ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы измерения оптических констант из "Зеркальная рентгеновская оптика " Промежуточное положение области мягкого и ультра-мягкого рентгеновского излучения, лежащей между достаточно хорошо изученными областями — жесткой рентгеновской и вакуумной ультрафиолетовой, делает возможным применение широко известных. методов определения оптических констант, какими являются в области жестких рентгеновских лучей метод пропускания и в областях видимой и ультрафиолетовой измерение угловых зависимостей коэффициента отражения. Причем методы пропускания и измерения спектральных зависимостей коэффициента отражения существенным образом используют соотношения Крамерса—Кронига. [c.20] Но применение метода измерения пропускания в мягкой рентгеновской области связано с рядом трудностей сложностью приготовления тонких слоев исследуемых материалов равномерной толщины, отличием свойств тонких пленок от свойств массивного материала, сложностью точного измерения толщины пленок. Все это значительно осложняет точное определение оптических констант методом пропускания при длинах воли, больших единиц нанометров. Отметим также, что метод измерения пропускания вообще неприемлем для монокристаллов и соединений, из которых не могут быть приготовлены тонкие пленки. [c.20] Перейдем к рассмотрению методов определения оптических постоянных, основанных на измерении коэффициентов отражения. [c.21] Первый метод измерения оптических постоянных использует угловые зависимости коэффициентов отражения в области полного внешнего отражения. Параметры у и б подбираются так, чтобы экспериментальная кривая наилучшим образом описывалась формулой Френеля (1.7). Этот метод оказывается наиболее удобным при использовании упрощенной формулы Френеля (1.11), которая, как было показано на рис. 1.1, дает семейство кривых R х) при различных у х = 0/0с, у == у/б). Для мягкой рентгеновской области он использовался в ряде работ [15, 17, 46]. Считая, что погрешность экспериментальных данных не выходит за пределы 2 %, авторы работы [16] оценивают точность определения у/б таким методом 10 %. Заметим, что использование упрощенной формулы Френеля (1.11) ограничено, так как предполагает малое поглощение и малые углы падения. [c.21] Отметим, что при снятии спектра поглощения и оптимальной толщине образца (А///)шах = Ay/V. т. е. чувствительность несколько выше. Таковы общие закономерности, которые необходимо учитывать при постановке экспериментов, связанных с использованием спектров отражения для анализа тонкой структуры спектров поглощения. [c.24] Новые возможности экспериментального определения оптических констант связаны с измерением отражения от многослойных интерференционных систем (МИС), в изготовлении которых в последние годы достигнут значительный прогресс (см. гл. 4 и приложение III). В основе этого способа определения оптических постоянных лежит измерение угловой зависимости отражения МИС вблизи угла 0ь, определяемого условием Вульфа—Брэгга, в необходимом интервале энергии рентгеновского излучения. По результатам этих измерений строятся аналогичные расчетные зависимости (метод расчета см. в гл. 4), в которых используются значения 63, Уг, ух, определенные. с достаточной точностью. Подбором искомого значения 6 i добиваются совпадения расчетной и экспериментальной зависимостей. Таким способом авторами работ [37, 66] с использованием многослойной структуры Ti—С получена дисперсия константы б для Ti в районе /(-края поглощения. [c.24] Полученная кривая б б Е) полностью совпала с рассчитанной по теории Крамерса—Либермана [40], учитывающей релятивистские эффекты. [c.24] Еще одна возможность определения б по отражению от МИС связана с точным измерением угла Вульфа—Брегга с учетом поправки на преломление, которая становится заметной при малых углах 0ь. Измерения б таким способом в жесткой рентгеновской области были описаны недавно в работе [52]. [c.25] Подводя итоги рассмотрения экспериментальных методов измерения оптических постоянных б и у, обратимся к сравнительной оценке результатов, полученных этими методами. В работах [14, 15] проведено сравнение значений коэффициентов поглощения р (или постоянной у), полученных методом отражения и по поглощению. [c.25] Сопоставление кривых 1п р = / (1п к-), построенных по результатам применения трех описанных выше методов, которое проведено в работе [14] для ряда веществ, показывает, что они согласуются между собой. Некоторые расхождения можно объ яснить тремя основными причинами. [c.25] Первой из них является окисление поверхности, которое сказывается на результатах метода отражения. Как будет показано далее, глубина проникновения мягкого рентгеновского излучения очень мала и составляет для различных материалов единицы или десятки нанометров. Поэтому метод измерения отражения оказывается очень чувствительным к состоянию поверхностного слоя. Например, для А1 толщина окисной пленки на поверхности может достигать 10 нм, что и приводит к завышению значения коэффициента отражения. [c.25] Второй причиной наблюдаемого расхождения может быть отмеченное в работах [23, 68] уменьшение плотности вещества у поверхности, которое также сказывается на значении коэффициента отражения. [c.25] Наконец, третьей причиной может быть ошибка в определении толщины пленок при вычислении по поглощению. [c.25] Остановимся на еще одном существенном для измерения оптических констант обстоятельстве — влиянии шероховатости поверхности на отражение. Подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующем параграфе, здесь же обратим внимание на необходимость учета этого фактора при измерении оптических констант по коэффициенту отражения. В работе [12] с учетом шероховатости поверхности по угловым зависимостям коэффициента отражения были определены оптические константы вольфрама и углерода в области длин волн 1,7—4,4 нм (табл. 1.1). Шероховатость поверхности образцов зеркал составляла 0,6 нм для зеркала из углерода и 2,0 нм для зеркала из вольфрама. Данные табл. 1.1 свидетельствуют, что учет шероховатости для зеркала из вольфрама вносит существенные поправки в значения оптических констант. [c.25] В заключение обратим внимание на таблицы приложения II, содержащие экспериментальные данные о значениях оптических постоянных для ряда материалов, наиболее часто используемых в качестве покрытий для рентгеновской зеркальной оптики. [c.25] Вернуться к основной статье