Японские физики разработали рентгеновское зеркало из монокристаллического ниобата лития, которое обладает способностью к изменению формы. Благодаря применению таких гибких зеркал, ученые смогут ускорить проведение экспериментов.
Работа с рентгеновским излучением существенно сложнее, чем с видимым. Для изменения направления рентгеновского пучка или его фокусировки требуются сложные системы. Рентгеновская оптика сформировалась как отдельная прикладная область, поскольку она решает уникальные задачи.
Рентгеновские лучи почти не отклоняются при прохождении через вещество, а свободно проходят сквозь него. В противном случае они значительно поглощаются и рассеиваются. Чтобы влиять на путь рентгеновского луча и фокусировать его, ученым приходится создавать многослойные структуры или линзы с воздушными полостями.
Ученым удалось получить монокристалл ниобата лития (соединение LiNbO3, LN) рентгеновское зеркало обладает свойством легкой деформации. Ниобат лития, являясь пьезоэлектрическим материалом, изменяет свою форму под воздействием электрического напряжения. Благодаря этому новому зеркалу, можно оперативно и существенно корректировать размер рентгеновского пучка. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Теперь исследователи получили возможность регулировать размер луча от 200 нанометров до 683 микрометров, увеличивая его в 3400 раз. Это позволяет сначала выполнить общий анализ образца, а затем детально изучить интересующие участки. В стандартных условиях для достижения аналогичного результата потребовалось бы перемещение образца и корректировка системы линз, что существенно усложняет процедуру.
Ранее уже создавались деформируемые зеркала, однако они включали в себя как минимум два материала. Для каждого слоя в такой конструкции необходимо отдельное управление размером пучка, что не позволяет добиться качественной фокусировки излучения. Зеркало, изготовленное из одного материала, упрощает и ускоряет процесс фокусировки пучка для исследователей.
Но в ниобате лития по-прежнему наблюдаются два слоя. Этот материал обладает уникальной особенностью: при длительном держать при высокой температуре, изменится его поляризационная структура на половину толщины нагреваемого кристалла. Из-за этого две области зеркала деформируются по разному, когда к ним прикладывают напряжение. Этот эффект дал ученым создать биморфную структуру для зеркала без необходимости склеивать части зеркала.
«Нами было разработано зеркало, толщиной всего 0,5 миллиметра. Этот результат, как предполагается, существенно увеличит возможности проведения экспериментов с использованием синхротронного рентгеновского излучения. Данные характеристики позволяют использовать его не только для рентгеновских лучей, но и в других областях, например для мощных промышленных лазеров», — объяснил Такао Иноуэ ( Takato Inoue), первый автор исследования.