Когерентная рентгеновская оптика и методы на ее основе для высокоэнергетичных дифракционно ограниченных источников

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-72-30009

НазваниеКогерентная рентгеновская оптика и методы на ее основе для высокоэнергетичных дифракционно ограниченных источников

Руководитель Снигирев Анатолий Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" , Калининградская обл

Конкурс №33 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными 2019_33

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые слова источники синхротронного излучения 4-го поколения, когерентная составная преломляющая оптика, высокоэнергитические и высококогерентные дифракционно ограниченные источники рентгеновского излучения, методы диагностики источника, методы транспортировки и формирования пучков рентгеновского излучения, установки класса Мегасайенс, экспериментальные станции, рентгеновские методы исследования, томография, высокие энергии, фазовый контраст,трансфокатор,интерферометр, фокусируемый пучок, рентгеновский лазер на свободных электронах .

Код ГРНТИ29.19.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сегодня Россия принимает активное участие в масштабных международных научных проектах: является полноправным участником Европейского Центра Синхротронного излучения (ESRF, Франция) и Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах EU-XFEL (European X-ray Free Electron Laser) в Германии, который на сегодняшний день является самым ярким в мире. Сейчас усилия ведущих российских и зарубежных научных групп направлены на разработку и создание синхротронных источников 4-го поколения с предельно малым эмиттансом и высокой яркостью. Строительство синхротронных источников в России планируется на основе самой современной и дифракционно-ограниченной электронно-оптической системе с высокой энергией пучка - 6 ГэВ, что позволит получать полностью когерентный пучок рентгеновского излучения. Однако, несовершенство используемых в настоящий момент подходов диагностики, мониторинга и управления параметрами рентгеновского пучка не позволят в полной мере раскрыть и использовать весь потенциал новых источников. Современные исследовательские методики требуют высокой пространственно-временной стабильности потока рентгеновского излучения максимальной мощности, а также возможности его прецизионного мониторинга и контроля на всем пути начиная от канала выхода излучения (front-end). Стабильность пучка СИ также определяется успешностью решения задачи обеспечения высокой тепловой и радиационной стойкости используемой оптики при высоких энергиях и плотностях потока излучения. Становится очевидно, что данная проблема также затрагивает и существующие исследовательские методики, большая часть которых не сможет в полной мере раскрыть возможности источников 4-го поколения из-за ограничений рентгенооптических элементов. В рамках выполнения проекта будет разработан комплексный подход для максимально эффективной передачи рентгеновского излучения от источника к исследовательским станциям с сохранением его когерентных свойств, адаптации параметров рентгеновского излучения под научные задачи, усовершенствование и разработка новых методик исследования для раскрытия потенциала высокоэнергетичных и высококогерентых дифракционно-ограниченных синхротронных источников 4-го поколения в полной мере. Проект будет направлен на решение задачи создания методов и подходов диагностики, транспорта и подготовки пучка с сохранением его когерентных свойств для выведения новых российский синхротронных источников на более высокий уровень по сравнению уже существующими и строящимися источникам и разработка феноменологических моделей и экспериментальное исследование эффектов дифракционных потерь, многократного рассеяния рентгеновского излучения на ультра-дисперсных средах, аномальных оптических эффектов на краях поглощения, а также распространения и взаимодействия высокоэнергетического, когерентного рентгеновского излучения с микро- и нано- структурой материалов оптических элементов. Благодаря использованию преломляющей оптики уже на выходе излучения (front-end) высокоэнергетического дифракционно-ограниченного источника, синхротроны 4-го поколения будут выведены на качественно новый уровень. Применение данного вида оптики на высокоэнергетическом синхротронном источнике позволяет снизить поглощение излучения объектами, проводить неинвазивные исследования живых и биологических объектов, исследовать большие объемы материалов и анализировать их внутреннюю микро- и нано- структуру в режиме высокоразрешающей когерентной рентгеновской микроскопии. Такой комплексный “когерентный” подход (новые когерентные источники, когерентная оптика и когерентные методы) позволит существенно выделить новые Российские синхротронные источники из уже существующих проектов и строящихся источников, расширит спектр возможностей Российских уникальных научных установок класса «мегасайенс», крупных исследовательских инфраструктур на территории России, обеспечивающих доступ к новым компетенциям и ресурсам исходя из национальных интересов Российской Федерации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Нарикович А, Поликарпов М, Баранников А, Климова Н, Лушников А, Лятун И, Буренков Г, Зверев Д, Панормов И, Синицин А, Снигирева И, Снигирев А. CRL-based ultra-compact transfocator for X-ray focusing and microscopy JOURNAL OF SYNCHROTRON RADIATION, Том: 26 Стр.: 1572-1581 Часть: 5 (год публикации - 2019)
10.1107/S1600577519005708

2. Лятун С, Зверев Д, Ершов П, Лятун И, Коновалов О, Снигирева И, Снигирев А. X-ray reflecto-interferometer based on compound refractive lenses JOURNAL OF SYNCHROTRON RADIATION, Том: 26 Стр.: 1572-1581 Часть: 5 (год публикации - 2019)
10.1107/S1600577519007896

3. Чумаков А. П. ,Напольский К. С. ,Петухов А. В. , Снигирев А.А. ,Снигирева И.И. , Росляков И. В., Григорьев С.В. High-resolution SAXS setup with tuneable resolution in direct and reciprocal space: a new tool to study ordered nanostructures Journal of Applied Crystallography, Том: 52(5) Стр.: 1095-1103 (год публикации - 2019)
10.1107/S1600576719011221

4. Поликарпов М., Буренков Г., Снигирева И., Снигирев A., Циммерман C., Чанко К., Брокхаузере С. и Шнейдер T. Visualization of protein crystals by high-energy phase-contrast X-ray imaging Acta Crystallographica Section D: Structural Biology, Том: 75 Стр.: 947-958 (год публикации - 2019)
10.1107/S2059798319011379

5. Федотенко Т., Дубровинский Л., Априлис Г., Коемец Е., Снигирев А., Снигирева И., Баранников А., Ершов П., Кова Ф., Ханфланд М., Дубровинская, Н. Laser heating setup for diamond anvil cells for in situ synchrotron and in house high and ultra-high pressure studies Review of Scientific Instruments, Том: 90(10) Стр.: 104501 (год публикации - 2019)
10.1063/1.5117786

Публикации

1. Лятун И., Ершов П., Снигирева И., Снигирев А. Impact of beryllium microstructure on the imaging and optical properties of X-ray refractive lenses Journal of Synchrotron Radiation, 27, 44-50 (год публикации - 2020)
10.1107/S1600577519015625

2. Медведская П., Лятун И., Поликарпов М., Шевырталов С., Снигирева И., Юнкин В., Снигирев А. Diamond refractive micro-lenses for full-field X-ray imaging and microscopy produced with ion beam lithography Optics Express, 28(4):4773-4785 (год публикации - 2020)
10.1364/OE.384647

3. Зверев Д., Снигирева И., Кон В., Кузнецов С., Юнкин В., А. Снигирев X-ray phase-sensitive imaging using a bilens interferometer based on refractive optics Optics Express, 28, 21856-21868 (год публикации - 2020)
10.1364/OE.389940

4. Коробенков М., Киселёва Т. Fractal geometry of the fatigue fracture surface of the ZTA composites Journal of Physics: Conference Series, 1459 012005 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1459/1/012005

5. Зверев Д., Снигирева И., Снигирев А. Beam-shaping elements based on X-ray refractive optics: theory, modeling, experiment. Proceedings of SPIE, 114910N (год публикации - 2020)
10.1117/12.2568395

6. Медведская П., Лятун И., Шевырталов С., Поликарпов М., Снигирева И., Юнкин В., Снигирев А. Ion beam lithography for coherent x-ray optics application Proceedings pf SPIE, 1149111 (год публикации - 2020)
10.1117/12.2568427

7. Лятун С., Лятун И., Зверев Д., Коновалов О., Снигирева И., Снигирев А. Refractive optics based on X-ray reflecto-interferometry Proceedings of SPIE, 114910N (год публикации - 2020)
10.1117/12.2567988

8. Воеводина М., Лятун С., Баранников А., Лятун И., Снигирева И., Снигирев А. X-ray interferometry technique using X-ray microfocus laboratory source Proceedings of SPIE, 114920L (год публикации - 2020)
10.1117/12.2568499

9. Лятун И., Лятун С., Снигирева И., Снигирев А. The influence of internal beryllium microstructure and impurities on the CRL X-ray optical properties AIP Conference Proceedings, 2299, 060015 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0030440

10. Нарикович А., Зверев Д., Баранников А., Лятун И., Понормов И., Синицын А., Снигирев А. Metrological approach for diagnostics of X-ray refractive lenses AIP Conference Proceedings, 2299, 060006 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0031371

11. Медведская П., Лятун И., Поликарпов М., Снигирева И., Юнкин В., Снигирев А. Diamond micro-CRL for coherent X-ray imaging and microscopy AIP Conference Proceedings, 2299, 060011 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0030736

12. Воеводина М., Лятун С., Баранников А., Лятун И., Зверев Д., Снигирева И., Снигирев А. X-ray reflecto-interferometer based on compound refractive lenses for thin-films study AIP Conference Proceedings, 2299, 060012 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0031390

13. Климова Н., Ефанов O., Снигирев А. Predicting glitches of Intensity in single-crystal diamond CRLs AIP Conference Proceedings, 2299, 060016 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0030507

14. Зверев Д., Снигирева И., Кузнецов С., Юнкин В., Снигирев А. X-ray phase-contrast imaging technique based on a bilens interferometer AIP Conference Proceedings, 2299, 060013 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0031282

15. Зверев Д., Снигирева И., Кузнецов С., Юнкин В., Снигирев А. Beam-shaping refractive optics for coherent X-ray sources AIP Conference Proceedings, 2299, 060004 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0031372

Публикации

1. Войда П., Кшевецкий С., Лятун И. High-accuracy computation of hard X-ray focusing and imaging for refractive optics JOURNAL OF SYNCHROTRON RADIATION, том - 28, часть/выпуск - 3, страницы - 741-755 (год публикации - 2021)
10.1107/S1600577521001880

2. Воеводина M. A., Лятун С. С., Баранников A. A., Лятун И.И., Снигирева И.И., Снигирев А.А X-ray Reflecto-Interferometry Technique Using a Microfocus Laboratory Source JOURNAL OF SURFACE INVESTIGATION: X-RAY, SYNCHROTRON AND NEUTRON TECHNIQUES, номер - 1, том - 15, страницы - 39-45 (год публикации - 2021)
10.1134/S1027451021010158

3. Воеводина М.А., Лятун С.С., Зверев Д.А., Баранников А.А., Лятун И.И., Снигирева И.И., Снигирев А.А. X-ray interferometry technique for thin-films study using an x-ray microfocus laboratory source Proceedings of SPIE, EUV and X-ray Optics, Sources, and Instrumentation, том - 11776; номер статьи - 1177609 (год публикации - 2021)
10.1117/12.2589495

4. Климова Н.Б., Ефанов О., Снигирева И.И., Снигирев А.А. Determination of the Exact Orientation of Single-Crystal X-ray Optics from Its Glitch Spectrum and Modeling of Glitches for an Arbitrary Configuration Crystals, том - 11; часть - 5; страницы - 504 (год публикации - 2021)
10.3390/cryst11050504

5. Медведская П.Н., Лятун И.И., Голубенко К.М, Юнкин В.А., Снигирева И.И., Снигирев А.А. X-ray refractive glass microlenses produced by ion beam lithography Proceedings of SPIE, EUV and X-ray Optics, Sources, and Instrumentation, том - 11776; номер статьи - 117760I (год публикации - 2021)
10.1117/12.2589310

6. Зверев Д.А., Воеводина М.А., Лятун С.С., Снигирева И.И., Снигирев А.А. Thin layer imaging approach by X-ray amplitude splitting interferometer based on compound refractive lens Proceedings of SPIE, EUV and X-ray Optics, Sources, and Instrumentation, том - 11776; номер статьи - 117760A (год публикации - 2021)
10.1117/12.2589584

7. Баранников А., Шевырталов С., Зверев Д., Нарикович А., Синицин А., Панормов И., Снигирева И., Снигирев А. Laboratory complex for the tests of the X-ray optics and coherence-related techniques Proceedings of SPIE, EUV and X-ray Optics, Sources, and Instrumentation, том - 11776; номер статьи - 117760D (год публикации - 2021)
10.1117/12.2582687

8. Шевырталов С., Баранников А., Палуянов Ю., Хоряков А., Борздов Ю., Сергеев И., Ращенко С., Анатолий С. Synthetic single crystal diamonds for X-ray optics Proceedings of SPIE, EUV and X-ray Optics, Sources, and Instrumentation, том - 11776; номер статьи - 117760G (год публикации - 2021)
10.1117/12.2589702

9. Сороковиков М.Н., Зверев Д.А., Юнкин В.А., Кузнецов М.Н., Снигирева И.И., Снигирев А.А. High-resolution phase-sensitive x-ray imaging technique based on the bilens system in an advanced optical layout Proceedings of SPIE, X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods, том -11839; номер статьи - 118390I (год публикации - 2021)
10.1117/12.2595017

10. Зверев Д., Снигирева И., Сороковиков М., Юнкин В., Кузнецов С., Снигирев А. Coherent X-ray beam expander based on a multilens interferometer Optics Express, том - 29, выпуск - 22, страницы - 35038-35053 (год публикации - 2021)
10.1364/OE.434656

11. Зверев Д. А., Снигирева И. И., Снигирев А. А. X-ray refractive axicon lens for advanced synchrotron sources Proceedings of SPIE, Advances in X-Ray/EUV Optics and Components XVI, том - 11837; номер статьи - 1183702 (год публикации - 2021)
10.1117/12.2594507

12. Артюкова Н., Аникеев С., Промахов В., Коробенков М. The Effect of Cobalt on the Deformation Behaviour of a Porous TiNi-Based Alloy Obtained by Sintering Materials, номер - 14, том - 24, номер статьи - 7584 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14247584