Выпуски

 / 

2018

 / 

том 16 / 

выпуск 4

 



Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

V. M. Kolomiets, S. M. Kravchenko, I. M. Kononenko, A. G. Ponomarev, V. A. Rebrov, and S. V. Kolinko
«Construction of X-Ray Optics Elements with a Proton-Beam Lithography»
0645–0655 (2018)

PACS numbers: 07.85.Fv, 41.50.+h, 61.05.-а, 68.55.J-, 81.15.Cd, 81.16.Nd, 82.80.Yc

Метод рентгеновской фазово-контрастной визуализации как метод исследования структуры объектов является чрезвычайно перспективным с точки зрения практического применения, особенно в области медицины. Но для реализации этого метода требуется значительная степень когерентности рентгеновского излучения. Создание интерферометра Тальбота на основе рентгеновских фазовых дифракционных решёток даёт возможность работать с полихроматическим излучением рентгеновской трубки. Это позволяет избежать использования дорогостоящего научного оборудования, например синхротрона, и значительно ускоряет широкое применение этого метода. Обычно модельными фазовыми решётками являются решётки на основе кремния с гальванически осаждённым золотом, так как золото имеет достаточно высокую плотность и большое значение массового коэффициента поглощения рентгеновского излучения. Поскольку золото — достаточно дорогой материал, то в качестве поглощающего материала можно использовать висмут, который значительно дешевле и несущественно ухудшает физико-технические характеристики фазовых дифракционных решёток. В работе предложена методика изготовления решёточных структур на основе монокристаллического кремния с поглощающим материалом висмутом с помощью протонно-лучевой литографии. Экспонирование протонным пучком отдельных участков образцов с предварительно нанесённым положительным фоторезистом ПММА необходимо для проведения следующих этапов процесса изготовления фазовых решёток — вытравливания облучённых областей и гальванопластики. В результате проведённых экспериментов были получены опытные образцы решёточных структур высотой около 15 мкм, периодом 85 мкм и скважностью 0,4. Для исследования структуры и высоты образцов использовался метод растровой электронной микроскопии.

Keywords: x-ray phase-contrast imaging, x-ray phase diffraction grating, phase proton-beam lithography, magnetron sputtering, resistant material PMMA, exposure, etching, electroplating


References
1. C. David, J. Bruder, T. Rohbeck, C. Grunzweig, C. Kottler, A. Diaz, O. Bunk, and F. Pfeiffer, Microelectronic Engineering, 84: 1172 (2007). https://doi.org/10.1016/j.mee.2007.01.151
2. F. Zernike, Physica Part I, 9: 686 (1942). https://doi.org/10.1016/S0031-8914(42)80035-X
3. R. Fitzgerald, Phys. Today, 53, No. 7: 23 (2000). https://doi.org/10.1063/1.1292471
4. A. Momose, Opt. Express, 11, No. 19: 2303 (2003). https://doi.org/10.1364/OE.11.002303
5. F. Pfeiffer, T. Weitkamp, O. Bunk, and C. David, Nature Phys., 2: 258 (2006). https://doi.org/10.1038/nphys265
6. D. Noda, M. Tanaka, K. Shimada, W. Yashiro, A. Momose, and T. Hattori, Microsyst. Technol., 14: 1311 (2008). https://doi.org/10.1007/s00542-008-0584-5
7. J. Als-Nielsen and D. McMorrow, Elements of Modern X-Ray Physics (Chichester: Wiley: 2011). https://doi.org/10.1002/9781119998365
8. F. Watt, M. B. H. Breese, A. A. Bettiol, and J. A. Van Kan, Materials Today, 10, No. 6: 20 (2007). https://doi.org/10.1016/S1369-7021(07)70129-3
9. C. Udalagama, A. A. Bettiol, and F. Watt, Phys. Rev. B, 80: 224107 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.224107
10. V. N. Kolomiyets, I. N. Kononenko, S. N. Kravchenko, M. I. Zakharets, V. Yu. Storizhko, V. I. Vozny, A. N. Buhay, And A. Yu. Devizenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 6: 815 (2016) (in Russian). https://doi.org/10.15407/mfint.38.06.0815
11. H. W. Ro, Y. Ding, and H.-J. Lee, J. Vac. Sci. Technol., 24, No. 6: 2973 (2006). https://doi.org/10.1116/1.2387157
12. A. G. Ponomarev, A. S. Lapin, S. V. Kolin'ko, V. A. Rebrov, V. O. Zhurba, M. V. Petrovskiy, V. N. Kolomiets, and S. N. Kravchenko, J. Nano- Electron. Phys., 9, No. 6: 06010 (2017) (in Russian). https://doi.org/10.21272/jnep.9(6).06010
13. J. A. Van Kan, A. A. Bettiol, and S. Y. Chiam, Nucl. Instr. and Meth. B, 260: 460 (2007). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.02.063
14. O. M. Buhay, A. A. Drozdenko, M. I. Zakharets, I. G. Ignat'ev, A. B. Kramchenkov, V. I. Miroshnichenko, A. G. Ponomarev, and V. E. Storizhko, Physics Procedia, 66: 166 (2015). https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.05.022
15. A. A. Ponomareva, Kvadrupol'nyye Zondoformiruyushchie Sistemy So Svobodnymi Parametrami Fokusiruyushchikh Poley [Quadrupole Probe-Forming Systems with Free Parameters of Focusing Fields] (Thesis of Disser. for Cand. Phys.-Math. Sci.) (Sumy: 2013) (in Russian).
16. J. A. Van Kan, T. C. Sum, T. Osipowicz, and F. Watt, Nucl. Instr. and Meth. B, 161: 366 (2000). https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00862-9
Creative Commons License
Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
©2003—2020 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.

Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение