В БФУ создали рентгеновскую линзу, "нарушающую" законы дифракции

КАЛИНИНГРАД, 23 ноя — РИА Новости. Сотрудники лаборатории рентгеновской оптики Балтийского федерального университета имени И. Канта успешно испытали новый тип рентгеновской преломляющей линзы – параболический аксикон. Новая линза имеет уникальные оптические свойства, которые позволят выйти далеко за рамки стандартных рентгеновских методов исследований. Результаты исследования опубликованы в научном журнале "Optics Express". 

Современные возможности источников рентгеновского излучения – например, синхротронов и лазеров на свободных электронах (XFEL) – позволяют по-новому решать задачи когерентной рентгеновской оптики. Одна из таких задач – создание методов управления формой пучка, существенно расширяющих потенциал рентгеновских лучей. 

Недавно ученые из БФУ им. И. Канта представили параболический аксикон: новый тип линзы, сочетающий самые интересные свойства синхротронного излучения – яркость, монохроматичность и когерентность. От традиционных линз аксикон отличается тем, что переводит изображение источника не из точки в точку, а формирует узкий пучок на достаточно протяженном расстоянии, "нарушая" законы дифракции. Такие недифрагируемые пучки в обычной оптике видимого света известны как "бесселлевые" пучки. Имя математика и астронома В.Ф. Бесселя связано с созданием обсерватории в бывшем Кенигсберге – ныне Калининграде, где располагается Балтийский федеральный университет.

Параболические аксиконы были созданы в лаборатории рентгеновской оптики при помощи сотрудников инжинирингового центра БФУ им. И. Канта. Затем создатели успешно протестировали линзы на источнике синхротронного излучения в европейском центре синхротронных исследований ESRF (Гренобль, Франция). При изучении оптических свойств таких линз ученые впервые пронаблюдали возможность создания пучков Бесселя и кольцевой фокусировки в рентгеновском диапазоне длин волн с использованием преломляющей оптики. Результаты экспериментов полностью совпали с теоретическими исследованиями: это подтверждает возможность использования преломляющей оптики для преобразования формы рентгеновского пучка.

Новые линзы можно применять в исследованиях, требующих специального кольцевого освещения или протяженных сфокусированных пучков. Или в микроскопии: например, при исследовании различных биологических образцов. Кроме того, параболические аксиконы можно использовать в лучах XFEL.

"Наиболее важное применение рентгеновские аксиконы могут иметь для формирования и транспорта излучения рентгеновских лазеров на свободных электронах (XFEL) для изучения сверхбыстрых физических явлений и исследований в области нелинейной рентгеновской оптики. Самый мощный в мире рентгеновский лазер в Гамбурге уже в этом году принял первых исследователей (в том числе – из России, которая является одним из основных членов мирового проекта по созданию лазера). А мы сегодня продолжаем изучать оптические характеристики, форму и поверхность отдельных элементов линз – как на синхротроне, так и на лабораторном источнике в БФУ. Сейчас наша приоритетная задача – измерение предельного пространственного разрешения в режиме изображающей микроскопии", – комментирует заведующий лабораторией рентгеновской оптики БФУ им. И. Канта Анатолий Снигирев.