "Космос", в то время как "Станция калибровки детекторов" описана постольку, поскольку это необходимо для изложения материала, связанного с проводившимися на ней работами.

Станция "Космос" использует излучение из поворотного магнита накопителя ВЭПП-4. Сверхвысоковакуумный канал транспортировки пучка СИ не имеет технологических перегородок, разделяющих вакуум станции и вакуум накопителя. Перепад давления (от 10"4 до 10~8Па соответственно) обеспечивается дифференциальной откачкой. Канал оснащен системой аварийного перекрывания канала на случай аварийного прорыва атмосферы в канал. Как показала практика, вакуумная система канала позволяет работать со многими образцами калибруемой аппаратуры, установка которой на подобные станции зарубежных метрологических центров вызывает определенные проблемы, связанные с вакуумной безопасностью каналов СИ.

Расстояние от точки излучения до оконечного экспериментального объема станции составляет около 30 м. Основные оптические элементы станции расположены на последних шести метрах станции (рнс.1).

Для получения монохроматического излучения метрологического качества в диапазоне 10-2000 эВ на станции установлены: монохроматор ВУФ диапазона (10—100 эВ) с плоской дифракционной решеткой (3); двухзеркальный монохроматор МР диапазона (80 - 2000 эВ) с плоскими многослойными зеркалами (6); зеркала полного внешнего отражения (устанавливаются в зависимости от диапазона в позиции 3 или 10); блоки сменных рентгеновских фильтров (три блока 4, 5, 7).

Для работы с калибруемыми объектами установлены малый и большой экспериментальные объемы. В малом объеме размещаются эталонный и калибруемый детекторы, большой предназначен для размещения более крупной калибруемой аппаратуры (спектрометры, радиометры в сборе), либо для проведения рефлектометрических измерений.

Набор эталонных детекторов станции представлен калориметром и двумя кремниевыми фотодиодами, прокалиброванными в национальном метрологическом центре Германии РТВ (Physikalisch-Technische Bundesanstalt). На станции также установлен и прошел предварительное тестирование на пучке абсолютный измеритель мощности синхротронного излучения в мягком рентгеновском диапазоне (АИМСИ), чувствительный элемент которого выполнен на основе высокотемпературного сверхпроводникового болометра с электрическим замеа(ением мощности. Ожидается, что прибор, после доводки его характеристик до предельных значений, позволит измерять потоки мягкого рентгеновского излучения в диапазоне энергий 80 - 3000 эВ, мощностью 1 мкВт с относительной погрешностью порядка 1%.

Глава третья посвящена описанию методик, реализованных на станциях обоих СИ для абсолютной калибровки спектральной чувствительности детекторов. Отмечено, что техническое оснащение станции "Космос" в настоящий момент позволяет реализовать все методики, реализованные на обоих станциях. Также возможен, в случае необходимости, перенос разработанных методик на подобные станции СИ в других центрах.

Метод селективных фильтров. Первым методом, реализованным на Станции калибровки детекторов на накопителе ВЭПП-2М, был метод селективных фильтров. Калибровка детекторов методом селективных фильтров по существу является разновидностью метода эталонного источника н использует возможность точного расчета спектрального потока фотонов в белом пучке СИ, генерируемом накопителем. Основная идея калибровки состоит в последовательном измерении сигнала детектора при облучении его потоками фотонов с известным спектральным распределением, сформированными различными аттестованными селективными фильтрами. Селективные фильтры используются для выделения сравнительно узкого спектрального участка из спектра синхротронного излучения.

Регистрируемый сигнал с детектора при его облучении связан с расчетным спектром излучения следующим образом:

л' ехрЬ/Д^ „,)-/г,)-= 1,

0)

где ц/(Ер/,и1) - спектр потока энергии СИ, Вт/кэВ; /.¡¡(ЕР1,о1) - массовый коэффициент ослабления РИ в веществе, г/см2; А/ - массовая толщина фильтра с индексом /', г/см2; 3(Ерии1) - спектральная чувствительность детектора, А/Вт; // - измеренный ток с детектора за фильтром с индексом », А.

Спектральная чувствительность восстанавливалась из системы уравнений (1), где все величины, кроме Б(Ер)ю1), известны.

Решение системы интегральных уравнений рассматриваемого вида является крайне неустойчивым, если при восстановлении не использовать априорную информацию. В данном случае априорная информация заключалась в параметрической форме спектральной чувствительности. Чувствительность детектора искалась в виде:

Л

х

5 = к—ехр

<1С «до, с!в с1№

Чо2

ехр

) )

1 -ехр

+ СГ,

1 -ехр

(2)

где с1с, <1x02, ¿в, с1да, с1а$1 - толщины поглощающих слоев детектора (углерода, оксида кремния и бора), мертвого и активного слоев кремния соответственно; Ас, Аяси. Лв, ХРи, - глубины поглощения для соответствующих материалов. Глубина поглощения (т.е. глубина, на которой материал ослабляет излучение в е = 2.718... раз) каждого из материалов зависит от энергии фотонов и получена на основании таблиц оптических констант этого материала; ~ вероятность диффузии носителей заряда из "мертвого" слоя детектора в активную область.

Нахождение функции спектральной чувствительности детектора сводилось к поиску параметров функции (2). Задача решалась методом ограниченной оптимизации Бокса.

Измерения проводились на установке "Станция калибровки детекторов" накопительного кольца ВЭПП-2М. В качестве селективных фильтров применены предварительно аттестованные тонкие пленки из Со, N1, Си, А1 на подложке параксилилена.

Проведены исследования спектральных характеристик рентгеновских детекторов на СИ из накопителя ВЭПП-2М в диапазоне энергий фотонов от 100 до 1600 эВ. Исследуемыми детекторами являлись кремниевые р-ьп диоды СППД11, СППД11-04, СППД13 производства НИИИТ (Москва). Погрешность калибровки на спектральном промежутке 400- 15600 эВ составила 1 -2%, а на промежутке 400 - 100 эВ составила 2-8%. Важным результатом калибровки явилось обнаружение факта неполного сбора носителей, что указывает на наличие ловушек в полупроводнике.

Достоинства метода селективных фильтров: возможность достаточно дешево проводить калибровку детекторов с большими токами утечки (до 10 мкА) и детекторов с малой чувствительностью.

К недостаткам метода следует отнести его зависимость от корректности модели и отсутствие возможности проверки этой корректности по результатам измерений.

Метод эталонного детектора обладает рядом преимуществ по сравнению с методом селективных фильтров: прозрачность методики обработки экспериментальных данных; потенциально более высокая точность измерений; возможность корректировки математической модели чувствительности калибруемого детектора в зависимости от получаемых данных. В то же время метод требует существенно более серьезного оборудования для своей реализации.

Для получения монохроматического излучения на станции "Космос" используются многослойные зеркала, рентгеновские фильтры и зеркала полного внешнего отражения. В диссертации продемонстрирована методика расчета параметров всех этих элементов и предложен способ численной оценки качества монохроматического излучения с точки зрения возможности проведения метрологических работ.

Метод эталонного детектора позволяет измерить чувствительность калибруемого детектора на дискретном наборе точек спектрального диапазона. Для интерполяции результатов калибровки между полученными точками приведен способ построения функции чувствительности детектора в параметрическом виде (2). Задача подбора параметров функции по данным калибровки является типичной задачей оптимизации и может быть решена методом Левенберга-Марквардта. На участке 100-300 эВ спектральная характеристика эталонного детектора терпит резкие перепады, аналитическая функция S(EphobdJ предсказывает особенность, связанную с наличием К-края поглощения бора (188 эВ), входящего в состав входного окна детектора. Эта особенность не отражена в результатах калибровки эталонного детектора из-за большого шага по спектру. Вблизи этого края также ожидается отклонение реальной функции чувствительности детектора от аппроксимирующей модели S(E,dj). Все эти соображения вынуждают отказаться от метода эталонного детектора в спектральной области 100-300 эВ и применить другой метод калибровки детектора.

Метод самокалибровки заключается в изучении изменения отклика детектора на монохроматическое излучение при вариации угла падения этого излучения на детектор. В зависимости от значения угла поворота детектора 5 изменяется эффективная толщина каждого из слоев на его поверхности

d) = d,/cos(S), (3)

где d, - толщина i-ro слоя на поверхности детектора. Например, для 60°, эффективные толщины слоев увеличатся в 2 раза относительно 3=0°. Соответственно с этим изменяется функция чувствительности детектора. Расчеты показывают, что для энергий фотонов больше 50 эВ доля излучения, отраженного или рассеянного от поверхности детектора, меньше 0,1% и не оказывает влияния на калибровку.

На станции "Космос" была проведена калибровка фотодиода ФДУК-100УВ (разработчик ФТИ им. Иоффе, Санкт-Петербург) в диапазоне 100- 1000 эВ комбинированным методом, включающим в себя метод эталонного детектора и метод самокалибровки.

Точность измерений по всему спектру оценивается в 2,5%, за исключением узкой области вблизи К-края бора (190-220 эВ), где наблюдается систематическое отклонение результатов измерений в меньшую сторону от аналитической функции на 6%. Отклонение объясняется влиянием структуры вещества, входящего в состав слоев на поверхности детектора.

По результатам измерений произведен подбор вектора параметров для функции спектральной чувствительности вида (2) калибруемого детектора. Функция восстановлена из результатов комбинированных измерений

методом эталонного детектора (300- 1000 эВ) и методом самокалибровки (85 - 280 эВ). Результат калибровки детектора представлен на рис. 2.

?— N г— * У -"-V- ' """ N

\ жкии ЛСК1 ✓ ; ✓ эошют тор*

|6р01Н ^

:м *м »» к» | мо'

Энерпи фотонов, эВ

Рис. 2. Результат восстановления функции чувствительности калибруемого детектора.

Сравнение метода самокалибровки и метода эталонного детектора.

Методика эталонного детектора демонстрирует высокую точность результата калибровки, не накладывает практически никаких ограничений на тип калибруемого детектора. Результаты измерений, выполненные по этой методике, не требуют сложной математической обработки. Метод обеспечивает погрешность калибровки 2-3 %.

Методика самокалибровки не требует наличия ни эталонного детектора, ни эталонного источника, однако требует наличия монохроматора и адекватной модели чувствительности калибруемого детектора. Методика рассчитана на калибровку полупроводниковых фотодиодов и не подходит для калибровки ряда других детекторов. Обеспечивает погрешность калибровки 2 - 3%.

В четвертой главе описана разработка и реализация на станции "Космос" дополнительных методик, необходимых для аттестации основных потребительских свойств детекторов.

Измерение функции пропускания селективных фильтров необходимо для реализации метода селективных фильтров. Спектральное пропускание фильтров измерено напрямую, в монохроматическом излучении, с применением двухзеркального монохроматора станции. Погрешность измерения функции пропускания фильтров дало вклад в погрешность калибровки детекторов на уровне 2-4%.

Однородность чувствительности детектора площади его входного окна является одной из важных характеристик, которая подлежит калибровке наряду со спектральной чувствительностью. Измерения проводились путем пространственного сканирования детектором относительно тонкого монохроматического зондирующего пучка СИ. Проведены измерения пространственной однородности чувствительности фотокатодов для двух вторично-электронных умножителей: ВЭУ-6 и ВЭУ,

входящего в состав "Космического солнечного патруля" (КСП, разработчик ГОИ им. С.И.Вавилова, Санкт-Петербург).

Оба умножителя показали достаточно высокую квантовую эффективность. Измерения выявили наличие существенной неоднородности зонных характеристик обоих типов ВЭУ (рис. 3). По результатам измерений сделан вывод, что абсолютная калибровка обоих ВЭУ имеет смысл только в составе готового измерительного прибора с жестко фиксированными коллиматорами излучения, обеспечивающими воспроизводимость геометрии измерений.

1 Рис. 3. Пространственная однородность чувствительности ВЭУ КСП.

Исследование радиационной стойкости кремниевых фотодиодов проводилось на станции "Космос". После измерения пространственной однородности чувстЬительности оба исследуемых детектора АХиУ-100 и ФДУК-100УВ были подвергнуты облучению квазимонохроматическим пучком (спектральная полоса 150-300 эВ) СИ для исследования их радиационной стойкости.

Обнаружено, что детектор ФДУК-100УВ при почти 30-кратном - превышении дозы облучения (по сравнению с дозой облучения для АХиУ-100), не проявил никаких признаков деградации чувствительности. В то время как АХиУ-100 продемонстрировал падение чувствительности примерно на 70% от первоначальной чувствительности. Важным результатом является факт, что деградация детектора произошла по значительной части поверхности, не подвергавшейся прямому излучению (рис. 4).

Рис. 4. Карта чувствительности АХЦУ-ЮО после облучения с поверхностной дозой 2,7 Дж/см2: энергия фотонов зондирующего пучка - 205 эВ; шаг сканирования - 250 мкм.

Информация, полученная в ходе выполнения работы, представляет существенный интерес для производителей детекторов.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

В Приложениях представлены дополнительные материалы по диссертации: принципиальная схема управления АИМСИ, таблицы расчета оптического тракта монохроматизации для станции "Космос", таблицы с результатами калибровки детекторов типа СППД методом селективных фильтров.

Основные результаты, полученные в диссертации

В результате выполнения работ, описанных в диссертации, создан комплекс аппаратуры для проведения работ по абсолютной калибровке детекторов:

- метрологическая станция "Космос";

действующий прототип абсолютного измерителя мощности СИ на основе ВТСП болометра.

На основе имеющегося аппаратного комплекса разработан и реализован на практике ряд методик для абсолютной калибровки детекторов в мягком рентгеновском диапазоне (100 - 1000 эВ):

- калибровка спектральной чувствительности методом селективных фильтров, методом эталонного детектора и методом самокалибровкиж;

- калибровка однородности чувствительности детекторов по их поверхности методом зондирующего монохроматического пучка;

- калибровка радиационной стойкости (разрушающий метод);

- методика построения функции спектральной чувствительности кремниевого фотодиода.

Кроме того, разработаны и реализованы на практике сопутствующие методики измерений в мягком рентгеновском диапазоне (100 эВ 1000 эВ):

- калибровка спектрального пропускания рентгеновских фильтров;

- калибровка полного потока СИ калориметрическим методом.

Аппаратно-методический комплекс, созданный на накопителе ВЭПП-4,

позволяет проводить широкий круг метрологических работ, включающий в себя не только калибровки детекторов, но и возможность проведения рефлектометрических измерений, калибровки спектрометров и радиометров как единого целого, аттестацию фильтров, плоских, и фокусирующих оптических элементов и т.д.

Накопитель ВЭПП-4 может быть использован как эталонный источник, создан независимый тепловой измеритель, позволяющий аттестовать этот

ил-очник. Такое сочетание дает возможность в обозримой перспективе оздать первичный эталон энергетической яркости и первичный эталон отока излучения и энергетической освещенности.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих аботах:

. A.N. Subbotin V.V. Gaganov, A.D. Nikolenko, et al. Absolute calibration of X-ray semiconductor detectors against synchrotron radiation of the VEPP-3 storage ring. // Metrología. - 2000. - Vol. 37. - P.497-500. . Ancharov А.1., Baryshev V.B., Nikolenko A,D., et al. Status of the Siberian

synchrotron radiation center. //NIM A. - 2005. -№1: Vol. A543. - P.l-13. . Chkhalo N.I., Evstigneev A.V., Nikolenko A.D., et al. The station for detector calibration in the soft X-ray range at the VEPP-2M storage ring. // NIM A. -1995. - Section A: Vol. 359. - P.440-444. . l.A. Khrebtov V.G. Malyarov, K.V. Ivanov, D.A. Khokhlov, A. D. Nikolenko, and V.F. Pindyurin. Modeling the responses of a high-temperature superconductor bolometer for absolute measurements of synchrotron radiation. // Opt. Technol. - 2007. - T. 74. - C.479-484. . I.A. Khrebtov, V.G. Malyarov, A.D. Nikolenko, et al. Tests of Model of Absolute Measuring Instrument of Synchrotron Radiation Power. // Key Engineering Materials. - 2010. - Vol.437. - P.636-640. . Ivanov K.V. Khokhlov D.A., ... Nikolenko, et al. Characterization of the composite bolometer with a high-Tc superconductor thermometer for an absolute radiometer of synchrotron radiation. // NIM A. - 2007. - № 1/2: Vol.575. - P.272-275. . Khrebtov I.A., Tkachenko A.D.,... Nikolenko A.D., et al. Absolute high-Tc superconducting radiometer with electrical substitution for X-ray measurements. //Journal de Physique. - 2002. -Pr3: Vol.12. - P.137-140.

8. S. Avakyan, I. Afanas'ev, N. Voronin, A. Nikolenko and V. Pindyurin. Absolute synchrotron radiation calibration for the Space Solar Patrol instrumentation. // Metrología. - 2006. - Vol.43. - P.S105-S108.

9. Бухтияров В.И., Гаврипов Н.Г., Николенко А.Д., и др. Станция мягкого рентгеновского диапазона на синхротронном излучении из накопителя ВЭПП-3 для исследования многослойных структур. // Поверхность. -2005. - Т. 8. - С.13-15.

10. Гаганов В.В., Коваленко Н.В., ...Николенко А.Д. и др., Измерение пропускания селективных поглощающих фильтров в диапазоне энергий фотонов от 0.6 до 1.5 кэВ. // Поверхность. - 2002. - Т.11. - С.21-25.

11. Гаганов В.В., Купер К.Е., Николенко А.Д., и др. Абсолютная калибровка рентгеновских полупроводниковых детекторов на синхротронном

излучении накопителя ВЭПП-2М в диапазоне энергий квантов от 0,3 д 1,6 кэВ. // Поверхность. - 2002. - Т.9. - С.36-39.

12. И.А. Хребтов, В.Г. Маляров, А.Д. Николенко и др., Моделировани характеристик высокотемпературного сверхпроводникового болометр для абсолютных измерений синхротронного излучения. // Оптически журнал. - 200. - №7: Т.74. - С.51-58.

13. Н.Г. Гаврилов, А.Г. Легкодымов, А.Д. Николенко и др. Двухзеркальны монохроматор ультрамягкого рентгеновского диапазона станцш метрологии ВЭПП-2М с использованием многослойных зеркал. / Поверхность - 2000. - С. 129-131.

14. П.Н. Аруев, В.В. Забродский, А.Д. Николенко и др. Предварительна калибровка полупроводниковых детекторов в области мягког рентгеновского диапазона на синхротронном излучении из накопител ВЭПП-4. // Поверхность. - 2010. - Т.2. - С. 19-24.

15. Авакян С.В., Афанасьев И.М., Николенко А.Д. и др. Подготовка калибровочным испытаниям аппаратуры "Космический солнечны патруль" на синхротронном источнике. // Известия высших учебны заведений. Приборостроение.. - 2006. - № 8: Т.49. - С. 18-20.

НИКОЛЕНКО Антон Дмитриевич

Абсолютная калибровка детекторов в мягком рентгеновском диапазоне с использованием сннхротронного излучения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Сдано в набор 29.04.2010 г. Подписано в печать 3.05.2010 г. Формат 60x90 1/16 Объем 1.0 печ.л., 0.8 уч.-изд.л.

_Тираж 100 экз. Бесплатно. Заказ № 16_

Обработано на ПК и отпечатано на роталри1гге «ИЯФ им. Г.И. Будкера» СО РАН, Новосибирск, 630090, пр. Академика Лаврентьева, ¡1

Введение.

Глава 1. Радиометрия в мягком рентгеновском диапазоне.

1.1. Применение СИ для радиометрических задач.

1.2 СИ как эталонный источник.

1.3. Эталонные детекторы.

Выводы по Главе 1 и постановка задачи.

Глава 2. Метрологические станции СИ в ИЯФ.

2.1. Станция калибровки детекторов на накопителе ВЭПП-2М.

2.2. Станция "Космос" на накопителе ВЭ1111-4.

2.3. Сверхпроводящий болометр для измерения мощности СИ.

Выводы по Главе 2.

Глава 3. Разработка методик калибровки детекторов.

3.1. Параметры детекторов, подлежащие калибровке.

3.2. Расчет спектра синхротронного излучения на детекторе.

3.3. Построение модели чувствительности фотодиода.

3.4. Метод селективных фильтров.

3.5. Метод эталонного детектора.

3.6. Метод самокалибровки.

3.7. Калибровка фотодиодов комбинированным методом.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Реализация дополнительных методик.

4.1. Калибровка селективных фильтров.

4.2. Пространственная однородность чувствительности.

4.3. Исследование радиационной стойкости фотодиодов.

Оптическая радиометрия, как считается, ведет свое начало с теоретического подтверждения в 1883 году Людвигом Больцманом (Ludwig Boltzmann) закона зависимости излучения черного тела как четвертой степени температуры. Этот закон ранее был эмпирически найден Иозефом Стефаном (Joseph Stefan) в 1879 году. Вскоре после этого, в 1893 году К. Ю. Ангстрем (Knut Johann Angstrom) в 1893 году [1] и Ф. Курлбаум (Ferdinand Kurlbaum) в 1894 г [2]. предложили использовать для метрологических целей абсолютный радиометр с электрическим замещением мощности (ЭЗМ). Радиометр, построенный Курлбаумом, стал первой вполне удачной попыткой создания замены абсолютного первичного стандарта, которым на тот момент являлся источник единица силы света - амил-ацетатная лампа Гефнера (Heffner amyl acetate lamp). Таким образом, была создана замкнутая система радиометрических эталонов - черное тело, как эталонный источник излучения с хорошо рассчитываемыми параметрами с одной стороны, и радиометр с ЭЗМ, как неселективный измеритель мощности излучения - с другой. Такая система позволила обеспечить потребности калибровки различного рода детекторов в инфракрасной, видимой и ближней ультрафиолетовой областях - т.е. для длин волн А,=25-0.25 мкм (что соответствует энергиям фотонов от А,=0.05 - 5 эВ). Одним из признанных лидеров в разработке высокостабильных черных тел с рабочей температурой 2800-3500К считается российский институт ВНИИОФИ (г. Москва) [3]. Продвижение в область более высоких энергий фотонов (область вакуумного ультрафиолетового, мягкого рентгеновского излучения и далее) было сопряжено с рядом технологических сложностей и потребовало новых подходов для реализации нового типа эталонного источника излучения. Такими источниками нового типа в настоящее время признаются источники синхротронного излучения. Впервые на возможность использования излучения ультрарелятивистских пучков заряженных частиц для радиометрических задач указал Ю. Швингер (J. Schwinger) в 1949 году [4]. Главное преимущество источника синхротронного излучения - его высокая эквивалентная яркостная температура, которая составляет сотни тысяч градусов, что нереализуемо для моделей черного тела. Синхротронное излучение позволяет создать эталонный источник в коротковолновой области спектра, в частности в области жесткого мягкого рентгеновского (МР), длины волн А.=0.1-120 А, и вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ), длины волн Х= 120-1200 Ä. Источник СИ также отличают непрерывный спектр, высокая мощность, известные геометрические и поляризационные свойства. Сочетание всех перечисленных характеристик с возможностью точного их расчета делают СИ удобным инструментом для проведения широкого спектра метрологических измерений.

В настоящее время только три национальных метрологических центра в мире официально заявляют об использовании источников синхротронного излучения в качестве эталонов спектральной яркости. Это - NIST (США, накопитель SURF-III [5]), РТВ (Германия, накопители BASSY-II и MLS [6]) и ВНИИОФИ (Россия, установка ТОРОЛЛЬ-П [7]). Установка ТРОЛЛЬ-II является компактным импульсным источником СИ и позволяет проводить радиометрические измерения в ультрафиолетовой области.

В ИЯФ СО РАН метрологические работы с использованием синхротронного излучения начали проводиться с 80-х годов прошлого столетия [8], [9], однако специализированных метрологических станций не существовало до конца 90-х годов. В настоящее время России, как и во всем мире, наблюдается устойчивый рост потребности в работах подобного рода. Наибольшим спросом среди потребителей пользуются работы по абсолютной калибровке различного рода детекторов. Детекторы, прокалиброванные в мягком рентгеновском диапазоне, находят свое применение для наблюдения лазерной плазмы (ВНИИЭФ, г. Саров; ВНИИТФ, Снежинск), астрофизике (ФИ РАН, г. Москва; ГОИ, Санкт-Петербург), проекционной нанолитографии с рабочей длиной волны А,=130 А (ИМФМ, Нижний Новгород). Результаты калибровки также представляют интерес для производителей детекторов для отладки процесса их изготовления (ФТИ, Санкт-Петербург). Настоящая работа направлена на создание аппаратно-методического комплекса, работающего с использованием синхротронного излучения и обеспечивающего метрологическую поддержку перечисленных потребностей. Станция, созданная в ходе этой деятельности, позволяет не только использовать СИ в качестве эталонного источника, но и реализовать ряд других метрологических методик.

На защиту выносятся следующие положения:

- создание комплекса аппаратуры для проведения метрологических работ в ВУФ и МР спектральных диапазонах (метрологическая станция синхротронного излучения и действующий макет абсолютного измерителя мощности СИ);

- разработка и реализация методики калибровки основных свойств детекторов в мягком рентгеновском диапазоне 80-1600 эВ (спектральная чувствительность, однородность чувствительности по поверхности детектора, радиационная стойкость);

- разработка и реализация методики калибровки спектральных свойств тонкопленочных рентгеновских фильтров;

- разработка и реализация методики построения аналитической функции спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов.

Выводы по главе 3

На станции Калибровки детекторов в МР излучении и станции "Космос" реализован ряд методик абсолютной калибровки спектральной чувствительности детекторов. Техническое оснащение станции "Космос" в настоящий момент позволяет реализовать все методики, описанные в настоящей главе. Также возможен, в случае необходимости, перенос разработанных методик на подобные станции СИ в других центрах.

Методика селективных фильтров представляет собой разновидность методики эталонного источника, позволяет достаточно дешево прокалибровать детекторы с малой чувствительностью и большими токами утечки (от 1 до 10 мкА), предъявляет минимальные требования к технической оснащенности станции СИ. Обеспечивает погрешность калибровки 5-10%.

Методика эталонного детектора демонстрирует высокую точность результата калибровки, не накладывает практически никаких ограничений на тип калибруемого детектора. Результаты измерений, выполненные по этой методике, не требуют сложной математической обработки. Для реализации методики необходим эталонный детектор, что для некоторых станций СИ может представлять определенные технические, организационные или финансовые сложности. Метод эталонного детектора обеспечивает погрешность калибровки 2-3 %.

Методика самокалибровки не требует наличия эталонного ни детектора, ни эталонного источника. Требует наличия монохроматора и адекватной модели чувствительности калибруемого детектора. Методика рассчитана на калибровку полупроводниковых фотодиодов и не подходит ряда других видов детекторов. Обеспечивает погрешность калибровки 23%.

Поскольку метод самокалибровки и метод эталонного детектора дают взаимно-дополняющую информацию, их комбинированное применение к одному и тому же детектору дает возможность повысить качество калибровки.

Глава 4. Реализация дополнительных методик калибровки детекторов 4.1. Калибровка селективных фильтров Постановка задачи

Калибровка детекторов методом селективных фильтров опирается на спектральную функцию пропускания фильтров, используемых в эксперименте, и поэтому возникает необходимость калибровки самих фильтров. В эксперименте были использованы фильтры, полученные напылением металлов Со, М, Си, М^, А1 на тонкую пленочную подложку из параксилилена (СН) или (для А1) лавсана (в дальнейшем, для обозначения фильтров, используются названия металлов). Измерения пропускания фильтров М^ и А1 выполнены на установке РСМ500 [139] с использованием характеристического излучения сменных анодов. Функции пропускания фильтров Со, N1, Си измерены на станции "Калибровка детекторов в мягком рентгеновском излучении" накопительного кольца ВЭПП-2М.

Схема измерений

Измерения проводились с помощью монохроматора, устанавливаемого на оси "белого" пучка синхротронного излучения, по схеме, представленной на Рис. 47. Монохроматор состоял из двух многослойных зеркал \VZSi (см. Приложение 3. Таб. 2). Поперечные размеры рентгеновского пучка при измерениях фильтров определялись коллиматорами, установленными на канале вывода синхротронного излучения, и составляли 2x1 мм2 (горизонталь х вертикаль). Для подавления зеркальной и диффузной компонент перед входным окном л детектора дополнительно устанавливался защитный фильтр (А1 1.4 г/см + СН 1.1 г/см ). Результат отражения высоких порядков подавлялся, как показывают расчеты, за счет экспоненциального спада спектра синхротронного излучения со стороны больших энергий фотонов.

Экспериментальный объем

ВЭПП-2М

Коллиматор

Расстояние до точки излучения 1585 см

Защитный и калибруемый фильтры

Детектор (АХ11\/10(ХЗ) к компьютеру

Рис. 47 Схема измерений

Для регистрации монохроматического пучка использовался фотодиод АХЦУЮСЮ. Интенсивность излучения измерялась фотодиодом сначала без фильтра на пути пучка, затем с введенным в пучок исследуемым фильтром. Все измерения нормировались на ток накопителя. Отношение нормированных сигналов с фильтром и без фильтра перед фотодиодом представляет собой спектральную функцию пропускания калибруемого фильтра: (38) Полученные данные и их обработка

Полученные в спектральные зависимости функций пропускания аппроксимировались с использованием библиотеки сечений Национального Института Стандартов США (№8Т) [125], [140].

Рис. 48 Экспериментальные и расчетные функции пропускания фильтров Экспериментальные функции фильтров Со, N1, Си получены в результате измерений на накопителе ВЭПП-2М. Разброс между результатами серий, составивший вблизи максимума пропускания не более 2%, принят в качестве меры экспериментальной погрешности. Функции пропускания фильтров и А1 измерены на спектрометрической установке РСМ500 [139] с погрешностью не превышающей 1%.

В измеряемый сигнал вносит вклад энергетическое разрешение монохроматора, что учитывалось путем свертки расчетной функции пропускания фильтра с кривой Гаусса, ширина кривой соответствовала разрешению монохроматора на соответствующих участках сканирования по спектру (например, для фильтров Со, N1, Си а = 8 эВ). Результаты представлены на Рис. 48 и в Таб. 10. Различия не выходят за рамки погрешности измерений ( столбец 4 Таб. 10), за исключением узкого участка, непосредственно за ЬЗ-скачком. Толщины металлического напыления фильтров и их подложек были подобраны в результате последовательных итераций, обеспечивающие максимально точное воспроизведение экспериментальных зависимостей. При подборе экспериментальные данные сразу после Ъз скачка соответствующих элементов, по вышеописанной причине, в расчете не участвовали.

Таб. 10 Характеристики фильтров и погрешности

Идентификатор Толщина Толщина Погрешность Погрешность Вклад в фильтра металла подложки измерения табличных погрешность пропускания данных калибровки детектора mg/cm2) (mg/cm2) (%) (%) (%)

Со 0.15 0.11 2.0 +3.0 3.6

Ni 0.26 0.11 2.0 +3.5 4.0

Си 0.45 0.16 2.0 -2.5 3.2

Mg 1.13 0.26 1.0 -2.0 2.2

AI 0.27 0.22 0.5 -0.5 0.7

В первом столбце указан металл фильтра, во втором - его массовая толщина. Третий столбец - массовая толщина подложки, в качестве которой для всех фильтров, кроме А1, служил параксилилен (СН); алюминий был напылен на лавсан. Четвертый столбец - относительная погрешность (1а), с которой выполнены измерения пропускания. Пятый столбец - влияние на результаты калибровки детекторов погрешностей используемых сечений. Шестой столбец - результат суммирования квадратов двух составляющих: погрешности, с которой выполнены измерения функции пропускания, и погрешности, с которой известны сечения взаимодействия фотонов. Эта величина характеризует вклад в погрешность калибровки детекторов определяемый селективными фильтрами.

4.2. Пространственная однородность чувствительности по входному окну

Постановка задачи

В состав работы вошли исследования пространственной однородности чувствительности по входному окну и эффективности регистрации вторичных электронных умножителей ВЭУ-6 (умножитель с спиралеобразным капиллярным непрерывным динодом [141] и воронкообразным фотокатодом) и ВЭУ, изготовленного для проекта «Космический солнечный патруль» в Государственном оптическом институте им. С.И.Вавилова, (Санкт-Петербург) [142] (далее в тексте -ВЭУ-ГОИ) - 13-динодный умножитель с дискретными корытообразными динодами и L-образным ВеО фотокатодом. Помимо методического (отработка методики исследования пространственной однородности чувствительности по входному окну для счетных детекторов), работа имела и практический смысл: изучалась целесообразность проведения калибровки ВЭУ-6 по запросу физико-технического института при Томском политехническом университете. Кроме того, ВЭУ-6 широко используется российскими исследователями для различных приложений. Второй детектор, ВЭУ-ГОИ проходил аттестацию в рамках продолжения работ по калибровки аппаратуры "Космического солнечного патруля", работы по калибровке которого были инициированы проектом МНТЦ № 2500. Основной задачей являлось измерение пространственной однородности, а измерение абсолютной квантовой эффективности обоих ВЭУ не являлось первоочередной задачей.

Схема измерений

Для проведения измерений оптическая схема, описанная в пункте 3.5, (Рис. 35, стр. 85) дополняется диафрагмой, формирующей размер зондирующего пучка. Диафрагма устанавливается между фильтрами и тестируемым детектором.

Размер диафрагмы зависит от требуемой детализации пространственной однородности чувствительности. Перед началом сканирования форма зондирующего пучка измеряется двухкоординатным детектором, одновременно проверяется наличие отблесков вокруг него. Измерения проводятся путем сканирования детектором относительно пучка. Шаг сканирования выбирается равным размеру диафрагмы. После измерения отклика каждой точки проходит измерение темнового сигнала детектора. В случае если соотношение сигнал-шум становится хуже, чем несколько десятков, применяется процедура учета локального тренда шумовых условий детектора (процедура описана на стр.90 настоящей диссертации). Для решения ряда задач оказывается достаточно двух линейных сканирований по направлениям, перпендикулярных друг другу - крест-накрест по линиям, проходящим через центр детектора. В случае, если есть необходимость подробного и полного сканирования поверхности детектора, измерения требуют значительных затрат пучкового времени - 12 часа.

Зондирующий пучок формируется диафрагмой (круглое отверстие диаметром 280 мкм в медной фольге с толщиной 50 мкм). Измерения проводились на энергии 268 эВ (окно прозрачности углерода вблизи его К-края поглощения - 284,2 эВ). Состав оптического тракта приведен в Приложении (Приложение 3. Таб. 4, точка калибровки № 34). Ток электронного пучка в накопителе на разных этапах измерений составлял от 4.26 до 0.5 мА. Поток фотонов в зондирующем пучке оценивался с помощью эталонного детектора и составлял 5.8-104 квантов в секунду на каждый миллиампер тока накопителя.

Результаты измерений

Измерения проводились в счетном режиме ВЭУ, шаг сканирования составлял 0.2 мм. Входное окно ВЭУ-6 устанавливалось перпендикулярно оси зондирующего пучка. По результатам измерений наблюдается сильная пространственная неоднородность чувствительности умножителя. Форма -воронкообразная, с резким возрастанием от периферии к центру окна детектора. В центре окна, на площадке размером около 1 мм , вновь наблюдается резкий провал чувствительности, практически до нулевого значения. Вид на пространственную характеристику в плане (Рис. 49-а) позволяет наблюдать периодическую двухмерную структуру, порожденную сеткой, установленной на входном окне ВЭУ-6. Очевидно, что наклонное падение монохроматического излучения к оси ВЭУ-6, это позволит добиться более равномерной пространственной характеристики ВЭУ. С увеличением напряжения питания динодной системы ВЭУ эффективность регистрации фотонов в целом возрастает, при этом общая форма пространственной характеристики остается воронкообразной а градиент неоднородности усиливается. Максимальная зарегистрированная квантовая эффективность ВЭУ-6 составила 3.5% и 6.8% при напряжениях питания динодной системы -2 кВ и -2.4 кВ соответственно. Погрешность измерения оценивается в пределах 15-25%. и -г.о «В и-»2 5 «в а) ВЭУ-6 б) ВЭУ-ГОИ

Рис. 49 Пространственные характеристики однородности ВЭУ-6 и ВЭУ-ГОИ при различных напряжениях питания динодной системы.

На Рис. 49-6 приведены результаты измерений пространственной характеристики однородности ВЭУ-ГОИ при различных значениях напряжения питания динодной системы (2.5 кВ и 3.5 кВ. Значения напряжений выбраны в соответствии с рекомендациями разработчика), шаг сканирования по обеим координатам составлял 0.25 мм. Как и в случае работы с ВЭУ-6, измерения проводились в режиме счета фотонов. Боковая проекция фотокатода ВЭУ-ГОИ имеет Ь-образную форму, и по рекомендации разработчика прибор установлен так, чтобы падающее излучение образовывало угол 36° с передней плоскостью фотокатода .

Рис. 50 Схема установки ВЭУ-ГОИ на пучок

1 - динодная система

2 - Ь-образный фотокатод

3 - корпус ВЭУ

Передняя плоскость фотокатода образует с зондирующим пучком угол 36°

Измерения демонстрируют существенную неоднородность пространственной характеристики ВЭУ-ГОИ. По линии сгиба фотокатода (вдоль оси У, координата Z=4 мм) наблюдается сильный провал чувствительности (до уровня 30% от максимума при напряжении 2.5 кВ и 45% - при напряжении 3.5 кВ). В целом, при увеличении напряжения пространственная неоднородность чувствительности ВЭУ несколько сглаживается, оставаясь, тем не менее, существенно неоднородной, при этом общая эффективность регистрации ВЭУ возрастает. Максимальная зарегистрированная квантовая эффективность ВЭУ-ГОИ составила 5.8% и 11.9% при напряжениях питания динодной системы +2.5 кВ и +3.5 кВ соответственно. Погрешность измерения оценивается в пределах 15-20%.

Обсуждение результатов Практические выводы по работе:

Оба ВЭУ продемонстрировали достаточно высокую квантовую эффективность. Измерения показали наличие существенной пространственной неоднородности чувствительности по входному окну для обоих типов ВЭУ (особенно ВЭУ-6). При повышении напряжения питания динодной системы наблюдается тенденция некоторого сглаживания неоднородности для ВЭУ-ГОИ и, напротив, усиление неоднородности для ВЭУ-6. В обоих случаях при увеличении напряжения общая эффективность регистрации возрастает. Также следует ожидать существенной зависимости пространственных характеристик однородности обоих ВЭУ от угла падения на них регистрируемых фотонов. Как уже упоминалось, получение каждой из пространственных характеристик связано с существенными затратами пучкового времени (от 1 до 2 часов), поэтому в данной работе мы ограничились измерениями только на одной энергии фотонов (268 эВ). По результатам измерений можно сделать вывод, что абсолютная калибровка обоих ВЭУ имеет смысл только в составе готового измерительного прибора с жестко фиксированными коллиматорами излучения, обеспечивающими воспроизводимость геометрии измерений.

Методические выводы и пути улучшения методики: Метод позволяет исследовать пространственную характеристику однородности детекторов, работающих в счетном режиме. Как ожидается, имеется возможность существенно сократить время полного сканирования пространственной характеристики, если проводить измерения не в узлах регулярной сетки, а выбирать координаты точек измерений методом Монте-Карло, а для интерполяции данных применять методы обработки цифровых изображений [143].

4.3. Исследование радиационной стойкости фотодиодов Постановка задачи

Работа проводилась в рамках сравнения основных радиометрических характеристик двух типов кремниевых фотодиодов- ФДУК-100УВ и АХ1Л/-100. На стадии проведения работы станция не имела своего прокалиброванного эталонного детектора, и необходимо было выбрать, который из двух типов лучше подходит на эту роль. Поскольку исследование радиационной стойкости детектора является разрушающим тестом, выбор происходил не между отдельными экземплярами, а между типами детекторов.

Ход измерений

После измерения пространственной однородности чувствительности оба детектора АХиУ-100 и ФДУК-100УВ были подвергнуты облучению квазимонохроматическим пучком СИ для исследования их радиационной стойкости. Из "белого" пучка СИ с помощью платиновых зеркал полного внешнего отражения и фильтра (полипропилен 1 мкм + 8п 0.1 мкм) выделялась спектральная область 150-300 эВ. Со стороны высоких энергий спектр ограничивался коэффициентом отражения зеркал, со стороны низких энергий - спектральным пропусканием фильтра (Рис. 51).

Рис. 51 Спектральный состав излучения при проверке радиационной стойкости детекторов. 98% мощности излучения лежит в области 150-300 эВ.

I 11(1

Г I I 11 ■

I МП

МО'

Энергия фотонов. эВ

Контроль набранной дозы велся по измеряемому току детектора. При пересчете тока детектора в поверхностную дозу облучения принималось, что энергия образования электрон-дырочной пары в кремнии равна е = 3.66 эВ [127]. Детекторы подвергались облучению пучком размером 1.3 х 5 мм и поверхностной дозой порядка 2.7 Дж/см2 для АХиУ и дозой 75.5 Дж/см2 для ФДУК-100УВ (соответствующие поглощенные дозы составляли 7.3 МГр и 32 МГр).

Результаты и их обсуждение

Обнаружено, что детектор ФДУК-100УВ при почти 30-кратном превышении дозы облучения по сравнению с дозой облучения для АХ1Л/100, не проявил никаких признаков деградации чувствительности

Рис. 52 Чувствительность ФДУК-100УВ не изменилась после локального облучения поверхностной дозой 75.5 л

Дж/см Энергия фотонов -205 эВ, шаг сканирования -250 мкм. в то же время как АХИУ-100 продемонстрировал падение чувствительности примерно на 70% от первоначальной. Отдельного внимания заслуживает тот факт, что деградация детектора АХиУ-100 произошла не только в месте облучения, но и на гораздо большей площади (Рис. 53). Место оолучшшя

Рис. 53 Карта чувствительности АХиЛМОО после первого облучения с поверхностной дозой 2.7 Дж/см2. Деградация произошла по значительной части поверхности, не подвергавшейся прямому излучению. Энергия фотонов - 205 эВ, шаг сканирования -250 мкм.

С целью проверки повторяемости этого эффекта проводилось повторное облучение детектора АХ1Л/-100 дозой 3.5 Дж/см . Для этого перед приемной поверхностью детектора была установлена медная фольга толщиной 50 мкм с круглым отверстием диаметром 1.5 мм. Фольга устанавливалась для исключения возможности засветки детектора рассеянным излучением. Картина деградации поверхностной чувствительности совпала с наблюдаемой ранее (Рис. 54).

Рис. 54. Карта чувствительности АХиУ-100 после повторного облучения с поверхностной дозой 3.5 Дж/см2. Картина деградации чувствительности совпадает с эффектом, наблюдаемым ранее. Энергия фотонов - 205 эВ, шаг сканирования - 250 мкм.

Удовлетворительного объяснения факту деградации детектора по площади, не подвергавшейся непосредственному облучению, к настоящему времени не обнаружено. Требуются дополнительные исследования. Стоит также отметить, что деградация чувствительности происходит лишь до определенного предела (порядка 30% от первоначальной). После достижения этой степени деградации детектор становится существенно менее чувствительным к набранной дозе.

Информация, полученная в ходе выполнения работы, представляет существенный интерес для производителей детекторов.

Заключение

В результате выполнения работ, описанных в диссертации, создан и функционирует в настоящее время комплекс аппаратуры для проведения работ по абсолютной калибровке детекторов:

- метрологическая станция "Космос",

- действующий прототип абсолютного измерителя мощности СИ на основе ВТСП болометра.

На основе имеющегося аппаратного комплекса разработан и реализован на практике ряд методик для абсолютной калибровки детекторов в мягком рентгеновском диапазоне (100 эВ 1000 эВ):

- калибровка спектральной чувствительности методом селективных фильтров,

- калибровка спектральной чувствительности методом эталонного детектора,

- калибровка спектральной чувствительности методом самокалибровки,

- калибровка однородности чувствительности детекторов по их поверхности методом зондирующего монохроматического пучка,

- калибровка радиационной стойкости (разрушающий метод),

- методика построения функции спектральной чувствительности кремниевого фотодиода.

Кроме того, разработаны и реализованы на практике сопутствующие методики измерений в мягком рентгеновском диапазоне (100 эВ 1000 эВ):

- калибровка спектрального пропускания рентгеновских фильтров,

- калибровка полного потока СИ калориметрическим методом.

Аппаратно - методический комплекс, созданный на накопителе ВЭПП-4, позволяет проводить широкий круг метрологических работ, включающий в себя не только калибровки детекторов, но и возможность проведения рефлектометрических измерений, калибровки спектрометров и радиометров как единого целого, аттестацию фильтров, плоских и фокусирующих оптических элементов, и т.д. Вакуумные объемы станции и имеющиеся в них механические приспособления позволяют работать с различными калибруемыми объектами - детекторами, рентгеновской и ВУФ оптикой, со спектрометрами в сборе. Метрологические работы выполнялись как в рамках научного сотрудничества, так и в рамках контрактов с рядом российских научных организаций.

Накопитель ВЭПП-4 может быть использован как эталонный источник, имеется возможность его аттестации независимым измерителем на основе сверхпроводящего болометра. Такое сочетание дает возможность в обозримой перспективе создать первичный эталон энергетической яркости и первичный эталон потока излучения и энергетической освещенности.

В заключение автор выражает свою благодарность коллегам, без помощи которых эта работа не могла бы быть выполнена:

Научному руководителю Г.Н. Кулипанову; В.Ф. Пиндюрину, за общее руководство и поддержку в ходе выполнения работ; коллективам-накопительных комплексов ВЭПП-2М ВЭПП-4М - за предоставление возможности работы с пучками синхротронного излучения; коллективу сотрудников ВНИИЭФ (г. Саров): А.Н.Субботину, В.В.Гаганову, А.В.Калуцкому, А.Е.Шмарову, за определяющий вклад в разработку метода селективных фильтров и создание расчетного программного обеспечения для этого метода; Коллективу ГОИ им. С.И. Вавилова: И.А. Хребтову, В.Г. Малярову, В.Ю. Зерову - за определяющий вклад в создание сверхпроводящего измерителя мощности СИ, С.В. Авакяну, И.М. Афанасьеву, H.A. Воронину - за помощь при создании и проведении первых экспериментов на станции СИ "Космос"; сотруднику ФТИ им. А.Ф. Иоффе В.В. Забродскому - представителю команды, создавшей фотодиод ФДУК-100УВ, за многочисленные консультации при его калибровке.

Сотрудникам ИЯФ СО РАН В.А. Чернову, Н.И. Чхало, Н.В. Коваленко -за предоставленные для работы оптические.элементы для канала "Космос", калибровку фильтров на спектрометре РСМ-500 и- многочисленные консультации в вопросах рентгеновской оптики; сотрудникам ИЯФ СО РАН В;П.Назьмову, К.Э.Куперу, Б.Г.Гольденбергу - за помощь в создании и проведении первых экспериментов на Станции калибровки детекторов на ВЭПП-2М, В.В.Лях, М.А.Холопову, Н.Г.Гаврилову, И.В.Полетаеву, М.А.Шеромову - всестороннюю помощь при создании и запуске станции "Космос", В.А.Василенко, без квалифицированной и повседневной технической поддержки которого станция "Космос" не смогла бы функционировать; A.A. Легкодымову за создание основы программного обеспечения для автоматизации станции "Космос"; ныне действующей команде, ведущей эксперименты на станции "Космос": М.Р. Машковцеву, A.B.Горловому, Д.В.Ивлюшкину, Н.С.Шадрину.

116

1. Angstrom K., Eine electrische Compensationsmethode zur quantitaviven Bestimmung strahlender Warme // Aota Keg. Soc. Ups. - 1898.

2. F. Kurlbaum, Notiz über eine Methode zur quantitativen Bestimmung strahlender Warme // Ann. Phys. 1894. - Vol. 287. - pp. 591-592.

3. Sapritsky V. I., Black-body radiometry// Metrologia. 1995/96. - Vol. 32.pp. 411-417.

4. J. Schwinger, On the Classical Radiation of Accelerated Electrons // Phys.

5. Rev. 1949. - Issue 12 : Vol. 75. - pp. 1912-1925.

6. U.Arp R.Friedman, M.L.Furst, S.Makar, P.-S.Shaw, SURF III an improvedstorage ring for radiometry. 2000. - Metrologia. - Vol. 37. - pp. 357-360.

7. R. Klein G. Brandt, R. Fliegauf, A. Hoehl, R. Muller, R. Thornagel and G.

8. Ulm, The Metrology Light Source operated as a primary source standard // Metrologia. 2009. - Vol. 46. - pp. S266-S271.

9. S.I. Anevsky, Realization of a spectral radiance scale in the 40-250 nm spectral region based on a TROLL-type synchrotron. 1994. - Vol. 347. - pp. 573-576.

10. Chkhalo N.I. Evstigneev A.V., Kholopov M.A., Lyakh V.V., Nikolenko A.D.,

11. Pindyurin V.F., Subbotin A.N., The station for detector calibration in the soft X-ray range at the VEPP-2M storage ring// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1995. - Section A : Vol. 359. - pp: 440-444.

12. Dolbnya I.P. Makarov O.A., Mezentsev N.A., Pindyurin V.F., Subbotin A.N.,

13. I. A. Khrebtov V.G. Malyarov, V. Yu. Zerov, A. D. Nikolenko, V. F. Pindyurin, A. A. Legkodymov, V. V. Lyah, Tests of Model of Absolute Measuring Instrument of Synchrotron Radiation Power // Key Engineering Materials. 2010. - Vol. 437. - pp. 636-640.

14. Khrebtov I.A. Tkachenko A.D., Ivanov K.V., Nikolenko A.D., Pindyurin V.F., Absolute high-Tc superconducting radiometer with electrical substitution for X-ray measurements // Journal de physique. 2002. - Pr 3 : Vol. 12. - pp. 137-140.

15. S.Avakyan I.Afanas'ev, N.Voronin, A.Nikolenko and V.Pindyurin, Absolute synchrotron radiation calibration for the Space Solar Patrol instrumentation // Metrologia. 2006. - Vol. 43. - pp. S105-S108.

16. Гаганов В.В. Купер К.Е., Николенко А.Д., Пиндюрин В.Ф., Субботин

17. A.Н., Абсолютная калибровка рентгеновских полупроводниковых детекторов на синхротронном излучении накопителя ВЭПП-2М в диапазоне энергий квантов от 0.3 до 1.6 кэВ // Поверхность. 2002г. -т.9. - стр. 36-39.

18. И.А. Хребтов В.Г. Маляров, К.В. Иванов, Д.А. Хохлов, А.Д. Николенко,

19. B.Ф. Пиндюрин, Моделирование характеристик высокотемпературного сверхпроводникового болометра для абсолютных измерений синхротронного излучения // Оптический журнал. 2007. - №7 : т.74. -стр. 51-58.

20. Коваленко Н.В. Ли О.А., Николенко А.Д., Чернов В.А., Компактный поляриметр для экспериментов по резонансному рассеянию в мягком рентгеновском диапазоне // Поверхность. 2000. - т.1. - стр. 115-119.

21. А. В. Горловой Д. В. Ивлюшкин, А. Д. Николенко, С. В. Шестов, СИ-2010, Книга тезисов// Двухкоординатный детектор для метрологической "Космос". Новосибирск : ИЯФ СО РАН, 2010. - стр. 29.

22. Д.В. Ивлюшкин A.B. Горловой, В.И. Кондратьев, В.В. Лях, А.Д. Николенко; В.Ф^ Пиндюрин, A.A. Устинов, СИ-2010 Книга тезисов// Отработка методик абсолютной калибровки для полупроводниковых фотодиодов. Новосибирск : ИЯФ СО РАН, 2010. - р. 25.

23. Saito Т. Zama and I., Metrología// Improvement of the beamline for calibration of the transfer standard in the UV and VUV regions. 2003. -Vol. 40. - pp. S115—S119.

24. H. Toyokawa K. Awazu, H. Ikeura-Sekiguchi, A. Kinomura, T. Kaihori, F. Kaneko, M. Koike, R., Present status of the electron storage ring TERAS of AIST // Asia/Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research. -Tsukuba, Japan, November 24-25 2007.

25. Ulm G., Radiometry with synchrotron radiation // Metrologia. 2003. - Vol. 40. - pp. S101-S106.

26. Ping-Shine Shaw Uwe Arp, HowardW Yoon, Robert D Saunders, Albert С Parr and Keith R Lykke, A SURF beamline for synchrotron source-based absolute radiometry // Metrologia. 2003. - Vol. 40. - pp. S124-S127.

27. S.I. Anevsky, Realization of a spectral radiance scale in the 40-250 nm spectral region based on a TROLL-type synchrotron // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A . 1994. - Vol. 347. - pp. 573-576.

28. Иваненко Д.Д. Соколов А.А., К теории "светящегося" электрона // ДАН СССР. 1948. - № 9 : т.59. - pp. 1551-1554.

29. И.М.Тернов В.В.Михайлин, Синхротронное излучение. Теория и эксперимент. Москва : Энергоатомиздат, 1986.

30. Н.Я.Виленкин, Специальные функции и теория представления групп. -Москва : Наука, 1965. р. 596.

31. Б.А. Бакланов В.Ф. Веремеенко, М.М. Карлинер, А. А. Литвинов, С.П. Петров, Магнитомодуляционный измеритель тока пучка заряженных частиц // ПТЭ. 1979. - т.З. - стр. 34-38.

32. M.G. Fedotov D.S. Filimonov, S.E.Karnaev, V.A.Kiselev, O.I. Meshkov, N.Yu.Muchnoi, A.N.Selivanov, Proceedings of EPAC-2002 // Transverse beam profile measurement at the VEPP-4M collider. 2002. - p. 2040.

33. Будкер Г.И., Ускорители со встречными пучками частиц // УФН. -1966. вып. 4 : т.89. - стр. 533-547.

34. Г.Н.Кулипанов А.Н.Скринский, Использование синхротронного излучения: состояние и перспективы// УФН. 1977г. - вып.З : т. 122. -стр. 369-418.

35. Н.Г.Басов В.С.Летохов, Оптические стандарты частоты // УФН. 1968. -т.96 (12). -стр. 585-631.

36. Ping-Shine Shaw David Shear, Rebecca J. Stamilio, Uwe A at al., The new beamline 3 at SURF III for source-based radiometry// Rev. Sci. Instrum. -2002. №3 : Vol. 73. - pp. 1576-1580.

37. Korde R. Cable J.S., Canfield L.R., One Gigarad Passivating Nitrided Oxides for 100% Internal Quantum Efficiency Silicon Photodiodes// IEEE Transactions on Nuclear Science. 1993. - №6 : Vol. 40. - pp. 1655-1659.

38. A. H. Скринский Ю. M. Шатунов, Прецизионные измерения масс элементарных частиц на накопителях с поляризованными пучками // УФН. 1989. - вып.2 : т. 158. - стр. 315-326.

39. V.E. Blinov A.V.Bogomyagkov, N.Yu.Muchnoi, S.A.Nikitin, I.B.Nikolaev, A.G.Shamov, V.N.Zhilich, Review of beam energy measurements at VEPP-4M collider // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. -2009. Vol. 598 (2009). - pp. 23-30.

40. А.Шамов, Научная сессия ОЯФ РАН, доклад // Измерение массы тау-лептона в эксперименте КЕДР. 30 ноября 2007.

41. G.Ya. Kezerashvili A.M. Milov and B.B. Wojtsekhowski, The gamma ray energy tagging spectrometer of the ROKK-2 facility at the VEPP-3 storage ring // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. -1993.-Issue 3 : Vol. 328.-pp. 506-511.

42. T. Zama T. Saito and H. Onuki, Beamline for calibration of transfer standard light sources in the UV and VUV regions // J. Synchrotron Rad. 1998. -Vol. 5.-pp. 759-761.

43. James A Fedchak Adriaan C Carter and Raju Datla, Measurement of small apertures // Metrologia. 2006. - Vol. 43. - pp. S41-S45.

44. AllanW Smith Adriaan C Carter, Steven R Lorentz, Timothy M Jung and Raju V Datla, Radiometrically deducing aperture sizes // Metrologia. -2003.-Vol. 40. -pp. S13-S16.

45. Goebel M Stock and R, Influence of the beam shape on aperture measurements with the laser beam scanning technique // Metrologia. -2003.-Vol. 40.-pp. S208-S211.

46. Terraciano Eric L. Shirley and Matthew L., Two innovations in diffraction calculations for cylindrically symmetrical systems // APPLIED OPTICS. -2001. № 25 : Vol. 40. - pp. 4463-4472.

47. B Muralikrishnan J A Stone and J R Stoup, Area measurement of knife-edge and cylindrical apertures using ultra-low force contact fibre probe on a CMM // Metrologia. 2008. - Vol. 45. - pp. 281-289.

48. Onuki T. Saito and H., Detector calibration in the wavelength region 10 nm to 100 nm based on a windowless rare gas ionization chamber // Metrologia. 1995/96. - Vol. 32. - pp. 525-529.

49. Canfield L. R., New far UV detector calibration facility at the National Bureau of Standards// APPLIED OPTICS. 1987. - №18 : Vol. 26. - pp. 3831-3837.

50. J.M. Houston J.P. Rice, NIST reference cryogenic radiometer designed for versatile performance // Metrologia. 2006. - Vol. 43. - pp. S31-S35.

51. Fox N. P., Radiometry with cryogenic radiometers and semiconductor photodiodes // Metrologia. 1995/96. - Vol. 32. - pp. 535-543.

52. Masahiro Kato Isao H. Suzuki, Yuichiro Morishita, Tadahiro Kurosawa, Norio Saito, Absolute measurement for intensity of soft X-ray using cryogenic radiometer. Photon Factory Activity Report, 2007. - p. 267. - #25 Part В.

53. Samson James A. R., Absolute Intensity Measurements in the Vacuum Ultraviolet// Journal of the Optical Society of America. 1964. - #1 : Vol. 54.-pp. 6-15.

54. О.А.Минаева, Эталонные приемники ультрафиолетового излучения // Измерительная техника. 2005. - т.4. - стр. 34-36.

55. A. Lau-Frambs U. Kroth, Н. Rabus, Е. Tegeler, G. Ulm and В. Wende, First results with the new PTB cryogenic radiometer for the vacuum-ultraviolet spectral range //Metro logia. 1995/96. - Vol. 32. - pp. 571-574.

56. Fox J. E. Martin and N. P., Cryogenic Solar Absolute Radiometer (CSAR) // Metrologia. 1993. - Vol. 30. - pp. 305-308.

57. Wende В., Radiometry with synchrotron radiation // Metrologia. 1995/96. -Vol. 32.-pp. 419-424.

58. Bittar M. G. White and A., Uniformity of Quantum Efficiency of Single and Trap-configured Silicon Photodiodes// Metrologia. 1993. - Vol. 30. - pp. 361-364.

59. T. R. Gentile J. M. Houston, and C. L. Cromer, Realization of a scale of absolute spectral response using the National Institute of Standards and Technology high-accuracy cryogenic radiometer// Appl. Opt. 1996. - № 22 : Vol. 35'. - pp. 4392-4403.

60. Fox N. P., Trap Detectors and their Properties // Metrologia. 1991. - Vol. 28.-pp. 197-202.

61. T.R. Gentile J.M. Houston, and C.L. Cromer, Realization of a scale of absolute spectral response using the NIST High Accuracy Cryogenic Radiometer//App. Opt. 1996. - Vol. 35. - pp. 4392-4403.

62. R. Kohler R. Goebel and R. Pello, Results of an international comparison of spectral responsivity of silicon photodetectors// Metrologia.- 1995/96.-Vol. 32. pp. 463-468.

63. R Korde С Prince, D Cunningham, R E Vest and E Gullikson, Present status of radiometric quality silicon photodiodes // Metrologia. 2003. - Vol. 40. -pp. S145-S149.

64. Frank Scholze Guido Brandt, Peter Miiller, Bernd Meyer, Frank Scholz, Johannes Tummler, Katrin Vogel, and Gerhard Ulm, High-accuracy detector calibration for EUV metrology at PTB // Proceedings of SPIE. 2002. - Vol. 4688.-pp. 680-689.

65. F Scholze R Klein and R Muller, Characterization of detectors for extreme UV radiation // Metrologia. 2006. - Vol. 43. - pp. S6-S10.

66. Samson R. B. Cairns, Metal Photocathodes as Secondary Standards for Absolute Intensity Measurements in the Vacuum Ultraviolet // Jurnal of the Optical Society of America,. 1966. - № 11 : Vol. 56. - pp. 1568-1573.

67. Т.В.Бланк Ю.А.Гольдберг, Полупроводникровые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра // Физика и техника полупроводников. 2003. - 9 : т.37. - стр. 1025-1055.

68. A.C.Jones M.L.Hitchman, Chemical Vapour Deposition: Precursors, Processes and Applications. Royal Society of Chemistry, 2009.

69. В.Г. Ральченко A.B. Савельев, В.И. Конов, Д. Маццео, Ф. Спациани, Д. Конте, В.И. Поляков, УФ детекторы на основе поликристаллических алмазных пленок для эксимерных лазеров // Квантовая Электроника. -2006. №6 : т.36. - стр. 487-488.

70. Michael D.Whitfield Simon SM Chan, and Richard B. Jackman, Thin film diamond photodiode for ultraviolet light detection// Appl. Phys. Lett.-1996.-Vol. 68.-pp. 290-292.

71. F. Foulon P. Bergonzo, C. Borel, R. D. Marshall, C. Jany, L. Besombes, and A.Brambilla, Solar blind chemically vapor deposited diamond detectors for vacuum ultraviolet pulsed light-source characterization. 1998; - Vol. 84. - pp. 5331-5336.

72. J'.-F. Hochedez E. Verwichte, P. Bergonzo, B. Guizard C. Mer, D. Tromson, M. Sacchi, P. Dhez, O. Hainaut, P. Lemaire, and J.-C. Vial, Future Diamond UV Imagers For Solar Physics // Phys. Stat. Sol. (a). 2000. - Vol. 181.-pp. 141-149.

73. T.Saito K.Hayashi, H.Ishihara, I.Saito, Characterization of photoconductive diamond detectors as a candidate of FUV/VUV transfer standard detectors // Metrologia. 2006. - pp. S51-S55.

74. F.Scholze R.Thornagel and G.Ulm, Calibration of energy-dispersive X-ray detectors at BESSY I and BESSY II // Metrologia. 2000. - Vol. 38. - pp. 391-395.

75. M. Richter J. Hollandt, U. Kroth, W. Paustian, H. Rabus, R. Thornagel, G. Ulm, The two normal-incidence monochromator beam lines of PTB at BESSY II // Nucl. Instr. andMeth. 2001. - Vols. A 467-468. - pp. 605-608.

76. E. F.Zalewski J.Geist, Silicon photodiode absolute spectral response self-calibration // APPLIED OPTICS. 1980. - №8 : Vol. 19. - pp. 1214-1216.

77. M. Krumrey E. Tegeler, Self-calibration of semiconductor photodiodes in the soft-x-ray region // Rev. Sei. Instrum. 1992. - 797 : Vol. 63 (No. 1).

78. M. Krumrey E. Tegeler, R. Goebel, R. Köhler, Self-calibration of the same silicon photodiode in the visible and soft-x-ray ranges // Rev. Sei. Instrum. -1995.-Vol. 66 (No. 9) 4736.

79. Keister Jeffrey W., Silicon Photodiodes for Absolute Soft X-ray Radiometry // SPIE. 2007. - Vol. 6689.

80. B.M. Иванов С.Б. Ли, И.Н. Осипов, В.Ф. Пиндюрин, В.А. Ушаков, Исследование временных характеристик каналов вывода СИ ТНК при прорыве атмосферы в канал, Новосибирск: Препринт ИЯФ 91-81, 1991.

81. ИЯФ СО РАН Блоки, выполненные в стандарте КАМАК. Информационный материал. Новосибирск, 1985.

82. IRD Inc. Электронный ресурс. Amplifier for the AXUV Series Photodiodes. http://www.ird-inc.com/Electronics/axuvwamp.html.

83. К.В.Иванов И.А.Хребтов, А.Д.Ткаченко, Расчетное и экспериментальное моделирование работы высокотемпературного сверхпроводникового болометра с активной электротепловой обратной связью // Письма в ЖТФ. 2004. - вып. 9 : т.30. - стр. 57-62.

84. CXRO Электронный ресурс. CXRO. http://www-cxro.lbl.gov/opticalconstants/intro.html.

85. К.Кунц(ред), Синхротронное излучение. Свойства и применение. -Москва : "Мир", 1981. р. 94.

86. D.E.Cullen J.H.Hubbell, L.Kissel., EPDL97: The Evaluated Photon Data Library 97' Version// Report UCRL-50400. Lawrence Livermore National Laboratory, 1997. - Rev.5 : Vol. 6. - p. 33.

87. C.T. Chantler, Theoretical Form Factor, Attenuation, and Scattering Tabulation for Z= 1-92 from E= 1-10 eV to E= 0.4-1.0 MeV// Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1995. - №1 : Vol. 24. - pp. 74-643.

88. R. H. Pehl F. S. Goulding, D. A. Landis, et al., Accurate Determination of the Ionization Energy in Semiconductor Detectors // Nuclear Instruments and Methods. 1968. - Vol. 59. - pp. 45-55.

89. F.Scholze H. Rabus and G. Ulm, Mean Energy Required to Produce an Electron-Hole Pair in Silicon for Photons of Energies Between 50 and 1500 eV // Journal of Applied Physics. 1998. - Vol. 84(5). - pp. 2926-2939.

90. Henke B.L. Gullikson E.M., Davis J.C., X-Ray Interactions: Photoabsorption, Scattering, Transmission, and Reflection at E= 50-30,000 eV, 1-92 // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 1993. - №2 : Vol. 54.-pp. 181-342.

91. Soufli R. Gullikson E.M., Optical Constants of Materials for Multilayer Mirror Applications in the EUV/Soft X-Ray Region // Proceedings of the SPIE. 1997. - Vol. 3113. - pp. 222-229.

92. J. Rife J. Osantowski, Extreme ultraviolet optical properties of two Si02 based lowexpansion materials // J. Opt. Soc. Am. 1980. - 12 : Vol. 70.

93. M.G. Box, New Method of Constrained Optimization and a Comparison with others Methods // Computer Journal. 1965. - N1 : Vol. 8. - pp. 42-52.

94. Lawrence Berkeley National Laboratory Synchrotron Radiation// X-ray Data Booklet. 2001. - pp. 5-20.

95. A.B. Виноградов И.А. Брытов, Ф.Я. Грудский, М.т.Коган, И.В. Кожевников, В.А. Слемзин, Зеркальная рентгеновская оптика/ ред. Виноградов А.В., . Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние, 1989. - стр. 463.

96. Center for X-Ray Optics Электронный ресурс. Multilayer Reflectivity. - http://henke.lbl.gov/opticalconstants/multi2.html.

97. C.T.Chantler, Theoretical Form Factor, Attenuation, and Scattering Tabulation for Z= 1-92 from E= 1-10 eV to E= 0.4-1.0 MeV// Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1995. - N1 : Vol. 24. - pp. 74-643.

98. Х.Химмельблау, Нелинейное программирование. Москва, 1975. - стр. 536.

99. Ю.Ю.Тарасевич, Численные методы на Mathcad'e. Астрахань : Астраханский гос. пед. ун-т, 2000. - стр. 33-35.

100. Parametric Technology Corporation Mathcad-14, Users Manual. 2007.

101. Лукирский А.П. Брытов И.А., Комяк Н.И., Прототип рентгеновского спектрометра с дифракционной решеткой. Л. : Машиностроение, 1967. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа. - т.2. - стр. 4-19.

102. NIST Электронный ресурс. Home Page. - http://physics.nist.gov/.

103. М.Р. Айнбунд Б.В. Поленов, Вторично-электронные умножители открытого типа и их применение. М. : Энергоиздат, 1981.

104. Д.Форсайт Ж.Понс, Компьютерное зрение. Современный подход. / trans. англ.Тригуб ред., . Москва-Санкт-Петербург-Киев: Издательский дом "Вильяме", 2004. - стр. 207-293.

105. А.А.Соколов И.М.Тернов, О поляризационных и спиновых эффектах в теории синхротронного излучения // ДАН СССР. 1963. - № 5 : т. 153. -стр. 1052.