Теоретические исследования оптических свойств искусственных многослойных структур в мягком рентгеновском диапазоне тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 535.312:537 531

БАЛАКИРЕВА ЛЮДМИЛА ЛЕОНИДОВНА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИСКУССТВЕННЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР В МЯГКОМ РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ

Специальность 01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА 1984г.

РГБ ОД

- 5 СЕН |994'

Работа выполнена в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН.

Научный руководитель: Официальные опонеиты:

кандидат физико-математических наук И .В .Кожевников.

доктор физико-математических наук

A.С.Шиканов

кандидат физико-математических наук -

B.М.Каганср

Ведущая организация:

НИИ физики при С.-Петербургском университете

Зашита диссертации состоится —', ^ 1994 г. в ÍQ— часов на заседании специализированного совета K063.9I 02 Московского физико - технического института. ПО ¿4%<рА-С4/ J&od Z^sif^SfríS'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физике - технического института.

Автореферат разослал-1994 г.

, секретарь Коршунов С.М.

сшщманизированЕого совета

г

Общая характеристика ра€к>т:^

Актуальность темы

Излучение мягкого рентпиювс.кого (МР) диапазона длин волн в настоящее время все шире применяется в научных исследованиях и технологии. Энергия МР фотонов совпадает с энергией связи внутренних атомных электронов, поэтому МР излучение используют для определения химического состава облучаемых образцов, характера химической связи, наличия ближнего порядка. В рентгеновском диапазоне лежит максимум излучения горячей плазмы, в связи с чем рентгеновское излучение оказывается естестдецнцм источником информации о физических процессах, протекающих таких объектах как термоядерная плазма, Солнце, звезды и другие «^рономические источники. В то же время .из-за высокой электронной.лдотиости лазерной термоядерной плазмы, лазерные и оптические методы диагностики могут применяться только для периферических областей с электронной плотностью N < 10гостп~3. В биологии и медицин« рентгеновская микроскопия занимает по пространственному разрешению промежуточное место между оптической и электронной. Главным ее достоинством является возможность изучения влажных, непре.пари-рованных живых клеток и тканей. Речь идет об образцах, имеющих толщину единицы-десятки микрометров, то есть как раз лорядка длины пробега МР фотона в веществе. Контраст видимого оптического излучения на таких толщинах мал, и необходимо окрашивание образцов. Электронная микроскопия имеет дело лишь с высушенными и препарированными объектами, на которые нередко необходимо напылять тонкий контрастирующий слой металла. В связи с этим, а также с малой длиной пробега электрона, ( не больше десятых микрометра) электронная микроскопия дает информацию о тонком поверхностном слое образца. Наконец, чрезвычайно важна возможность получения естественного (без окрашивания и введения "тяжелых элементов-меток) контраста между белками и водой. Такой контраст'достигается з области так называемого "водяного окна" 44А> А > 23А, где максимально различие коэффициентов поглощения углерода и кислорода - основных составляющих белков и воды.

В технологии производства интегральных микросхем использова-

иие мягкого рентгеновского излучения - один из путей к увеличению степени интеграции и созданию чипов с размерами элементов 0.1 мкм и менее. Методы оптической литографии в этом случае становятся неприменимыми из-за эффектов дифракции, размывающих изображение шаблона. В настоящее время практически все специализированные синхротроны оснащены каналами для технологических работ но рентгеновской литографии. Кроме того, западные фирмы выпустили коммерческие литографические установки на основе микропинча и лазерной плазмы. Необходимо отметить, что именно развитие рентгеновской оптики за последнее десятилетие дало возможность гово-_ рить об активном приложении МР излучения для решения многих научных и технологических задач.

Дели работы .

1. Теоретическое рассмотрение возможности отражения от многослойного зеркала двух, заранее заданных длин волн.

2. Исследование причин имеющегося расхождения экспериментальных данных по коэффициентам отражения многослойных зеркал в жесткой и мягкой областях спектра.

3. Теоретическое исследование возможности создания эффективных короткоиериодных зеркал для А <44 А.

4. Теоретическое исследование максимально дос.ижимых коэффициентов отражения зеркал для области длин волн 1000 - 1500 А за счет оптимизации состава и толщин слоев как периодических, так и непериодических многослойных структур.

Научная новизна

1. Предложены и исследованы новые рентгенооптические элементы - двухпериодные многослойные зеркала. Исследованы их отражательные характеристики, проведен сравнительный анализ трех типов двухпериодных покрытий: Обоснованы преимущества использования двухлериодных зеркал для микроскопии и астрономии. Предложена новая схема микроскопии химического состава на базе двухпериодных зеркал.

2. Проанализировано влияние различных факторов на значения оптических констант материалов для А = 200-5-300 А. Исследовано влияние примесей на оптические свойства многослойных зеркал, количественно объяснены экспериментальные результаты по отражению Мо—Эг

зеркал как в жесткой, так и в мягкой-: облаем»: спектра. Даны практические рекомендации по увеличению, коэффициентов отражения п ультрамягкой оолас.-и спектра.

3. Предложены новые пары материал™, для. млосослойиых зеркал, эффективных для области Л < 44. Äv Модифицирована методика оптимизации короткопориодних черкал! с уттоав влияния меж плоскостных шероховатостей на"их оптическле свойства..

4. Покала.но, что для облает длин волн. 1000. - 1500 А коэффициент отражения от многослойных зеркал: Mgl-'j-Lit',. LiK-Л), Mgl'VAl может достигат]. 99-99.9

Практическая ценность работы:

1. Нровр.чепныг в диссертации исследования, могут быть непосредственно использованы для создания, высокоэффективных многослойных зеркал в области водяного окна- и: длинноволновой части МР и В УФ диапазонов.

2. Использование двухпериодных зеркал; позволит расширить возможности существующих схем рентгеновской микроскопии и упростить конструкцию рентгеновских телескопов..

На защиту ВЫНОСЯТСЯ основные результаты диссертации, шлиленные в конце настоящей работьк. Апробапия работы

Основные результаты диссертации: докладывались на конференциях: но рентгеновским лазерам , SPIE (Сан-Диего, США 1993 г); Международном коллоквиуме по рентгеновским! лазерам в Германии ( Шлиерси, 1992); Международном- конгрессе но рентгеновской оптике и микроанализу ( MarnecTepv Aiwiraw, г); а также .на научных семинарах Физическою института.. РАН, НИИ физики С-Петербургского университета и Инстиясута^атомной энергии. Публикации

Основные результаты опубликовалыт н: Ш) работах 1-10. Объем раТоты

Диссертация состоит из введения, чеоштрех: глав ж выводов, содержит 117 .страниц, 12 рисунка, 10 табяищ и; список: литературы из 117

наименований.

Содержание работы

Во введении обсуждается актуальность темы диссертации, формулируется цель работы и кратко излагается ее содержание

Глава 1 является обзорной. В ней обозначены наиболее перспективные направления в решении задачи синтеза многослойных зеркал, а также показаны возможные направления расширения сферы применения многослойных зеркал. .

В Главе 2 обсуждается принципиальная возможность создания многослойного зеркала, отражающего на двух заданных длинах волн одновременно. Предложены зеркала, устросшшыс таким образом, что распределение диэлектрической проницаемости по глубине пр.дставимо в виде либо суммы двух периодических функций e(z) = c+àe\V(z\ l\, )+Se}U(z; h,pj) (комбинированное зеркало), ли-. бо их произведения e(z) = £2+(£i -e->)U(z;¡1,)U(z;l2, fc) (модулированное зеркало), где ciytiëii'làikté фуriкции (J(z;lu0i) и показаны на рис. 1.

Комбинирование^ 3fcp'kajio (Ы. ptic. ifc) состоит из четырех различных веществ, дШлектрЙчёскйё Йронйцаемости которых должны у дол створять услйвйю : £i — £j = £3 — £4. В действительности, это выражение содержат четыре независимых условия, потому что с комплексная величина ri это уравнение должно быть справедливо для двух длин ьолн А) й Aj одйойрёмейно. В работе рассмотрен случай, когда зеркало, состоит йз слоев одного вещества, но переменной плотности, тогда все Зтй условйя сводятся к одному: рх - р2 == рз - Pi, где Р1,зд4 плотности слоев. Модулированная структура (см.рис. ld) состоит из Чередующихся слоев двух различных материалов (как обычйые одноп> ИодИые зеркала) й, следовательно, не требует не-стайдартчой технологий. Кроме того в отличии от комбинированной структуры разложение е(г) модулированной структуры содержа бей'ойнк'е ¡гафЦйНЙКЙ t Четырьмя различными периодами: /¡, 12 й Йх коШШАЦЙяйЙ Ii Й U ( U = U = р^). Следовательно, мо-дулйройаййал ст'рук^^фй., btpôW йворя, отражает эффективно МР

0,6

се

0,2 0,4

Рис.2 Достижимый коэффициент отражения на длине волны А; = 100 А как фунция коэффициента отроения на длине полны А3 = 69.7 А для Дм — С составного зеркала (кривые 1 и 2), углеродного комбинированного зеркала (кривая 3) и модулированного Ни — С зеркала (кривые 4 и 5;. Расчеты коэффициентов отражения составных зеркал были сделаны для двух случаев: верхняя структура имеет более короткий (1), либо более длинный (2) период. Расчеты коэффициента отражения модулированной структуры представлены также для двух случаев: МР излучение с длинами волн Л1 и Аз находится в резонансе с гармониками с периодами /1 и ¡2 (кривая 4), либо с периодами /3 и и (5).

Рис.1 Ступенчатые функции Ц{г,1\,13\) и и(г,12>Рг) (а,Ь) и распределение диэлектрической проницаемости для комбинированной (с) и модулированной структуры(<1). _ -

и,«

I'

М

ищи

и3и 10-

£г~ £х-

€с

ч ■ и

пл.

Ч/

Ш

Ш:

а

Ь

0.4

Рис. 3 Форма брсгговских пиков Ли — С составного зеркала (кривая 1), углеродной комбинированной структуры (кривая 2 и 4), и Ru — С модулированного зеркала (кривая 3). Кривая 2 рассчитана точно методом реккурентных соотношений и кривая - 4 рассчитана с помощью полученного аналитического уравнения. Параметры всех зеркал выбраны так, чтобы коэффициент отражения на длине волны Aj = ЮОА равнялся бы ~ 20%.

Schvrarzsnhild objective

SXR . Source

Sample Multilayer

beamsplitter

Рис. 4 Возможная схема сканирующего MP микроскопа для микроанализа живой клетки. Микроскоп состоит из объектива Шиар-шильда и полупрозрачного многослойного зеркала. Отражающие поверхности объектива покрыты двухпериодным зеркалом, которое отражает две длины волны: одна из них расположена выше скачка поглощения Ль другая Aj - ниже. Полупрозрачное зеркало отражает длину волны Ад и пропускает А2. Сравнение сигналов в двух каналах схемы позволяет определить концентрацию химического элемента. J

излучение ла четырех различных длинах воли одновременно. В работе рассмотрены Д;.а случая : (а) для резонансного взаимодействие выбраны периоды /] и ¡2 (б) для резонансного взаимодействия выбраны периоды ¡з и /4. С помощью метода медленных амплитуд найдены выражения для коэффициентов отражения; условия Брегга и выражения для пиковых коэффициентов отражения комбинированного и модулированного зеркал. Выражения получены при следующих предположениях : (а) малая амплитуда модуляции диэлектрической проницаемости, что всегда справедливо в МР диапазоне; (Ь) падающая волна близка к резонансной, то есть полученные выражения справедливы внутри брегговского пика; (с) спектральное расстояние между пихадли отражения, обусловленых взаимодействием падающей волны с различными периодическими компонентами диэлектрической проницаемости, превышает их "ширину: | А) — Аг |3> ДА^. Условия (а) и (Ь) такие же, как.для случая однопериодной структуры. Условие (с) специфично для даухпериодной структуры.

Проведена оптимизация зеркал для получения максимального отражения на двух длинах волн одновременно. При фиксированном коэффициенте отражения на одной длине волны Я\, найден максимально достижимый коэффициент отражения на другой длине волны Яз, для комбинированного зеркал - получена аналитическая формула В.\{П{) с параметрами 0ъ и р2> Для модулированного зеркала зависимость рассчитана численно, варьируя параметры и

Рассмотрена также оптимизация другого типа структуры - составного зеркала, имеющего следующую конструкцию: многослойное зеркало с одним периодом напыляется на другое многослойное зеркало с другим периодом. Для составного зеркала параметром являлась толщина верхней структуры.

Соотношение между достижимыми коэффициентами отражения для всех трех типов рассмотренных структур на длинах волн А1 и А-> представлено на рис. 2.

Двухпериодные зеркала любого вида позволяют ранить проблему одновременного отражения двух длин волн. Например, Ди - С составное зеркало позволяет получить коэффициент отражения 22% на обеих длинах волн Л1 = 100 А и А* = 69.7 А одновременно. Ей-С модулированное зеркало - около 2е%, и углеродное комбинирован-

о

ное зеркало - около 28%. Сравнение формы брэгговских пиков всех рассмотренных типов зеркал даны на рис. 3. Ясно видно отличие в их разрешающей способности А/ДА. Разреше! :е модулированного зеркала йа длине волны Aj = ЮОА в 5 раз больше, чем у составного зеркала, потому что разрешение составного зеркала на длине волны Ai ограничено конечной толщиной верхней структуры. Наибольшее разрешение присуще углеродной структуре, так как малая модуляция диэлектрической проницаемости e(z) обеспечивает более глубокое проникновение волны в многослойное зеркало.

Предложена и теоретически исследована схема микроскопии хиу i-ческих элементов в биологических образцах с использованием объектива Шварцшильда с двухлериодным покрытием, оптимизированным на две длины волны, которые выбраны до и после скачка поглощения изучаемого элемента (см. рис 4). Методика позволяет за одно экпонирование определить концентрацию элемента в клетке, сравнивая интенсивности сигналов, прошедших через образец, разделенных полупрозрачным зеркалом и лежащих в двух разных спектральных диапазонах. Рассмотрен пример рг -.чета спектральных характеристик элементов схемы на примере изучения распределения фосфора в образце (см. рис 5). ,

В третьей главе анализируются коэффициенты отражения МИС в двух спектральных интервалах в области "водяного окна" и в длинноволновой части. MP диапазона 200 ЗООА. Приводится выбор пар материалов для зеркал для области 125 - 400 А. Обсуждается влияние различных факторов, которые приводят к появлению расхождений в значениях оптических констант в данном диапазоне длин волн. Рассмотрено влияние примесей в тонких пленках на оптические характеристики многослойных зеркал в длинноволновой части MP диапазона. Обсуждается причины различия между результатами исследований много слой"Ых Mo-Si зеркал в жесткой и мягкой областях спектра рентгеновского излучения. Если съемки в жестком i знтгеновском излучении (А =1.54А) показали высокое качество синтезированых структур и хорошее совпадение измеренных я расчитаных значений коэффициента отражения, то в MP диапазоне экспериментальные коэффициенты отражения в несколько раз

Рис.5 (а) Коэффициент поглощения фосфора вблизи Ь-края поглощения. (Ь) Спектральная зависимость двухкратного коэффицис. ¿та отражения от Яи — В модулированного зеркала помещенного и отражающие поверхности объектива Щварщилльда. Теркало огСги-мизировано на одновременное отражение МР излучения с длинами волн А1 = 102.5 А и Д2 = 82.7 А. (с) Коэффициент отражения (1) и пропускания (2) Ги — В полупрозрачного зеркала. (¿1) Результирующая функция для первого канала схемы, (е) Реэультируюпг ' функция шя второго канала схемы пох^анной на рис. 4.

с

меньше теоретических см. рис. 6.

В работе было сделано предположение, что причиной расхождения является внедрение примесей в пленки и, следовательно, большее поглощение МР излучения в зеркалах. Результаты электронного микроанализа зеркал показали, что в кремниевых пленках, как и было предсказано, содержится значительное количество примесных атомов N и О, химически связаных с атомами Si. Среднее значение концентрации по всем измерениям N (23 ат.%), О (18 ат.%). Предполагал также некоторое количество Аг(7 ат.%), удалось устранить расхождение в пиковых значения коэффициентов отражения. У\от примесей в пленках Si позволяет объяснить также другие экспериментальные результаты: широкую спектральную полосу отражения, обусловленную малой глубиной проникновения МР волны в глубь структуры из-за возросшего поглощения, а также угловую зависимость коэффициента отражения при наклонном падении МР излучения с длиной волны Л = 128.7 А .

Для области длин волн А < 44Апредложены новые материалы (LiH, LiF) для многослойных зеркал, имееющие высокую отражающую спосг Юность в этом спектральном диапазоне. Показано, что полупроводниковые сверхрешетки на основе соединений EuS, AlSb, YbS и GaAs, SnTe обладают подходящими оптическими свойствами для использования их в качестве зеркал при А < 44Ä. Расчеты предсказывают коэффициенты отражения при нормальном падении вплоть до 30%( см.пример на рис. 7).

Обсуждается вопрос об использований короткопериодных зеркал в качестве предмонохроматора в схеме с КАР кристаллом. Проведено сравнение двух возможностей работы многослойного зеркала совместно с кристаллом КАР. (а) использование первого брегговского пика отражения, при этом зеркало имеет период 13.3 А, то есть равно межплоскостному расстоянию кристалла; (б) использование зеркала с периодом 26.6Л во втором порядке брегговского отражения. Анализ существующей магнетронной технологии показал, что сделать качественное зеркало с таким коротким периодом проблематично. Качество зеркал с периодом 26.6Ä значительно лучше. А ожидаемое значение коэффициента отражения всего на 15% ниже, чем для первой гармоники, а разрешение выше. Таким образом расчеты по-

Рис.6 Экспериментальные (топки) и рассчитаные значения коэффициентов отражения при нормальном падении MP излучения на Mo-Si зеркала. Расчеты проведены для идеальной структуры ( — 0 (кривая 1) и при наличии мсжплоскостных шероховатостей высотой ( = 4 А (кривая 2) и С = 8.2 А (кривая 3). Кривые 4 и 5 - в пленках Si содержатся примеси следующего химического состава: N (23 ат.%), О ПК ат.%) (кривая 4); N (23 аг.%), О (18 ат.%), Аг(7 ат.%) • (кривая о). При расчетах кривых 4,5 преднологалось, что С = 4 А.

'1.0

SvBe-LiH

>> —« >

' о Ж

0.5

Рис.7 Расчет пиковых коэффициентов отражения зеркал для области

бА< А <44Апри нормальном падении.

0.0

■ I I II I' 1 I

30 чо ■ ' Wavelength, Д

О М»дгий

Рис.3 Измеренный (сплошная линия) и расчетный ( пунктирная ли, ния) коэффициент отражения в зависимости от угла скольжения л-я короткопериодного W — Sc многослойного зеркала для 388 eV.

казали, что второй ..орядок отражения может быть использован в сдвоенном монохроматоре или в других спектральных приборах.

Разработала методика и программное обеспечение, позволяющие предсказать отражение от МИС на рабочей длине волны при нормальном падении, .основываясь на результатах измерений на длине волны Л =1.54А. Указанное обстоятельство является полезным для предсказания значений коэффициентов отражения в мягкой области спектра на рабочей длине волны по результатам измерений в жестком, поскольку используемые для этого рентгеновские трубки, в отличие от сложных технических установо : для измерений в МР диапазоне при нормальном падении, доступны и просты в обращении. Анализируя кривую отражения Riß), извлекаем информацию как о геометрических параметрах структуры (¡,ß) так и о высоте меааглоскостных шероховатостей (. Для описания влияния мех-плоскостных шероховатостей на оптические свойства МИС исполь-. зовались две модели: модель 1 полной корелляции шероховатостей'

слоев, когда все границы раздела повторг.ют профиль подложки и модель 2, предполагающая (а) отсутствие корелляции между шероховатостью разных границ раздела и (б) одинаковые статистические, свойства каждой из границ раздела. В модели I уменьшение коэффициента отражения от МИС описывается фактором Дсбая-Валлера: Я = Я,-,{Схр[-("(со«у>)г], гЛЬ П.ц коэффициент отражения от МИС с гладкими границами раздела, if среднеквадратичная высота шероховатости, - угол падения. Для расчетов в рамках мдакэти 2 применяется метод рекуррентных соотношений, в котором фактор Дебая-Валлсра описывает уменьшение амплитудного коэффициента отражения на каждой границе раздела. Найденная из экспериментальных данных высота межплоскостных шероховатостей МКИСИ7 от модели, используемой при подгонке. Обсуждается два вопроса: (а) в какой мере величина ( и предсказываемые характеристики зеркала на рабочей длине волны зависят от модели шероховатости и (б) какая модель ближе к реальности. Показано, что результаты измерений ко-роткопериоднмх зеркал в жесткой и мягкой областях спектра удается описать единым образом только при использовании модели некоррелированных ни ,к)хоиатос. ей (гм.рис. 8 ).

Обнаружено, что шероховатость границ раздела ( сильно увеличивается с уменьшением толщины слоев 6V3C2 ( или, иначе говоря, параметра /) — ) при фиксированном периоде Сг3С2 — С коротко-периодных зерка :. Используя найденную зависимость С(/сг,са). показано, что для короткопериодных структур оптимальным разбиением в периоде является 0.5.

Рассмотрен вопрос о влиянии примесей в "водяном окне" и показано, что влияние учло.

ОбсуждАется вопр' с о увеличение тепловой стойкости зеркал. Большой тепловой стойкостью будут обладать зеркала ТаС — Сг II/С - С, материалы которых подобраны с точки зрения термодинамического равновесия и имеют большие температуры плавления. Показано, что использование карбидов, а не чистых металлов, практически не уху: нает рентгенооптические свойс? а многослойных зеркал.

Показано также, что увеличение коз Ъфнциента отражения в ре-

1С

зультате отжига зеркала в начале кривой R(T), связываемое обычно с эффектом сглаживания шероховатостей слоев, можно объяснить увеличением периода зеркала и угловым сдвигим пика отражения. Шероховатость же структур практически остается на том же уровне, а затем возрастает.

В четвертой г.ф»в« рассмотрены достижимые параметры многослойных ди )лектрических (.MrFj-LíF ) и металл-диэлектрических (MgFi-Ai; UF-A1 } зеркал для К УФ области спектра lüöö-lööüA. Для расчетов использовалась гнецально разработанная программа, позволяющая <у iимизнрона-i ь зеркало на получение максимального коэффиниен i а отражения, варьируя N iiapaweipo» • толщин m 'Х слоев зеркала. Количество рассматриваемых параметров достигало .8-10. Таким обраюм, ссиласио прицеленным раоичам, в области А 1000-1150 А наибольший коэффициент отражения Rft;9ÍS% имеет мшиослойное зеркало L¡F/A¡. Н диапазоне А 31 íití-1500 А коэффициенты о i рал. чтя от ме i алл-диэлек трических черкал LiF/Al и MgFa/^l дос'1 И1 лют значений 97-98.5%, аог диэлектрических зеркал UF/Mí;F2 - 99,9%. При этом требуемое число слоев составляет (¡-H для мсталл-диэлектрич£ских зеркал и сотни для диэлектрического зеркала MgFj/LiF. При оптимиза-чи параметров зеркала nj>ovicxo-дит резкое изменение геометрии структур),! многослойного покрытия от непериодической (при малых N) до близкой к периодической (при больших N). Следует отметить также, что при небольшом числе слоев выбор полложки играет существенную роль:

Основные результаты и выводы

1. Предложен и теоретически исследован новый тип интерференционных зеркал рентгеновского диапазона двухиериодиые многослойные зеркала, позволяющие одновременно отражать две, заранее заданные ( некратные) длины волны. Рассмотрены отражательные и спектральные характернееики трех возможных

KOHCTTWVV.V.Ö —----------------АПТИМИЗНЦИЯ их

параметров и выполнен сравните^ . ■ аз их в МР

диапазоне. Показано, что коэффициенты . .^ажения всех трех тип^в двухпериодных зеркал велики ( 20 - 30 % на обе/." "" ■ ных длинах волн одновременно ) и одного порядка величины. В тоже время спектральное разрешение может сильно отличаться у разных типов зеркал.

2. Предложен » новая схема Рентгеновского микроскопа, состоящая

из объектива Щварцшильдас двухпериодным многослойным покрытием и полупрозрачного зеркала, которая .федналначена для исследования распределения химического элемента в образце. Метод состоит в том, чтобы сравнить интенсивности излучения, прошедшего через образец, в двух спектральных диапазонах - выше и ниже края фотопоглощения исследуемою элемента, ¡то позволит определить концентрацию этого элемента в образце.

3. Исследовано влияние примесей С, N, О и Аг на отражательные и спектральные характеристики многослойных зеркал в длинноволновой части MP диапазона ( 200.- 300 А). Показано, что учет примесей позволяет объяснить имеющиеся экспериментальные данные по отражению Mo-Si зеркал в жесткой и мягкой областях спектра.

4. На основе имеющихся данных об оптических константах материалов проведен теоретический анализ максимально достижимых коэффициентов отражения и спектрального разрешения многослойных зеркал в области "водяного окна" ( А ~ 23-44А). В качестве одного из компонентов многослойных зеркал предлагается использовать химические соединения веществ (Lili, LiF), обладающих наименьшим поглощением в этом спектральном диапазоне. Показано, что полупроводниковые сверхрешетки на основе соединений EuS, AlSb, YbS и GaAs, SnTe обладают подходящими оптическими свойствами для использования их в качестве зеркал при А < 44А. Расчеты предсказывают коэффициенты отражения от сверхрешеток при нормальном падении вплоть до 30%. ' .

5. Разработана методика и программное обеспечение, позволяющие предсказать отражение от МИС на рабочей длине волны при нормальном падении, основываясь на результатах измерений на длине волны А =1.54А. Скорректирована методика оптимизации к-ометрических параметров короткопериодных зеркал, учитывающая межплоскостные шероховатости.

6. Теоретически исследованы предельные возможности многослойных диэлектрических (MgF2-LiF ) я металл-диэлектрических (MkFj-AI, LiF-Al ) зеркал в ВУФ области спектра А =1000-ÍSOOA. Проведена численная оптимизация толщин слоев высо-коотражающих периодических и непериодических зеркал на ме-. талличсских и диэлектрических подложках. Показано, что коэффициенты отражения могут достигать 99 - 99,9%.

Основные результаты диссертации опубликованы » следующих работах:

1. L.L.Balakircva, А.V.Vinogradov, I. V.Kowvnikov, V.F,.Leva*li<iv, S.I. Sagit.ov, O.I. Tolstikliiri, V.A. Obirkov, L.L. Laybov.skaya, Y.P. Pcrshin, A.G.Ponaniorenko, A.l.Fedorenko, L.A.Babacva and T.M.lvanova. Thin film optical constant? and multilayer mirror reflectivities in, ultra-soft X-ray range. BRAS Physics/Supleincnt, 1, No I, pn.39-52, 1993. .

2. Л.JI.Балакирева, И.13.Кожевников. Дпухпернодные многослойные рентгеновские зеркала. ЖТФ, 02, сс.М-«!), 1992.

3. И.Л.Лр.гкжов, JI.JI.Ii;uniKui>(ui;i, Ф.^нйксрк. Л.И.Нишч ¡><ui<»>, 11.11.'3("ч:в, В. В. Кондратенко, О.Ф.Огурцов, А. В. Пономарем ко, А.И.Фелорснко. Проекционная рентгеновская литография с использованием точечных источников. Книпшшши мгмнртшка. 19, 2, сс.99-110, 1992.

4. L.L.Balakircva, A.l.Fedorenko, V.V.Kondratenko, l.A.Kopcalcts, I.V.Kozovnikov, A.Yu.Sipatov, S.A.Yulin, K.N.Zubarev, A.V.Vinogradov. Theoretical and experimental study of short period multilayers. Proc. Int. Coltoijxiivm on X-ray Lasers, Schlicrscc, Germany, Inst. 1'hys. Conf. Scr. No. 125¡Section 5. pp.275-2M, 1992.

5. L.L.Balakircva, A.l.Fedorenko, V.V.Koiidratoiiko, I.A.Kopealets, I.V.Kozevnikov.'A.Yit.Sipatov, S.A.Yulin, fi.N.Ztibarov, A.V. Vinogradov. Investigation of short period multilayers. I'ror. Int. Comjr. X-ray ojitics and Aiirroanalysis, Manchester Itist.Phys.Conf.Ser. No 13Q:C!inptcr 7. , 1992.

(i. Л.]'.Балакирева, А.В.Виноградов, И.В.Ко.ксвникон. Оптимизация высокоотражающих многослойных зеркал для диапазона 100-150 им. Квантовал электроника, 20, 9(255),~сс.933-935, 1993. -

7. I.V.Kozhevnikov, A.I.Fodorenko, V.V.K'ondrat.enko, Yn.P.Pwhin, S.A.Yulin, E.N.Znbarev, H.A.Padmore, .'С.С.СЬепмц, G.B.Van IJorsscn, M.Roper, L.L.Balakircva, It.V.Serov, A.V. Vinogradov. Synthesis and Measurement of Normal Inc'dence X-ray multilayer mirrors optimized for a photon energy of 390 eV. Nurl.Instr.Meth.A^ li>9J,

8. L-L.Balakireva and I.V.Kozevnikov. Two-pefjpd multilayer . mirrors.for soft x-ray region.Proc. SPIE in press.

A.l.Fedorenko, V.V.K'ondratenko, Yu.P.Pershin, O.V. Poltsova, E.N-Zubarev., L.L.Bklakireva, V.V.Didyk, V.V.Burbev. Structure and ..optical properties of multilayer X-ray mirrors (яг long wave part. (¿.1-4.4 nm) of "water window". Proc.'. SP11С in press.

10. A.l.Fedorenko, V.Kondratenko, Y.P.Pershin, S'.Yuliri, K.Ziibarev, H.A.Padmore, K.Cheung, G.Van Dojseen, M.Roper, I.V.Kozbevnikov, L.L.Balakircva, A.V.Vinigradov. Synthesis and - Measurement of Normal Incidence X-ray multilayer mirrors optimized for a photon energy of 390 ev. Proc. SPIE "Ultra soft wavelength laser IF,2012, p.198, 1993.

tfCpTU 2>ar.//zDD тир. /Ой ^ ¿3.06$ у