Study of the X-Ray Optical and Mechanical Characteristics of C/Si and B4C/Si Multilayer Mirrors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The X-ray optical and mechanical properties of dielectric multilayer mirrors based on pairs of C/Si and B4C/Si materials are synthesized and studied. The mirrors are optimized for a wavelength of 13.5 nm. The parameters of the deposition process are found that simultaneously ensure the fulfillment of three conditions: relatively high reflection coefficients at the operating wavelength, near-zero mechanical stresses in the film, and the absence of electrical conductivity. At zero internal stresses, the reflection coefficient of C/Si multilayer mirrors deposited on superpolished silicon substrates at an operating wavelength of 13.5 nm is R = 11%, the spectral bandwidth is Δλ = 0.33 nm. The B4C/Si mirror provides the following characteristics: R = 8.2%, spectral bandwidth Δλ = 0.3 nm. However, blistering has been found in B4C/Si multilayer mirrors, i.e., the appearance of bubbles on the film due to the accumulation of hydrogen inside, which excludes their use for deposition on commercially available microelectromechanical system micromirrors. The deposition of a C/Si coating made it possible for the first time to obtain a workable system that reflects X-rays at an operating wavelength of 13.5 nm. The reflection coefficient is about R ~ 3%. The low value of the reflection coefficient is due to the high, about 1.5 nm, microroughness of the surface of the microelectromechanical system micromirrors. The study performed indicates the fundamental possibility of creating a matrix X-ray optical element for modulating the spatiotemporal characteristics of X-ray beams.

About the authors

R. M. Smertin

Institute of Physics of Microstructures RAS

Author for correspondence.
Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

M. M. Barysheva

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

S. A. Garakhin

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

M. V. Zorina

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

S. Yu. Zuev

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

V. N. Polkovnikov

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

N. I. Chkhalo

Institute of Physics of Microstructures RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 607680, Nizhny Novgorod

D. B. Radishchev

Institute of Applied Physics RAS

Email: smertin_ruslan@ipmras.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

References

  1. http://elcompbase.ru/news/38/.
  2. Choksi N., Pickard D.S., McCord M., Pease R.F.W. // J. Vac. Sci. Technol. B. 1999. V. 17. P. 3047. https://doi.org./10.1116/1.590952
  3. Chkhalo N., Polkovnikov V., Salashchenko N., Toropov M. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2017. V. 35. P. 062002. https://doi.org/10.1116/1.4995369
  4. Chkhalo N.I., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Toropov M.N. // Proc. SPIE. 2016. V. 10224. P. 102241O. https://doi.org/10.1117/12.2267125
  5. Chen Y., Shroff Y. // Proc. SPIE. 2006. V. 6151. P. 1512D. https://doi.org./10.1117/12.655113
  6. Nix W.D. // Metall. Trans. A. 1989. V. 20. № 11. P. 2217. https://doi.org./10.1007/BF02666659
  7. Гофман Р.У. Физика тонких пленок. Т. 3. М.: Мир, 1968.
  8. Андреев С.С., Клюенков Е.Б., Мизинов А.Л., Полковников В.Н., Салащенко Н.Н., Суслов Л.А., Чернов В.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2005. № 2. С. 45.
  9. https://static.chipdip.ru/lib/051/DOC013051769.pdf.
  10. Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Svechnikov M.V., Chkhalo N.I. // Physics-Uspekhi. 2020. V. 63. Iss. 1. P. 83. https://doi.org./10.3367/UFNe.2019.05.038623
  11. Svechnikov M. // J. Appl. Crystallogr. 2020. V. 53. Iss. 1. P. 244. https://doi.org./10.1107/S160057671901584X
  12. Гарахин С.А., Забродин И.Г., Зуев С.Ю., Каськов И.А., Лопатин А.Я., Нечай А.Н., Полковников В.Н., Салащенко Н.Н., Цыбин Н.Н., Чхало Н.И. // Квантовая электроника. 2017. Т. 47. № 4. С. 385.
  13. Garakhin S.A., Chkhalo N.I., Kas’kov I.A., Lopatin A.Ya., Malyshev I.V., Nechay A.N., Pestov A.E., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Svechnikov M.V., Tsybin N.N., Zabrodin I.G., Zuev S.Yu. // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. Iss. 6. P. 063103. https://doi.org./10.1063/1.5144489
  14. Stoney G.G. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1909. V. 82. P. 172. https://doi.org./10.1098/rspa.1909.0021
  15. Brenner A., Senderoff S. // J. Res. Nat’l. Bur. Stand. 1949. V. 42. P. 105.
  16. Добрынин А.В. // Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23. № 18. С. 32.
  17. http://www.lao.cz/data/ke-stazeni/datasheet-newview-7300-d838.pdf
  18. Chkhalo N.I., Salashchenko N.N., Zorina M.V. // Rev. Sci. Instrum. 2015. V. 86. Iss. 1. P. 016102. https://doi.org./10.1063/1.4905336
  19. Takahashi H., Nishiguchi A., Nagata H., Kataoka H., Fujishima M. // Thin Solid Films. 1996. V. 281. P. 348. https://doi.org./10.1016/0040-6090(96)08631-2
  20. Condon J.B., Schober T. // J. Nucl. Mater. 1993. V. 207. P. 1. https://doi.org./10.1016/0022-3115(93)90244-S

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (126KB)
3.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 Р.М. Смертин, М.М. Барышева, С.А. Гарахин, М.В. Зорина, С.Ю. Зуев, В.Н. Полковников, Н.И. Чхало, Д.Б. Радищев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».