EN
07.07.2017

Сотрудники лаборатории нанооптики и метаматериалов физического факультета МГУ впервые продемонстрировали возможность создания элементов рентгеновской оптики при помощи аддитивных технологий

Ученые физического факультета МГУ продемонстрировали результаты работы по созданию и исследованию полимерных линз для фокусировки рентгеновского излучения. О своей работе сотрудники факультета написали в статье, которая была опубликована в журнале OPTICS EXPRESS Американского оптического общества (OSA) .

РЭМ изображения изготовленных полимерных составных преломляющих линз. Верхнее изображение – сечение изготовленной полимерной линзы, нижнее- изображение одиночной линзы.

Данные линзы представляют собой двояковогнутые параболоиды вращения с рекордно малым радиусом кривизны в 5мкм.

«Для того, чтобы изготовить объект такой сложной формы с высокой точностью, был применен метод двухфотонной лазерной литографии или метод прямой лазерной записи, позволяющий создавать трехмерные структуры с разрешением до 100 нм. Такая установка работает как 3D принтер на наномасштабах, позволяя создавать сколь угодно сложные структуры для нанооптики, микрофлюидики, а также тканевой инженерии. На данный момент в России существует всего лишь три установки двухфотонной лазерной литографии, одна из которых была создана учеными из МГУ», - поясняет соавтор статьи, аспирант кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Ксения Абрашитова.

Изготовленные полимерные линзы исследовались на установке Synchrotron LIKE в БФУ имени Канта, а также проходили проверку на устойчивость к рентгеновскому излучению на одной из станций синхротрона PETRA- III в научном центре DESY в Гамбурге.

Рентгеновская микроскопия активно применяется в настоящее время. С ее помощью можно изучать строение образцов, непрозрачных для света оптического диапазона. Кроме того, данный метод позволяет добиться высокого разрешения, не требуя вакуума и металлизации образца, как в случае электронной микроскопии. Перечисленные преимущества делают рентгеновскую микроскопию уникальным методом, позволяющим получить структуру образца без его разрушения, что особенно важно для хрупких образцов для задач биологии и медицины. Для фокусировки рентгеновского излучения необходимы эффективные фокусирующие элементы рентгеновской оптики. 

Модель одиночной полимерной преломляющей линзы

«В настоящее время наиболее широко используются поликристаллические бериллиевые линзы, однако они обладают рядом существенных недостатков. Во-первых, использование подобных линз в виду наличия внутренней поликристаллической структуры приводит к диффузному рассеянию и образованию спеклов, что приводит к искажению изображения и ухудшению возможного разрешения. Во-вторых, в виду того, что для наилучшего разрешения линзы должны обладать как можно меньшим радиусом кривизны, а современные технологии не позволяют создавать бериллиевые линзы с радиусом кривизны менее 50 мкм, их разрешение ограничено пределом в 100нм. Новые полимерные линзы, созданные российскими учеными, не только обладают малым радиусом кривизны (что позволяют с их помощью добиться лучшей фокусировки излучения, вплоть до 50 нм), но и являются “рентгено-аморфными”, то есть не дают диффузного рассеяния и не искажают изображение. Помимо этого, созданные линзы являются более дешевыми и простыми в изготовлении», - заключила Ксения Абрашитова.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из БФУ им. И. Канта.


Пресс-служба физического факультета МГУ