Световоды, волноводы, предназначенные для работы с электромагнитными волнами в диапазоне видимого или инфракрасного света, уже давно широко используются для проведения, фильтрации, ограничения, смешения или расщепления лучей света на кристаллах специализированных фотонных чипов. Однако, создание аналогичных элементов, осуществляющих такие же манипуляции с потоками рентгеновских лучей, сопряжено со многими проблемами и трудностями из-за чего данная область находится на ранней стадии ее развития.
Ученые Сара Хоффманн-Арлоб (Sarah Hoffmann-Urlaub) и Тим Солдитт (Tim Salditt) сообщили об успешном изготовлении и испытаниях специализированного чипа, размер которого исчисляется миллиметрами, способного выполнять функцию расщепления потока рентгеновских лучей. Основой этого чипа являются кремниевые каналы в форме вилки, глубина и ширина которых равна десяткам нанометров. А получены эти каналы при помощи комбинации методов электронно-лучевой литографии и химического активно-ионного травления.
Изначально структура каналов чипа была со всей тщательностью рассчитана на компьютере. После изготовления рентгеновский чип был испытан на источнике рентгеновского излучения European Synchrotron Radiation Facility. Эти испытания показали, что входящий луч, пройдя через сеть каналов, расщепляется на несколько лучей с определенными настраиваемыми параметрами, которые покидают пределы чипа через специальные выходные каналы.
После выхода за пределы чипа рентгеновские лучи снова смешиваются и это приводит к появлению традиционной интерференционной картины с вертикальными полосами. Однако, ученым удалось обнаружить в этой картине отклонения от теории, так называемые фазовые вихри, появление которых обусловлено погрешностями технологии изготовления каналов. Однако, во всем остальном распределение интенсивности, фазы и других параметров выходных рентгеновских лучей полностью соответствует теории и ожиданиям ученых.
Вся проделанная учеными работа является еще одним шагом на пути создания так называемой «рентгеновской оптики-на-чипе». Освещение объекта исследований двумя или большим количеством лучей рентгена открывает возможности для новых технологий нано-интерферометрии, которая будет обеспечивать более высокую точность и разрешающую способность, нежели традиционные методы.
Источник: