Исследование взаимодействия струи благородного газа в вакууме с лазерной плазмой и лазерным излучением методами спектроскопии МР диапазона тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Московский физико-технический институт (государственный университет)

На правах рукописи УДК 533.9.621.373.8+535 33-32

Медников Константин Николаевич

Исследование взаимодействия струи благородного г за в вакууме с лазерной плазмой и лазерным излучением методами спектроскопии МР диапазона

Специальность 01 04.21 - лазерная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

0031Б0Б55

Москва-200 7 г.

Работа выполнена на Кафедре квантовой радиофизики Московского физико-технического института (государственного университета)

Научный руководитель доктор физико-математических наук

Рагозин Евгений Николаевич

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук

Бушуев Владимир Алексеевич

кандидат физико-математических наук Артюков Игорь Анатольевич

Ведущая организация институт спектроскопии РАН, г Троицк

Защита состоится " " нсилря 2007 года в 10 часов на заседании Диссертационного совета К 212.156 05 при Московском физико-техническом институте по адресу

141700, г Долгопрудный Московской обл, Институтский пер, д 9, Московский физико-технический институт

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан" " 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук Коршунов С М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

К мягкому рентгеновскому (МР) диапазону условно относят излучение с длинами волн от 10 А до 300 А И хотя освоение МР диапазона осложнено поглощением в воздухе и отсутствием подходящих материалов для элементов прозрачной оптики и отражающей оптики нормального падения, достигнут значительный прогресс в использовании МР излучения в науке, технике, медицине и других областях

Интерес к мягкому рентгеновскому диапазону обусловлен несколькими причинами Во многих случаях МР - излучение предоставляет единственную возможность получения информации об уровнях энергии и краях поглощения многозарядных ионов в лабораторной плазме

В МР области спектра достигается принципиально более высокое пространственное разрешение, определяемое дифракционным пределом, чем в видимом свете В связи с этим сейчас все более широкое применение находит рентгеновская микроскопия

С развитием технологии нанесения тонких пленок и микролитографии появились многослойные рентгеновские зеркала, позволившие создать спектрографы, микроскопы и телескопы нормального падения, ранее существовавшие только в оптическом диапазоне спектра Появление МЗ делает возможной проекционную рентгеновскую литографию, требующую высокого пространственного разрешения и большой светосилы для передачи изображения большой площади

Спектроскопия МР диапазона является одним из самых мощных способов диагностики плазмы Она незаменима в исследованиях

термоядерной плазмы, активной среды рентгеновских лазеров, астрофизической плазмы Недавним достижением стало появление апериодических многослойных зеркал, обладающим заданным профилем коэффициента отражения Был создан спектрограф, обладающий свойствами, присущими ранее только приборам видимого диапазона -высоким разрешением в широком спектральном диапазоне, большой светосилой, пространственным разрешением и большим полем зрения Актуальной задачей является как расширение области применения таких приборов, так и разработка новых рентгенооптических элементов

В последние годы импульсная струя (облако) газа, созданная при помощи газового клапана высокого давления, неоднократно использовалась в качестве мишени в лазерно-плазменных экспериментах Облако газа занимает небольшой объем, что благоприятствует выходу МР излучения Кроме того, лазерная плазма, получаемая при облучении газовой мишени, имеет малые градиенты электронной плотности по сравнению с твердотельной лазерной плазмой, что уменьшает преломление МР излучения Все это делает получающуюся плазму перспективной активной средой рентгеновского лазера. Так, струя частично кластеризованного ксенона рассматривается как лазерная мишень для "чистого" (безосколочного) лазерно-плазменного источника МР излучения для проекционной рентгеновской микролитографии, абсорбционной спектроскопии, рефлектометрии и т п., почти не оказывающего вредного воздействия на окружающую оптику, в отличие от плазмы твердотельной мишени Взаимодействие мощного лазерного излучения с кластерами представляет значительный интерес как источник специфической высокотемпературной плазмы и высокоэнергетических частиц, фотонов и тп В связи с этим в последнее время приобретает актуальность задача по экспериментальному определению характеристик

и теоретическому моделированию импульсной струи (в том числе сверхзвуковой) благородного газа в вакууме

Говоря о других применениях импульсной струи газа, отметим работы по генерации высоких гармоник лазерного излучения, спектр которых простирается в МР диапазон до -10 нм и короче, а также сравнительно давно ведущиеся работы по созданию лазеров МР-ВУФ диапазона на переходах многозарядных N1-, Р<1-подобных ионов, возбуждаемых излучением лазеров

Другим возможным механизмом создания инверсной среды рентгеновского лазера является заселение верхних уровней многозарядных ионов в результате перезарядки их на нейтральных атомах Интерес к этому процессу обусловлен тем, что сечение перезарядки относительно велико и процесс носит квазирезонансный характер, то есть происходит селективное заселение некоторых уровней и ион как правило оказывается в возбужденном состоянии

Высказана гипотеза о том, что сравнительно недавно обнаруженное мягкое рентгеновское излучение комет возникает при перезарядке многозарядных ионов солнечного ветра на составляющих хвостов комет

Сечение перезарядки неоднократно измерялось в пучковых экспериментах, однако при этом остается неизвестным распределение образующихся продуктов реакции по уровням Спектроскопические наблюдения перезарядки позволяют это сделать по переходам многозарядных ионов в МР области В немногочисленных имеющихся спектроскопических экспериментах процессы перезарядки связывают с появлением или увеличением интенсивности отдельных спектральных линий в плазме, что, однако, может быть связано и с другими процессами, или сравнивают измерения с результатами численного моделирования

Таким образом, исследование перезарядки многозарядных ионов является актуальной научной задачей

Цели работы

Основными целями работы являлись

• Измерение распределения плотности в импульсной струе ксенона в вакууме,

• исследование и оптимизация безосколочного лазерно-плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе ксенона при фокусировке пучка N<1 лазера;

• спектроскопическое исследование процессов перезарядки многозарядных ионов бора и углерода на атомах струи благородного газа,

• разработка новых широкополосных многослойных зеркал на основе апериодических структур для диапазона длин волн короче 12 5 нм

Научная новизна

1 Предложен оригинальный метод измерения плотности импульсной струи газа в вакууме по поглощению монохроматического мягкого рентгеновского излучения Для ксенона при длине волны 13 6 нм чувствительность метода (пороговая "плотность столба") составляет около 1016 атомов/см2.

2 Выполнен уникальный эксперимент по спектроскопическому наблюдению процесса перезарядки ядер бора и углерода на нейтральных атомах инертных газов с применением широкополосного стигматического спектрографа МР диапазона на основе апериодического многослойного зеркала нормального падения Определены отношения парциальных сечений реакции перезарядки

Разработаны широкополосные апериодические многослойные зеркала нормального падения на основе пар материалов 238U/C и 238U/B,(C, обладающие постоянным коэффициентом отражения 7 5% в интервале 6 7-11 1 нм и 4% в интервале 4 4-7 нм

Практическая значимость работы

Исследовано распределение плотности в импульсной струе газообразного ксенона при истечении в вакуум через цилиндрическое и коническое (сверхзвуковое) сопла при различных давлениях стагнации

Реализован и оптимизирован "чистый" (безосколочный) импульсный источник мягкого рентгеновского (12 5 - 25 нм) излучения, возбуждаемый наносекундными импульсами неодимового лазера в импульсной струе ксенона Увеличена эффективность источника в области Л< 15 нм за счет снижения фотопоглощения в периферии газовой струи Зарегистрирован спектр источника в диапазоне 12 5 — 25 нм Получены изображения источника и определены его пространственные и яркостные характеристики на длине волны 13 5 нм

Исследовано взаимодействие струи инертного газа (Не, Ne, Хе) с налетающей лазерной плазмой от удаленной (на ~1 см) твердотельной мишени (В, (СН2)„, CF4) В области взаимодействия "многозарядные ионы - газ" зарегистрированы с пространственным разрешением линейчатые спектры, возбуждаемые при перезарядке многозарядных ионов плазмы на атомах благородного газа.

Определены отношения парциальных сечений перезарядки ядер бора и углерода на нейтральных атомах Не, Ne, Хе

5 Выполнено "восстановление" структуры широкополосного зеркала скользящего падения по измеренной зависимости коэффициента отражения от угла на длине волны 0 154 нм от угла скольжения Сравнение "восстановленной" и исходной структуры демонстрирует роль переходных слоев

Положения, выносимые на защиту

1. Метод измерения плотности импульсной струи ксенона по поглощению монохроматического излучения в MP области спектра.

2 Оптимизация компактного лазерно-плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе Хе в вакууме импульсами неодимового лазера. Увеличение выхода излучения при X < 15 нм Абсолютное измерение выхода рентгеновского излучения на длине волны 13 5 нм и измерение размеров светящейся области

3. Спектроскопическое исследование процессов перезарядки многозарядных ионов бора и углерода на атомах струи благородного газа (Не, Ne, Хе) Определение отношений парциальных сечений перезарядки на возбужденные уровни ионов В V и С VI

4 Расчеты широкополосных апериодических многослойных зеркал нормального падения на основе пар материалов 238U/B4C и 238U/C, обладающих равномерным коэффициентом отражения (7 5% в интервале 6 7-11 1 нм и 4% в интервале 4.4-7 нм)

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах

Физического института им П Н Лебедева РАН, конференции «20й

International Conference Х05 X-ray and Inner-Shell Processes» (The

University of Melbourne, Australia, 4-8 July 2005), трех Всероссийских

конференциях «Рентгеновская оптика» ( Н Новгород, ИФМ РАН, 18-21 марта 2002 г, 11-14 марта 2003 г и , 2-5 мая 2004 г), двух международных симпозиумов «Нанофизика и наноэлектроника» (Н Новгород, ИФМ РАН, 25-29 марта 2005 г и 10-14 марта 2007 г), Всероссийской конференции «Диагностика высокотемпературной плазмы», ( 8-13 июня 2003г, г Троицк Моек Обл ), российском научном форуме «Демидовские чтения», ( Москва, 25-28 февраля 2006 г), научных конференциях МФТИ (Долгопрудный - Москва, в 2002 г, 2003 г, 2004 г и 2006 г)

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации изложено в одиннадцати печатных работах [4, 6, 8, 9, 10], опубликованных в рецензируемых научных журналах и трудах конференций [1, 2,3, 5,7,11]

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы В диссертации 87 страниц, 36 рисунков, 6 таблиц. Список литературы состоит из 107 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации обоснована актуальность выбранной темы, излагается краткое содержание работы

В Главе 1 описывается экспериментальная установка - основу ее составляет вакуумная камера "Икар" (00 9 м х 3 8 м), твердотельный лазер на кристаллах ортоаллюмината иттрия, активированного неодимом (Я=1 08 мкм, 0 4 Дж, 6 не), импульсный газовый клапан

Описывается оптико-спектральный комплекс для проведения измерений в мягком рентгеновском диапазоне (12 5 - 30 нм), включающий в себя современные рентгенооптические компоненты Дается

характеристика таким элементам, как многослойные рентгеновские зеркала нормального падения (в том числе и широкополосные на основе апериодических структур), многослойные абсорбционные фильтры и дифракционные решетки на пропускание Уделяется внимание детекторам излучения и показывается возможность проведения абсолютных измерений в МР диапазоне спектра

В Главе 2 исследовано распределение плотности в импульсной струе газообразного ксенона при истечении в вакуум через цилиндрическое и коническое (сверхзвуковое) сопла при различных давлениях стагнации Разработана техника измерения распределения плотности в струе по ее изображениям, получаемым при просвечивании импульсом МР излучения (X = 13 б нм), генерируемого при помощи лазерно-плазменного источника МР излучения наносекундного диапазона. Эти изображения (абсорбционные рентгенограммы) формируются при помощи фокусирующей многослойной оптики нормального падения, которая одновременно служит для монохроматизации излучения (Рис 1)

Рис 1 Схема эксперимента по регистрации абсорбционных рентгенограмм импульсной струи газа 1 - плазма вольфрамовой лазерной мишени, 2 - импульсный газовый клапан высокого давления, 3 - поле зрения оптической системы из двух многослойных

зеркал 4 и 5, (/?= 1 ООО мм, Яо=13 6 им), 7 - рентгеновская фотопленка УФ-4, закрытая от видимого и УФ света абсорбционным фильтром б

Информация о плотности струи заключена в коэффициенте ослабления интенсивности лучей, прошедших через различные участки струи (см Рис 2) /(Л>.У) = /0(Л))ехр[-г(Л)»>')Ь г«е - исходная

интенсивность зондирующего монохроматического излучения с длиной

ей

волны , т(Аз,у) = 2сга г = -.¡х2 + у2 )с1х - значение оптической толщины

о

вдоль луча, проходящего параллельно оси л: на расстоянии у от оси струи (предполагается, что струя обладает осевой симметрией), ст„ = 2-сечение поглощения (в расчете на один атом), гг - классический радиус электрона, /2 - мнимая часть атомного фактора рассеяния Поглощение на данной длине волны в МР диапазоне не зависит от агрегатного состояния вещества (в данном случае от степени кластеризации ксенона) и зависит лишь от интегральной плотности вдоль траектории луча и атомного номера элемента (т е от /2)

1(у, ^

Рис 2 Схема, поясняющая метод измерения плотности по поглощению монохроматического излучения

Определение плотности по абсорбционным рентгенограммам струи проводилось двумя способами В первом за основу принималась форма радиального распределения плотности ЛГ,(г, г0), известная из имеющихся гидродинамических расчетов для конкретной геометрии сопла. Расчетное

радиальное распределение плотности умножалось на коэффициент/ Затем проводился подбор подгоночного коэффициента f по наилучшему соответствию расчетного контура интенсивности с экспериментальным контуром в трех сечениях г0 — 0 5, 1 0 и 15 мм Контуры интенсивности получались из контуров плотности /Ы,{г,г0) в результате моделирования рентгенооптической системы с учетом рассеяния на зеркалах (этот метод для краткости назовем "прямым согласованием", см Рис. 3). Во втором способе радиальное распределение плотности определялось с помощью преобразования Абеля от измеренного профиля интенсивности

Рис 3 (а) Экспериментальный радиальный профиль интенсивности 1(г, 2 = 05) в сечении, перпендикулярном оси струи и проходящем на расстоянии 0 5 мм от среза сопла, а также его аппроксимация расчетным профилем интенсивности в этом сечении (б) Экспериментальный (1) и расчетный (2) профили плотности Профиль (1) соответствует экспериментальному профилю интенсивности /(г, г = 0 5) на рис (а)

Использование монохроматического излучения обеспечило довольно высокую точность абсолютных измерений плотности (-10 %), а выбор длины волны вблизи максимума полосы поглощения ксенона обеспечил

высокую - в сравнении с интерферометрией в видимом диапазоне -чувствительность метода (пороговая "плотность столба" ксенона составляет 1016 атомов/смг) Измеренные абсолютные значения плотности и ее распределение находятся в хорошем согласии с расчетами

В Главе 3 исследован чистый (безосколочный) источник мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемый в импульсной струе Хе в вакууме импульсами неодимового лазера (Л=1 08 мкм, 0 4 Дж, 6 не) Схема диагностического комплекса приведена на Рис 4

Рис 4 Схема эксперимента и расположения диагностического оборудования (1) импульсный газовый клапан высокого давления со сверхзвуковым соплом, (2) фокусирующая линза, закрепленная на электромеханическом трансляторе, управляемом компьютером, (3) ксеноновая плазма в фокусе, (4, S) одинаковые периодические Mo/Si многослойные зеркала (R =250 мм, Д, = 13 5 нм, ДЛ1(2 =05 нм), (6, 7) свободные многослойные абсорбционные Zr/Si фильтры с апертурой 8 мм, (8) кассета с рентгеновской фотопленкой УФ-4, (9) фотодиод AXUV-5, (10) калориметр ВЧД-2, (11) входная щель дифракционного спектрографа с дисперсией 2 нм/мм (условно на схеме показан с противоположной стороны от сопла)

Увеличена эффективность источника в области Х<15 нм за счет снижения фотопоглощения в периферических областях газовой струи Струя ксенона истекала через сверхзвуковое (коническое) сопло, распределение плотности в такой струе измерено в Главе 2 и представлено на Рис 3 - это распределение имеет почти постоянное «плато» и достаточно резкие границы Точка фокусировки лазерного импульса перемещалась вдоль оси 3-5 (см Рис 4) в направлении к зеркалам Максимальная светимость на длине волны 13 5 нм (максимальный сигнал в канале 3-5-7-9 на Рис 4) - в положении 0 3 мм от оси сопла, что соответствует границе «плато» на Рис 3 В этом случае реализуется компромисс между достаточно большой плотностью в точке фокусировки и малым числом атомов вдоль луча зрения 3-5

Светимость плазмы составила 2 5 10"4 Дж/(срнм) на длине волны 13 5 нм, а коэффициент конверсии лазерного излучения в области 13 5 нм составляет около 0 22 % в телесный угол 2л ср в спектральный интервал

0 5 нм Длительность импульса мягкого рентгеновского излучения на длине волны 13 5 нм практически совпадает с длительностью лазерного импульса (6 не)

Получены изображения источника в канале 3-4-6-8 (см Рис 4) Размеры святящейся области (по половине интенсивности) составляют

1 45 мм вдоль луча лазера и 0 24 мм в перпендикулярном направлении (Рис. 5) Поперечный размер источника соответствует произведению начальной скорости («2 106 см/с) цилиндрической ударной волны на длительность лазерного импульса.

Зарегистрирован спектр источника в диапазоне 12 5 - 25 нм На Рис. 5 справа показано, насколько увеличился выход излучения в области А.<15 нм

0.0 0.5 1.0

1.5 nim -- 0,0

L_i_l_ ■ l.

- 0.5

- 1.0

tlw

s а'-Л-U-

15

Xe

- 1.5

- 2.5

-

- 2.0

о

125 13.Û 13.5 14 0 14 5 15.0 Длина ВШШЫ, им

| I | I ¡~

0.0 0.5 1.0

1.5 mm

Рис. 5. Слева: рентгеновское изображение ксеноновой плазмы на длине волны 13.5 нм, полученное в канале регистрации 3-4—6-8 (рис 4); справа: сравнение формы спек фа источника в области 12.5-15 им, возбуждаемого в Хе при его истечении через сверхзвуковое (сплошная линия) и цилиндрическое (пунктир) сопло

В Главе 4 исследовано взаимодействие струи газа (fie. Ne, Хе) с налетающей лазерной плазмой от удаленной (на -1 см) твердотельной мишени (В, (CHi)„, СГ4). В области взаимодействия "многозарядные ионы — газ" зарегистрированы линейчатые спектры, возбуждаемые при перезарядке многозарядных ионов плазмы на атомах благородного газа. Схема эксперимента приведена на Рис. 6.

Для регистрации спектров с просгранст венным разрешением использовался светосильный широкополосный стигматический спектрограф на основе апериодического многослойного Mo/Si зеркала нормального падения и широкоапертурной пропускающей дифракционной решетки (1000 либо 5000 линий/мм). Спектрог-раф обладал следующей совокупностью свойств: стигматизмом, полем зрения -1 см по вертикали, спектральной разрешающем способностью не ниже -300, широким спектральным рабочим диапазоном (резкая коротковолновая граница

12.5 им обусловлена Ь-краем в!), и рекордно высокой светосилой. Благодаря большой высоте ноля зрения (2 см) регистрировалось излучение как из горячей плазмы у поверхности твердотельной мишени, так и в области взаимодействия плазма-газ, что давало пространственную картину взаимодействия. Поле зрения спектрографа показано пунктиром на Рис. 6.

Рис 6. Взаимное расположение лазерной плазмы (3) и облака газа(5). (1) вращающаяся мишень, (2) линза, фокусирующая лазерное излучение, (4) сопло импульсного газового клапана. Пунктиром показано ¡юле зрения спектрографа.

Спектр плазмы у поверхности мишени содержал линии ионов, соответствующих С1\ЛУ1, ВIII-V. На расстоянии нескольких миллиметров от мишени спектральные линии многозарядных ионов очень сильно ослабевали по сравнению с их интенсивностью у поверхности твердой мишени и практически не были видны. Однако в области взаимодействия плазма-газ во всех экспериментах наблюдалось возобновление свечения части спектральных линий. Этот экспериментальный факт связан с интенсивным заселением возбужденных состояний ионов плазмы при их перезарядке на нейтральных атомах газа.

0,8 шш кЧ

11 мм

Ч-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1—»

25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25

Рис. 7. Обзорный спектр, зарегистрированным при взаимодействии плазмы мишени из бора со сверхзвуковой струей гелия. Линия 17.35 им в области взаимодействия отсутствует. Для лучшего воспршпмя изображения кснпростность усилена.

На Рис. 7 представлен а спектрограмма, зарегистрированная при лазерном облучении мишени из бора, при использовании гелия в качестве атома-донора.

В эксперименте плазма и спру я атомов-до норов формируются раздельно. Расстояние между твердотельной мишенью и осью струи выбрано с тем расчетом, чтобы электронная плотность плазменного потока в области взаимодействия плазма-газ не превышала ~10|й см . При этом заселяемые уровни Н-модобных уровней С VI и В V находятся в 'радиационной области" в смысле выполнения условия Д1, < Л',' = А(р)/с(р,р^ ]), где Лг, -электронная плотность, А(р) - полная вероятность радиационного распада уровня р, а с(р, р Т1) - скорость столкновительного (де)возбуждения уровня. В случае выполнения сильного неравенства, практически каждый акт заселения уровней с п < р сопровождается (каскадными) радиационными переходами вниз, а столкновения не влияют на относительные интенсивности линий, что дает возможность интерпретировать относительные шггенсивности линий серии вальмера в терминах парциальных сечений перезарядки.

В области взаимодействия разреженной лазерной плазмы со струей благородного газа наблюдались линии серии Бальмера (На, Щ, Ну) Н-подобных ионов С VI и В V, обусловленные перезарядкой На перезарядку как основной механизм заселения уровней однозначно указывает ряд качественных особенностей, таких как отсутствие высших членов серии, изменение высшего наблюдаемого члена серии в соответствии с изменением потенциала ионизации атомов газа, а также смещение "центра тяжести серии" вверх по уровням при уменьшении потенциала ионизации атомов газа.

По относительным интенсивностям переходов серии Бальмера определены отношения парциальных сечений перезарядки на уровни ионов С VI и В V с п=3, 4 и, при взаимодействии ядер бора с Хе, с п=5

Производилось сопоставление теоретических расчетов и экспериментальных результатов Для реакций перезарядки В V + N6 и С VI + Не экспериментальные отношения сг3/сг4 согласуются с теоретическими данными

В Главе 5 параграфе 5.1 рассматриваются апериодические многослойные структуры, приводится метод расчета их параметров и конструирования структур с заданными свойствами

В параграфе 5.2 рассматривается возможность создания многослойных зеркал нормального падения, имеющих постоянный коэффициент отражения в широком спектральном интервале (т н «плато») за Ь-краем поглощения кремния (12 5нм) В качестве материала зеркал выбраны пары и/С и и/В4С (Речь идет, конечно, об обедненном уране 238)

Разработаны широкополосные многослойные зеркала, обладающие равномерным отражением почти в октаве длин волн при нормальном падении излучения Коэффициенты отражения представлены на Рис 8

Пара 238и/В4С предпочтительнее с технологической точки зрения, однако за К-краем поглощения бора (Л < 66 А) эффективность зеркал, содержащих бор, низка.

0,15 0,10

Р

0,05 0,00

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Длина волны, А

Рис 8 Коэффициент отражения апериодических зеркал и/С и 11/В4С (100 пар слоев), оптимизированных на максимальное равномерное отражение при нормальном падении излучения

Многослойное зеркало и/В4С обеспечивает равномерное отражение ~7 5% (в среднем на интервале 67-111 А), зеркало и/С - отражение ~4 % (44 - 70 А) Интегральный по спектру коэффициент отражения широкополосного апериодического зеркала в несколько раз превосходит эту величину для любого периодического зеркала.

В пара! рафе 5.3 решается задача восстановления структуры синтезированных многослойных зеркал скользящего падения по данным измерения коэффициентов отражения зеркал от угла скольжения г(в) на длине волны 0 154 нм Расчет производился для двух зеркал- образец А ( материал Ш/В4С, 20 бислоев, рабочий диапазон углов 0 9°-12°) и образец Е (материал 12 бислоев, рабочий диапазон углов 0 5°-0 9°). Обе структуры были нанесены на кремниевые подложки с известной шероховатостью 2 7 А в диапазоне пространственных частот от 0 03 до 3 мкм'1

и/в4с

и/с

Для обеих структур найденные суммы толщин соседних слоев

согласуются с исходными Найденная в результате восстановления

многослойная структура сравнивается с результатами восстановления, полученными независимо группой из ИК РАН

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Разработан метод измерения плотности импульсной струи газа в вакууме по поглощению монохроматического МР излучения

2 Зарегистрированы абсорбционные рентгенограммы установившегося течения ксеноновой струи для цилиндрического и конического (сверхзвукового) сопел, восстановленное по ним распределение плотности струи хорошо соответствует расчетному

3 Исследован чистый «безосколочный» лазерно-плазменный источник МР излучения и существенно увеличена эффективность источника в области длин волн короче 15 нм за счет снижения фотопоглощения Зарегистрирован спектр источника (12 5-25 нм) и определены его размеры и яркость на длине волны 13 5 нм

4 Проведено спектроскопическое исследование взаимодействия разреженной лазерной плазмы со струей благородного газа в вакууме Зарегистрированы линейчатые спектры взаимодействия и показано, что процесс перезарядки является основным механизмом возбуждения спектральных линий.

5 По относительным интенсивностям переходов серии Бальмера определены отношения парциальных сечений перезарядки щ. уровни ионов С VI и В V

6 Выполнены расчеты широкополосных апериодических многослойных зеркал нормального падения на основе пар материалов

J38U/C и 238U/B4C, обладающих равномерным коэффициентом отражения (7 5% в интервале 6 7-11 1 нм и 4% в интервале 4 4-7 нм).

7. Выполнено "восстановление" структуры широкополосного зеркала скользящего падения по измеренной зависимости коэффициента отражения на длине волны 0 154 нм от угла скольжения Найденные суммы толщин соседних слоев согласуются с исходными Найденная в результате восстановления многослойная структура сравнивается с результатами восстановления, полученными независимо другой научной группой

Материалы диссертации неоднократно докладывались на отечественных и международных конференциях и опубликованы в 11 работах

1 В Е Левашов, К H Медников, А С Пирожков, Е H Рагозин, П В Сасоров «Взаимодействие импульсной газовой мишени с лазерной плазмой и лазерным излучением» - Рентгеновская оптика-2002 (Материалы совещания, H Новгород, ИФМ РАН, 18-21 марта 2002 г), с 45-51

2 EN Ragozin, V Е Levashov, К. N Medmkov, A SPirozhkov, Р V Sasorov «Interaction of a pulsed gas target with Nd-laser radiation and laser-produced plasma» - Proc SPIE vol 4781, pp 17 - 25 (2002)

3 В E Левашов, К H Медников, A С Пирожков, Л П Пресняков, Е H Рагозин «Перезарядка многозарядных ионов лазерной плазмы на нейтральных атомах струи газа» - Рентгеновская оптика-2003 (Материалы совещания, H Новгород, ИФМ РАН, 11-14 марта 2003 г ), стр 333 - 338

4 BE Левашов, К Н Медников, А С Пирожков, Е Н Рагозин «Взаимодействие лазерной плазмы с инертным газом» - Физика плазмы, 2004, том 30 №2 с 169-174

5 АС Болдарев, В А Гасилов, В Е Левашов, К Н Медников, А С Пирожков, М С Пирожкова, Е Н Рагозин «Измерение плотности ксенона в импульсной струе по поглощению монохроматического мягкого рентгеновского излучения» Рентгеновская оптика-2004 (Материалы совещания, Н Новгород, 2-5 мая 2004 г ), стр 13-18

6 АС Болдарев, В А Гасилов, В Е Левашов, К Н Медников, А С. Пирожков, М С Пирожкова, Е Н Рагозин «Измерение плотности ксенона в импульсной струе по поглощению монохроматического мягкого рентгеновского излучения» -Квантовая Электроника, том 34 Х°7, стр 679 - 684,2004г

7. К Н Медников В Е Левашов А С Пирожков Е Н Рагозин «Излучагельные характеристики лазерно-плазменного источника на сверхзвуковой струе ксенона» - IX Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Материалы симпозиума, Н Новгород, 25-29 марта 2005 г), том 2, с 499-500

8 VE Levashov К N Mednikov A S Pirozhkov Е N Ragozm «Aperiodic X-ray multilayer mirrors and their application in plasma spectroscopy» - Radiat Phys Chem 75(11), p 1819-1823,2006

9 В. E Левашов К H Медников А С Пирожков Е Н Рагозин «Оптимизация лазерно-плазменного источника . мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе ксенона» - Квантовая электроника, 36 (6), стр 549-552,2006 г

10 ИВ Кожевников, А С Воронов, Б С Рощин, В Е Асадчиков, К Н Медников, А С. Пирожков, Е Н Рагозин, Джансян Ванг,

Джанг Джонг, Фенгли Ванг «Конструирование, изготовление и исследование многослойных широкополосных зеркал рентгеновского диапазона» - Кристаллография, 51 (6), стр 1146-1152, 2006 г

Г М Живлюк, К Н Медников, А С Пирожков, Е Н Рагозин «Широкополосные зеркала нормального падения в области Х.<11 нм » - XI Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Материалы симпозиума, ННовгород, 10-14 марта 2007 г), том 2, стр 361 - 362

Медников Константин Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУИ БЛАГОРОДНОГО

ГАЗА В ВАКУУМЕ С ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМОЙ И ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ МЕТОДАМИ СПЕКТРОСКОПИИ МР ДИАПАЗОНА

Подписано в печать 21 09 2007 Формат 60x84 Vi6 Печать офсетная Уел печ л 1,0 Уч-изд Л 1,0 Тираж 60 экз Заказ № ф ЧИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский физико-технический институт (государственный университет) Отдел автоматизированных издательских систем "физтех-полиграф" 141700, Моек обл , г Долгопрудный, Институтский пер, 9

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Экспериментальная установка.

1.1. Вакуумная камера и лазер.

1.2. Импульсная газовая мишень.

1.3. Рентгенооптические элементы.

1.3. Детекторы излучения.

1.4. Основные результаты Главы 1.

ГЛАВА 2. Измерение плотности ксенона в импульсной струе по поглощению монохроматического мягкого рентгеновского излучения.

2.1. Введение.

2.2. Эксперимент.

2.3. Обработка рентгенограмм и результаты измерений.

2.4. Основные результаты Главы 2.

ГЛАВА 3. Оптимизация лазерно-плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе ксенона

3.1. Введение.

3.2. Экспериментальная установка.

3.3. Эксперимент и обсуждение.

3.4. Основные результаты Главы 3.

ГЛАВА 4. Перезарядка многозарядных ионов лазерной плазмы на атомах струи благородного газа.

4.1. Введение.

4.2. Экспериментальная установка.

4.3. Результаты измерений.

4.4. Основные результаты Главы 4.

ГЛАВА 5. Апериодические многослойные зеркала в области длин волн короче 11 нм.

5.1. Апериодические многослойные зеркала.

5.2. Широкополосные зеркала нормального падения на основе урана.

5.3. Восстановление структуры многослойных зеркал скользящего падения на основе вольфрама по известному профилю отражения на длине волны 0.154 нм.

5.4. Основные результаты Главы 5.

В последнее время происходило бурное развитие оптики мягкого рентгеновского (MP) диапазона. К MP диапазону условно относят излучение с длинами волн от 10 А до 300 А. Несмотря на значительные принципиальные трудности - сильное поглощение в воздухе и отсутствие удобных оптических материалов - достигнут значительный прогресс в использовании MP излучения в науке, технике, медицине и других областях.

Интерес к мягкому рентгеновскому диапазону обусловлен несколькими причинами. Во многих случаях MP - излучение предоставляет единственную возможность получения информации об уровнях энергии и краях поглощения многозарядных ионов в лабораторной плазме. Приборы, работающие в MP диапазоне, дополняют приборы видимого диапазона и представляют исключительный интерес для астрофизики, физики плазмы.

В MP области спектра достигается принципиально более высокое пространственное разрешение, определяемое дифракционным пределом, чем в видимом свете. В связи с этим сейчас все более широкое применение находит рентгеновская микроскопия. В отличие от электронного микроскопа, требующего предварительной обработки образцов, рентгеновский микроскоп позволяет изучать образцы в их естественном виде, в том числе живые биологические объекты. Кроме того, изображающая оптика MP диапазона используется в рентгеновской литографии, которая, по-видимому, скоро станет промышленным стандартом.

Освоение MP диапазона осложнено поглощением в воздухе и отсутствием подходящих материалов для элементов прозрачной оптики и отражающей оптики нормального падения. Все материалы в этой области спектра имеют очень высокое поглощение и крайне незначительное отражение при небольших углах падения (от нормали). Поэтому до недавнего времени в MP диапазоне существовали только приборы скользящего падения. Спектрографы со сферической дифракционной решеткой обеспечивали исследователей спектроскопической информацией, но обладали сильным астигматизмом и практически не фокусировали пучок в направлении, перпендикулярном плоскости дисперсии. При этом спектральное изображение точек входной щели (и источника) представляли собой неограниченные по высоте линии, что вынуждало исследователей добиваться пространственного разрешения ценой сильного уменьшения освещенности в спектральных линиях.

Общим недостатком приборов скользящего падения является малое поле зрения. При выведении источника из главной плоскости (#=0) быстро растут геометрические аберрации, что заставляет сильно ограничивать апертуру решетки и соответственно уменьшать светосилу прибора.

Начиная с середины 70-х годов прошлого века, бурно развиваются технология нанесения тонких пленок и микролитография. В результате появляются первые рентгеновские оптические элементы нормального падения - многослойные зеркала (МЗ) и зонные пластинки. Идея многослойных зеркал была впервые высказана А.В.Виноградовым [1] и Э. Шпиллером [2] в 1976 - 1977 годах. Подробный обзор периодических многослойных зеркал дан в [3].

Многослойные зеркала нормального падения совершили революцию в оптике MP диапазона [4]. Современные МЗ представляют собой подложку заданной формы с нанесенным на нее многослойным покрытием. Периодическое многослойное покрытие обычно состоит из нескольких десятков или сотен периодов, составленных из двух чередующихся веществ с постоянными по всей глубине структуры толщинами. Период структуры d должен удовлетворять известному условию Брэгга:

2dncos0

Здесь п - средний по периоду показатель преломления, 0 - угол падения, считая от нормали, кд - брэгговский порядок отражения. Для уменьшения рассеяния рентгеновского излучения шероховатости подложки и покрытия должны быть минимальными. Обычно удается добиться величины среднеквадратичной шероховатости <т~1.5А [5]. В MP диапазоне периодические МЗ обладают узким спектром отражения с относительной шириной ДЛ/Л-0.01.0.1 и пиковым коэффициентом отражения вблизи нормального падения Л(Ло)~0Л .0.7 [3].

Многослойные рентгеновские зеркала позволили создать спектрографы [7-13], микроскопы [14,15] и телескопы [16-20] нормального падения, ранее существовавшие только в оптическом диапазоне спектра.

Изображающие МЗ позволили сфокусировать MP излучение лазерной

10 1 плазмы до интенсивности -10 Вт/см [21], а излучение рентгеновского лазера 469 А) - до ~10п Вт/см2 [23]. Появление МЗ делает возможной проекционную рентгеновскую литографию, требующую высокого пространственного разрешения и большой светосилы для передачи изображения большой площади [24-26]. Технологические достижения и обзор применений многослойных рентгеновских зеркал дан в [21,22].

Значительные усилия направлены на создание рентгеновских лазеров. Создана установка на длине волны 469 А, работающая в импульсно-периодическом режиме (переход 35 xP\-3p 'So в ионе Ar IX, столкновительное возбуждение в быстром капиллярном разряде) [27]. Продемонстрировано усиление на переходах 3s-3p большого числа неоноподобных и в ряде никелеподобных ионов (3с?Ap-3c?4d) в столкновительной схеме возбуждения в лазерной плазме (например, Х=2\2 А в Zn XXI [28], Х=100А Хе XXVII [29] и др.). В [30] достигнута значительная энергия лазерного импульса (5 мДж, Х,=155А, YXXX). В астрофизике MP излучение дополняет другие спектральные диапазоны, используется для получения информации о Солнце, звездах и других объектах. В спектроскопии и материаловедении MP излучение зачастую предоставляет единственную возможность получения информации об уровнях энергии многозарядных ионов и краях поглощения элементов.

Спектроскопия MP диапазона является одним из самых мощных способов диагностики плазмы. Она незаменима в исследованиях термоядерной плазмы, активной среды рентгеновских лазеров, астрофизической плазмы. В последние несколько лет интерес к спектроскопии MP диапазона обострился в связи с разработкой источника MP излучения для проекционной рентгеновской литографии. Предлагаются источники на основе лазерной плазмы [31-34], различные схемы электроразрядных источников [35-37].

Одной из целей настоящей диссертации является исследование и улучшение характеристик (оптимизация) так называемого чистого («безосколочного») источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе ксенона. Такой источник компактен, не загрязняет окружающую оптику фрагментами мишени, может быть полезен в рефлектометрии, абсорбционной спектроскопии, а так же для лабораторных испытаний элементов системы проекционной рентгенолитографии на длине волны около 13.5 нм.

Импульсная струя газа в вакууме представляет интерес сама по себе, поскольку имеет множество применений - она может служить и мишенью, и источником атомов с регулируемой концентрацией, и средой для генерации гармоник. Подробно о применениях импульсной струи будет рассказано в Главе 2. Там же предложен оригинальный метод измерения распределения плотности такой струи, превосходящий по точности и чувствительности применяемые интерферометрические методы в видимом диапазоне.

Так же в работе продемонстрированы возможности современной многослойной оптики и проведен эксперимент по спектроскопическому исследованию взаимодействия импульсной струи инертного газа в вакууме с налетающей лазерной плазмой. Созданы условия, при которых основным процессом будет процесс перезарядки многозарядных ионов лазерной плазмы на атомах струи. Именно спектроскопическое наблюдение взаимодействия, в отличие от пучковых экспериментов, позволяет установить отношения парциальных сечений перезарядки.

В Главе 1 описывается экспериментальная установка - вакуумная камера «Икар», твердотельный лазер (к = 1.08 мкм, 0.4 Дж, 6 не) и оптикоспектральный комплекс для проведения измерений в мягком рентгеновском диапазоне, включающий в себя современные рентгенооптические компоненты. Дается характеристика таким элементам, как многослойные рентгеновские зеркала нормального падения (в том числе и широкополосные на основе апериодических структур), многослойные абсорбционные фильтры и дифракционные решетки на пропускание. Уделяется внимание детекторам MP излучения и показывается возможность проведения абсолютных измерений.

В Главе 2 исследовано распределение плотности в импульсной струе газообразного ксенона при истечении в вакуум через цилиндрическое и коническое (сверхзвуковое) сопла при различных давлениях стагнации. Измерения проводились по поглощению монохроматического мягкого рентгеновского (MP) излучения (X, = 13.6 нм), генерируемого при помощи лазерно-плазменного источника MP излучения наносекундного диапазона. Монохроматизация MP излучения и построение изображений струи "на просвет" (абсорбционных рентгенограмм) осуществлялось с помощью фокусирующих многослойных зеркал нормального падения. Измеренные абсолютные значения плотности и ее распределение находятся в хорошем согласии с расчетами.

В Главе 3 исследован чистый (безосколочный) источник мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемый в импульсной струе Хе в вакууме импульсами неодимового лазера. Увеличена эффективность источника в области А,<15 нм за счет снижения фотопоглощения в периферических областях газовой струи при переходе к сверхзвуковому режиму истечения ксенона в вакуум, а так же несимметричном выборе точки фокусировки лазерного излучения. Зарегистрирован спектр источника в диапазоне 12.5 -25 нм. Определены его размеры, яркость и эффективность на длине волны 13.5 нм.

В Главе 4 исследовано взаимодействие струи газа (Не, Ne, Хе) с налетающей лазерной плазмой от удаленной (на ~1 см) твердотельной мишени (В, (СН2)П, CF4). В области взаимодействия "многозарядные ионы газ" зарегистрированы линейчатые спектры, возбуждаемые при перезарядке многозарядных ионов плазмы на атомах благородного газа. По относительным интенсивностям переходов серии Бальмера ионов В V и С VI определены отношения парциальных сечений перезарядки на возбужденные уровни этих ионов. Производилось сопоставление теоретических расчетов и экспериментальных результатов

В Главе 5 рассматриваются апериодические многослойные структуры, приводится метод расчета их параметров и конструирования структур с заданными свойствами. Разработаны широкополосные многослойные зеркала, обладающие равномерным отражением почти в оетаве длин волн при нормальном падении излучения, на основе 238U- содержащих апериодических структур. Кроме того, по имеющимся экспериментальным данным на длине волны 0.154 нм производилось восстановление структуры многослойных зеркал скользящего падения, состоящих их пар W/Si и W/B4C. Полученные структуры сравниваются с исходными, а так же с результатами восстановления, выполненными независимо другой группой.

В Заключении диссертации приводятся основные результаты работы и формулируются положения, выносимые на защиту.

Основные результаты, полученные в диссертации, следующие.

Разработан метод измерения плотности импульсной струи газа в вакууме по поглощению монохроматического MP излучения.

Зарегистрированы абсорбционные рентгенограммы установившегося течения ксеноновой струи для цилиндрического и конического (сверхзвукового) сопел, восстановленное по ним распределение плотности струи хорошо соответствует расчетному.

Исследован чистый «безосколочный» лазерно-плазменный источник MP излучения и существенно увеличена эффективность источника в области длин волн короче 15 нм за счет снижения фотопоглощения. Зарегистрирован спектр источника (12.5-25 нм) и определены его размеры и яркость на длине волны 13.5 нм.

Проведено спектроскопическое исследование взаимодействия разреженной лазерной плазмы со струей благородного газа в вакууме. Зарегистрированы линейчатые спектры взаимодействия и показано, что процесс перезарядки является основным механизмом возбуждения спектральных линий.

По относительным интенсивностям переходов серии Бальмера определены отношения парциальных сечений перезарядки на уровни ионов С VI и В V.

Выполнены расчеты широкополосных апериодических многослойных зеркал нормального падения на основе пар материалов 238U/C и 238U/B4C, обладающих равномерным коэффициентом отражения (7.5% в интервале 6.7-11.1 нм и 4% в интервале 4.4-7 нм).

Выполнено "восстановление" структуры широкополосного зеркала скользящего падения по измеренной зависимости коэффициента отражения на длине волны 0.154 нм от. Найденные суммы толщин соседних слоев согласуются с исходными. Найденная в результате восстановления многослойная структура сравнивается с результатами восстановления, полученными независимо другой научной группой.

Положения, выносимые на защиту

• Метод измерения плотности импульсной струи ксенона по поглощению монохроматического излучения в MP области спектра.

• Оптимизация компактного лазерно-плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе Хе в вакууме импульсами неодимового лазера. Увеличение выхода излучения при А, < 15 нм. Абсолютное измерение выхода рентгеновского излучения на длине волны 13.5 нм и измерение размеров светящейся области.

• Спектроскопическое исследование процессов перезарядки многозарядных ионов бора и углерода на атомах струи благородного газа (Не, Ne, Хе). Определение отношений парциальных сечений перезарядки на возбужденные уровни ионов В V и С VI

• Расчеты широкополосных апериодических многослойных зеркал нормального падения на основе пар материалов 238U/B4C и U/C, обладающих равномерным коэффициентом отражения (7.5% в интервале 6.7-11.1 нм и 4% в интервале 4.4-7 нм).

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность своим соавторам и коллегам: В. Е. Асадчикову, И. JT. Бейгману, Г. М. Живлюку, В. Г. Капралову, Р. Корде, В. Е. Левашову, А. С. Пирожкову, Н. Н. Салащенко, П. В. Сасорову, И. Ю. Толстихиной, а также всем сотрудникам Кафедры квантовой радиофизики и Отделения оптики ФИАН за поддержку и интерес к работе.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю Евгению Николаевичу Рагозину.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. А.В.Виноградов, Б.Я.Зельдович. - Оптика и Спектроскопия, т. 42, №4, с. 709-714,(1977).

2. Е. Spiller.-Appl. Optics, Vol. 15, No. 10, pp. 2333-2338, (1976).

3. А. В. Виноградов, И. В. Кожевников. Труды ФИАН, т. 196, с. 62102,(1989).

4. Дж. X. Андервуд, Д. Т. Атгвуд. Возрождение рентгеновской оптики. УФН 151 (1) 105,1987.

5. К. D. Joensen, P. Gorenstein, F. Е. Christensen et al. Proc. SPIE 2253 1994.

6. E. N. Ragozin, N. N. Kolachevsky, M. M. Mitropolsky, and V. A. Slemzin. Characterization of imaging normal-incidence multilayer mirrors for the 40300 A range by spectroscopic technique using a laser-plasma radiation source. Proc. SPIE 2012 209, 1993.

7. Е. N. Ragozin, N. N. Kolachevsky, M. M. Mitropolsky, A. I. Fedorenko, V. V. Kondratenko, and S. A. Yulin. Stigmatic high-resolution high-throughput narrow-band spectrograph employing multilayer mirrors. Proc. SPIEmi2\% 1993.

8. E. N. Ragozin, N. N. Kolachevsky, M. M. Mitropolsky, and Yu. Yu. Pokropvsy. Stigmatic high-resolution high-throughput XUV spectroscopic instruments employing unconventional optical components. Proc. SPIE 2520 297-308, 1995.

9. И. JI. Бейгман, Ю. Ю. Покровский, E. H. Рагозин. Наблюдение штарковского сдвига в лазерной плазме с помощью стигматического светосильного рентгеновского спектрографа высокого разрешения. ЖЭТФ 110 1783-1796, 1996.

10. Е. Н. Рагозин. Исследование спектров многозарядных ионов в лазерной плазме. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Москва, ФИАН, 1996.

11. I. A. Artyukov, А. V. Vinogradov, A. I. Fedorenko, V. V. Kondratenko, and S. A. Yulin. Soft X-ray submicron imaging experiments with nanosecond exposure. Proc. SPIE 2012 190, 1993.

12. К.D.Joensen, P.Gorenstein, J.Wood, F.Е.Christensen, P.Hoghoj. Preliminary results of a feasibility study for a hard x-ray Kirkpatrik-Baez telescope. Proc. SPIE 2219 180-189, 1994.

13. V. A. Slemzin, I. A. Zhitnik, E. N. Ragozin, E. A. Andreev. Aspherical imaging multilayer mirrors with subareseeond resolution for solar XUV telescopes. Proc. SPIE 2279 234, 1994.

14. I. A. Zhitnik et al. Instruments for imaging XUV spectroscopy of the sun on board the CORONAS-I satellite. Proc. SPIE 3406 1-19, 1998.

15. И.А.Житник, С.В.Кузин, В.А.Слемзин. Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (1) 19-27, 1999.

16. И. А. Житник и др. Применение рентгеновской оптики для исследования Солнца в области 1.85-335 А на спутнике "Коронас-ф". Рентгеновская оптика (Материалы всероссийского совещания, 18-21 марта 2002 г., Н. Новгород), 85.

17. S.S. Andreev, S. V. Gaponov, N. N. Salashchenko, Е. A. Shamov, L. A. Shmaenok, S. V. Bobashev, D. M. Simanovskii, E. N. Ragozin. Multilayer optics for x-ray and gamma radiation. Proc. SPIE 3406 45-69, 1998.

18. H. H. Салащенко. Исследования в области многослойной рентгеновской оптики в институте физики микроструктур. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (1) 50-60,1999.

19. Н. Kinoshita, Т. Watanabe, М. Koike, N. Namioka. Design of imaging system for EUVL. Proc. SPIE 3152 211-220, 1997.

20. Y. Li, Т. Watanabe, H. Kinoshita. Design of EUVL camera with large numerical aperture. Proc. SPIE 3991759-764,2000.

21. R. Soufli, E. A. Spiller, M.A.Schmidt, C.Davidson, R. F. Grabner,

22. E. M. Gullikson, В. B. Kaufmann, S. Mrowka, S. L. Baker, H. N. Chapman, R.M.Hudyma, J.S.Taylor, C.C.Walton, C.Montcalm, J.A.Folta. Multilayer optics for an extreme-ultraviolet lithography tool with 70-nm resolution. Proc. SPIE 4343 51-59,2001.

23. P. Jaegle, S. Sebban, A. Carillon, G. Jamelot, A. Klisnik, P. Zietoun, B. Rus,

24. F.Albert, D.Ros. X-ray laser progress and applications experiments at LULI. In: X-Ray Lasers 1996, 1-8 (Bristol: IOP Publ., 1996).

25. H. Fiedorowicz, A. Bartnik, J. Kostecki, M. Szczurek, E. Fill, Y. Li, P. Lu,

26. G. Pretzler, J. Nilsen. Laser-irradiated gas puff targets and x-ray lasing with neon-like argon and nickel-like xenon ions. In: X-Ray Lasers 1996, 76-83 (Bristol: IOP Publ., 1996).

27. В. A. M. Hansson, M. Berglund, O. Hemberg, and H. M. Hertz. Xenon liquid-jet laser-plasma source for EUV lithography. Proc. SPIE "Emerging Lithographic Technologies IV" 3997 729,2000.

28. R. H. Moyer, H. Shields, A.Martos, S. W. Fornaca, R. J. St. Pierre, M. B. Petach. Laser-produced plasma (LPP) scale-up and commercialization. Proc. SPIE "Emerging Lithographic Technologies V" 4343 249,2001.

29. R. de Bruijn, A. Bartnik, H. F. Fledderus, H. Fiedorowicz, P. Hegeman, R. C. Constantinescu, F. Bijkerk. Characterization of a novel double-gas-jet laser plasma EUV source. Proc. SPIE 3997 157-161,2000.

30. M. A. Klosner and W. T. SilfVast. Intense xenon capillary discharge extreme-ultraviolet source in the 10-16-nm-wavelength region. Opt. Lett. 23 (20) 1609,1998.

31. K. Bergman, G. Schrieverm O. Rosier, M. Muller, W. Neff, and R. Lebert. Highly repetitive, extreme-ultraviolet radiation source based on a gas-discharge plasma. Appl. Opt. 38 (25) 5413, 1999.

32. A. P. Shevelko, L. V. Knight, and O. F. Yakushev. Capillary discharge plasmas as a source of EUV and soft x-ray radiation. Proc. SPIE 4144 6875,2000.

33. M. M. Митропольский, В. А. Слемзин, H. К. Суходрев. Автоматизированный испытательный стенд Икар для исследования рентгеновской оптики и детекторов излучения в области спектра 0.5120 нм. Приборы и техника эксперимента (3) 188,1990.

34. В. В Кондратенко, В. Е. Левашов, Ю. П. Першин, А. С. Пирожков, Е. Н. Рагозин. Кратк. Сообщ. Физ. ФИ АН, №7 2001г. с. 32-38.

35. А. С. Пирожков. Многослойная рентгеновская оптика в спектроскопии неоднородной лазерной плазмы. Диссертация на соискание степени кандидата физико-математических наук. Москва, МФТИ, 2002.

36. С. С. Андреев, С. Ю. Зуев, Е. Б. Клюенков, А. Я. Лопатин, В. И. Лучин, Н. Н. Салащенко, Л. А. Суслов Рентгеновская оптика-2002 (Материалы совещания, 18-21 марта 2002 г., Н. Новгород), с. 226.

37. Бибишкин М.С., Зуев С.Ю., Климов А.Ю., Клюенков Е.Б., Лопатин А.Я., Лучин В.И., Салащенко Н.Н., Суслов Л.А., Цыбин Н.Н.,

38. Чхало Н.И., ШмаенокЛ.А. Нанофизика и наноэлектроника (Материалы симпозиума) (Н.Новгород: ИФМ РАН, 2005, Т. 2, с.497).

39. А. П. Шевелько. Квантовая электроника 23 (8) 748-751 (1996)

40. Н. Н. Колачевский, А. С. Пирожков, Е. Н. Рагозин. Широкополосный стигматический спектрограф для мягкого рентгеновского диапазона. Квант, электрон. 25 (9) 843-848, 1998.

41. Kozhevnikov I.V., Bukreeva I.N., Ziegler Е. Nucl Instrum. Methods. A. vol. 460, p. 424, (2001).

42. Suzuki M., Daido H., Choi I.W., Yu W., Nagai K„ Norimatsu Т., Mima K., Fiedorowicz H. Phys. Plasmas, 10, (1), 227 (2003).

43. Stiel H., Vogt U., Ter-Avetysian S., Schnurer M., Will I., Nickles P.V. Proc. SPIE, 4781,26 (2002).

44. Lezius M., Dobosz S., Normand D., Schmidt M. Phys. Rev. Lett., 80, (2), 261 (1998).

45. Ditmire Т., Gumbrell E.T., Smith R.A., Djaoui A., Hutchinson M.H.R. Phys. Rev. Lett., 80, (4), 720 (1998).

46. Ditmire Т., Donnelly Т., Falcone R.W., Perry M.D. Phys. Rev. Lett., 75, (17), 3122 (1995).

47. Fiedorowicz H., Bartnik A, Kostecki J., Szczurek M., Fill E., Li Y., Lu P., Pretzler G., Nilsen J. X-Ray Lasers 1996 (Proceedings of the Fifth International Conference on X-Ray Lasers, Lund, Sweden, 1996) p. 76.

48. Lu P., Kawachi Т., Suzuki M., Sukegawa K., Namba S., Tanaka M., Hasegawa N., Tai R., Kishimoto M., Kado M., Nagashima K., Daido H., Kato Y., Fiedorowicz H. AIP Conference Proc., 634, (1), 241 (2002).

49. Schulze D., Sommerer G., Drescher M., Ludwig J., Kleineberg U., Nickles P. V., Heinzmann U., Sander W. X-Ray Lasers 1996 (Proceedings of the Fifth International Conference on X-Ray Lasers, Lund, Sweden, 1996) p. 353.

50. Altucci С., Bruzzese R, de Lisio C., et al. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2, 289 (2000).

51. Левашов B.E., Медников K.H., Пирожков A.C., Пресняков Л.П., Рагозин Е.Н. Рентгеновская оптика-2003 (Материалы совещания, 11 -14 марта 2003 г., Н. Новгород), с. 333.

52. Левашов В.Е., Медников К.Н., Пирожков А.С., Рагозин Е.Н. Физ. плазмы 30 (2), 169 (2004).

53. Malka V., Coulaud С., Geindre J.P., Lopez V., Najmudin Z., Neely D., Amiranoff F. Rev. Sci. Instrum., 71, (6), 2329 (2000).

54. Mori M., Shiraishi Т., Takahashi E., Suzuki H., Sharmz L.B., Miura E., Kondo K. J. Appl. Phys., 90 (7) 3593 (2001).

55. Dorchies F., Blasco F., Caillaud Т., Stevefelt J., Stenz C., Boldarev A.S., Gasilov V.A. Phys. Rev. A, 68,023201 (2003).

56. Болдарев A.C., Гасилов B.A. Математическое моделирование, 15 (3) 55-73 (2003).

57. HenkeB.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E=50-30000 eV, Z=l-92 At. Data Nucl. Data Tables, 54, 181 (1993).

58. SoufliR., Gullikson E.M. Proc. SPIE, 3113, 222 (1997). Файлы с уточненными атомными факторами рассеяния доступны на сайте по адресу http://cindv.lbl.gov/optical constants/

59. Андреев С.С., Зуев С.Ю., Клюенков Е.Б., Лопатин А.Я., Лучин В.И., Салащенко Н.Н., Суслов Л.А. Рентгеновская оптика-2002 (Материалы совещания, 18-21 марта 2002 г., Н. Новгород), с. 226.

60. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика (Москва: Наука, 1976) с. 150.

61. Bockasten К. J. Opt. Soc. Am., 51 (9) 943 (1961).

62. Kanouff М., Shields Н., Bernardez L., Kubiak G. Proc SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 4343, 507 (2001).

63. Капралов В.Г., Корде P., Левашов B.E., Пирожков A.C., E.H. Рагозин Квантовая электрон., 32 (2), 149 (2002).70. 4. Андреев С.С., Зуев С.Ю., Клюенков Е.Б., Лопатин А.Я., Лучин В.И., Прохоров К.А., Салащенко Н.Н., Суслов Л.А. Поверхность, (2), 6 (2003).

64. Н.Н. Колачевский, А.С. Пирожков, Е.Н.Рагозин. Кратк. Сообщ. Физ. ФИ АН, №12 1998г. с. 55.

65. И. Л. Бейгман, А. С. Пирожков, Е. Н. Рагозин Письма в ЖЭТФ 74, 167 (2001).

66. Kondratenko V.V., Levashov V.E., Pershin Yu.P., Pirozhkov A.S., Ragozin E.N. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 4782, 176 (2002).

67. Levashov V.E., Mednikov K.N., Pirozhkov A.S., SasorovP.V., Ragozin E.N. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 4781, 17 (2002).

68. Ziegler E., Bukreeva I.N., Kozhevnikov I.V. et al. Proc. SPIE 3737, p. 386. (1999).

69. К. H. Медников В. E. Левашов А. С. Пирожков E. H. Рагозин «Излучательные характеристики лазерно-плазменного источника на сверхзвуковой струе ксенона» IX Международный симпозиум

70. Нанофизика и наноэлектроника». (Материалы симпозиума, Н.Новгород, 25-29 марта 2005 г.), том 2, с.499-500.

71. V. Е. Levashov К. N. Mednikov A. S. Pirozhkov Е. N. Ragozin «Aperiodic X-ray multilayer mirrors and their application in plasma spectroscopy» -Radiat. Phys. Chem. 75 (11), p. 1819-1823,2006.

72. В. E. Левашов К. H. Медников А. С. Пирожков Е. Н. Рагозин «Оптимизация лазерно-плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, возбуждаемого в импульсной струе ксенона» Квантовая электроника, 36 (6), стр. 549-552,2006 г

73. Л. П. Пресняков, В. П. Шевелько, Письма в ЖЭТФ 13,286 (1971).

74. А. В. Виноградов, И. И. Собельман, ЖЭТФ 63,2113 (1972).

75. Л. П. Пресняков, А. Д. Уланцев, Квантовая электрон. 1,2377 (1974).

76. R. Н. Dixon, J. F. Seely, and R. C. Elton, Phys. Rev. Lett. 40 (2), 122 (1977).

77. T. Kawachi, M. Kado, M. Tanaka, N. Hasegawa, A. Nagashima, and Y. Kato, J. Phys. IVFrance 11, Pr.2-255 (2001).

78. R. C. Isler, Phys. Rev. Lett. 38 (23) 1359 (1977).

79. M. G. von Hellermann, W. Mandl, H. P. Summers, et al. Rev. Sci. Instrum. 61 (11), 3479(1990).

80. Т. E. Cravens, Geophys. Res. Lett. 24, 105 (1997).

81. J. B. Greenwood, I. D. Williams, S. J. Smith, and A. Chutjian, Astrophys. J. 533, L175-L178 (2000).

82. J. B. Greenwood, I. D. Williams, S. J. Smith, and A. Chutjian, Phys. Rev. A 63, 062707(2001).

83. Н. Н Колачевский, А. С. Пирожков, Е. Н. Рагозин, Квантовая электрон., 30,428 (2000).

84. И. А. Артюков, В. В. Зеленцов, К. М. Крымский, Препринт №14 (Москва: ФИАН, 2000),

85. I. A Artioukov, R. М. Fechtchenko, A. L. Udovskii, Yu. A Uspenskii, A.V.Vinogradov, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, (517) 372 (2004).

86. JI. А. Вайнштейн, И. И. Собельман, Е. А". Юков, Возбуждение атомов иуширение спектральных линий, Наука, Москва (1979), с. 147.

87. Solov'ev Е.А. The low-energy atomic collision theory. The Book of Invited Papers of ICPEAC XIX, Ed. by L.J. Dube et al., Whistler, p.471,1995.

88. Grozdanov T.P. and Solov'ev E.A. Ionization in slow collisions of protons with He+(ls) ions. Phys. Rev. A 38,4333 (1988).

89. Janev R.K., Ivanovski G. and Solov'ev E.A. Ionization of hydrogen atoms by multiply charged ions at low energies: the scaling law. Phys. Rev. A 49, R645 (1994)

90. Janev R.K., Solov'ev E.A. and Wang Yi. Electron capture, excitation and ionization in slow collisions of Li3+ ions with ground-state and metastable hydrogen atoms. J. Phys. В 29,2497 (1996).

91. Janev R.K, Solov'ev E.A. and Ivanovski G. State-selective electron capture in slow Be4+ + H(ls) collisions. Calculations by hidden crossing method. Phys. Scripta T62,43 (1996).

92. Janev R.K. and Solov'ev E.A. Topological phase and interface effects in slow He2++ H and He+ + H+ charge exchange collisions. J. Phys. В 30, L353 (1997).

93. D. D. Allred, М. В. Squires, R. S. Turley, W. Cash, A. Shipley, Proc. SPIE, 4782, 212 (2002).

94. V.E. Asadchikov, I.V. Kozhevnikov, Yu.S. Krivonosov et al. Nucl. Instrum. Methods. A. vol. 530, p. 575 (2004).

95. B.E. Асадчиков, И.В. Кожевников, Ю.С. Кривоносое. Кристаллография, том 48, №5, с. 909 (2003).

96. V.V. Protopopov. Proc SPIE 4145, p. 266 (2001).