Лабораторный рефлектометр для исследования оптических элементов в диапазоне длин волн 5 – 50 нм: описание и результаты тестирования

Описан разработанный в ИФМ РАН лабораторный рефлектометр для прецизионных измерений спектральных и угловых зависимостей коэффициентов отражения и пропускания оптических элементов в диапазоне длин волн 5 – 50 нм. Для монохроматизации излучения используется высокоразрешающий спектрометр Черни–Тернера с плоской дифракционной решеткой и двумя сферическими коллимирующими зеркалами. Фокусировка зондового монохроматического пучка на исследуемом образце производится с помощью тороидального зеркала. Источником рентгеновского излучения является высокоионизированная плазма, генерируемая при взаимодействии мощного лазерного пучка (плотность мощности 10¹¹ – 10¹² Вт/см²) на твердотельную мишень. Для стабилизации эмиссионных характеристик мишень совершает поступательное линейное и вращательное движения таким образом, чтобы каждый импульс приходился на новое место. Защита короткофокусной линзы от загрязнения продуктами эрозии осуществляется посредством разработанной электромагнитной системы. Исследуемые образцы устанавливаются на расположенный в специальной камере гониометр, который обеспечивает пять степеней свободы для образца с диаметром до 500 мм и две степени свободы для детектора. Масса образца может достигать 10 кг. Рентгеновское излучение регистрируется детектором, состоящим из внешнего CsI-фотокатода и двух микроканальных пластин. Аналогичный детектор выполняет функцию мониторинга интенсивности зондового пучка. Спектральное разрешение рефлектометра составляет 0.030 нм при использовании нарезных решеток с плотностью 900 штрих./мм (спектральный диапазон 5 – 20 нм) и 0.067 нм для голографических решеток с плотностью 400 штрих./мм (спектральный диапазон 10 – 50 нм). Анализируется вклад высших порядков дифракции решеток в интенсивность зондового сигнала и способы его учета при измерениях. Приводятся примеры применения рефлектометра для изучения многослойных зеркал и фильтров.