зонная пластинка Френеля иначе зонная пластинка (англ. Fresnel zone plate) — система чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрических колец (зон) с определенными шириной и диаметром, предназначенная для фокусировки излучения по законам волновой оптики.

Описание

Широкий круг задач рентгеновской дифракции и спектроскопии (например, XAFS, см. тонкая структура спектров поглощения рентгеновских лучей) требует высокой локальной чувствительности. Это особенно важно, когда информацию о пространственном распределении химических элементов или их степени окисления нельзя получить стандартными методами электронной микроскопии

Однако рентгеновские лучи практически невозможно фокусировать обычными линзами, поскольку показатель преломления рентгеновских лучей в различных прозрачных для них средах примерно одинаков и очень мало отличается от единицы. Чтобы сфокусировать рентгеновский луч до диаметра ~10 нм используют волновые свойства излучения и законы Гюйгенса–Френеля распространения волнового фронта.

Зонная пластинка Френеля, как и обыкновенная линза, фокусирует параллельный пучок излучения в точку — фокус. У зонной пластинки есть один основной фокус и бесконечное количество побочных фокусов. Разность хода волн от соседних открытых зон до основного фокуса равна длине волны излучения. Фокусировка осуществляется за счет того, что волны от открытых зон приходят в фазе именно в точку фокуса, где происходит их интерференция. Для того чтобы удовлетворить данному условию, необходимо, чтобы радиусы светлых колец были равны

,

где  — порядковый номер кольца,  — длина волны излучения,  — фокусное расстояние. Расстояние до основного фокуса зависит от длины волны падающего излучения и определяется по формуле

,

где  — диаметр линзы,  — ширина последнего непрозрачного кольца,  — длина волны излучения. Расстояния до остальных фокусов определяются как

где  — целые числа. Разрешение зонной пластинки определяется критерием Релея и приблизительно равно  (точнее 1,22 ).

Иллюстрации

Принципиальная схема рентгеновского микроскопа, построенного на зонных пластинках Френеля
Принципиальная схема рентгеновского микроскопа, построенного на зонных пластинках Френеля [4].

Авторы

  • Гуда Александр Александрович
  • Солдатов Александр Владимирович

Источники

  1. Фетисов Г. В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. — М.: Физматлит, 2007. — 501 с.
  2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. 3-е изд. — М.: Физматлит, 2006. — 792 с.
  3. Günther S., Kaulich B., Gregoratti L., Kiskinova M. // Prog. Surf. Sci. 2002. V. 70. P. 187–260.
  4. Chao Weilun, Harteneck B.D. et al. // Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy IPAP Conf., 2006. Series 7. P. 4–6.
  5. Attwood D. Soft X-rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications. — Cambridge University Press, 1999. — 540 p.

Напишите нам