В новейшей истории российской науки зафиксировано значимое достижение: Институт физики микроструктур РАН, действующий как филиал Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова (ИПФ РАН), представил экспериментальный стенд-прототип для создания лазерно-плазменного источника рентгеновского излучения следующего поколения, способного работать на длине волны 11,2 нм.
Технологический прорыв: фундамент для промышленного рентгенолитографа
Данная экспериментальная установка служит базой для апробации передовых инженерных решений, необходимых для проектирования и конструирования будущих промышленных рентгенолитографов. Специалистам удалось интегрировать в стенд полный набор ключевых компонентов, составляющих основу для последующих прототипов лазерно-плазменных рентгеновских источников.
Особое внимание уделено системе научной диагностики: тут работают зеркальный брэговский спектрометр, современный спектрограф с высоким разрешением, квантометр для измерения фотоэффектов, ленгмюровские зонды, а также уникальный рентгеновский микроскоп — все они позволяют детально исследовать характеристики образующегося рентгеновского излучения.
Научные основы и уникальные инженерные решения
Разработка теоретической базы для использования ксеноновых мишеней в лазерно-плазменных источниках велась в Отделении физики плазмы и электроники больших мощностей ИПФ РАН. Такой источник обещает быть не только более эффективным, но и безопасным для компонентов установки, благодаря отсутствию потока разрушающих ионов — характерной проблемы альтернативных решений на основе олова.
Важным результатом испытаний стенда стало подтверждение высокой эффективности конверсии энергии. Достигнутый коэффициент преобразования лазерной энергии в рентгеновское излучение составил около 7,5% – результат, сопоставимый с теоретическими моделями идеального горения плазмы. Эксперимент наглядно показал практическую возможность использования мощных лазеров для генерации промышленно значимого рентгеновского потока при работе с ксеноном в непрерывном режиме подачи.
Инновационный лазер: шаг к серийному внедрению
Специально для данного проекта в ИПФ РАН создается твердотельный лазер нового поколения с диодной накачкой, основанный на кристаллах иттрий-алюминиевого граната, легированных иттербием (Yb:YAG). Подобранные характеристики лазерных импульсов рассчитаны на максимальную продуктивность процесса конверсии и полное соответствие требованиям литографических применений. Планируется, что этот инновационный лазер заменит коммерческие маломощные аналоги, обеспечив необходимые мощности и стабильность для длительных ресурсных исследований.
Обновленная установка позволит провести комплексные испытания — от оценки срока службы и надежности сопел до анализа вопросов загрязнений и износа коллектора, что особенно важно для промышленного применения.
Партнёры и поддержка прогресса
Исследования реализуются при непосредственной поддержке Фонда перспективных исследований, Российского научного фонда, а также Передовой инженерной школы «Космическая связь, радиолокация и навигация» Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Тесное сотрудничество этих организаций обеспечивает направления науки всем необходимым для развития критически важных для отрасли российских технологий.
Коллектив авторов и вклад специалистов
В проекте задействованы ведущие российские учёные и конструкторы: А.Н. Нечай, В.Е. Гусева, А.А. Перекалов, С.С. Морозов, В.Н. Полковников, Н.Н. Цыбин, Н.И. Чхало, И.С. Абрамов, С.В. Голубев, Е.Д. Господчиков, А.Г. Шалашов, И.И. Кузнецов, О.В. Палашов. Их совместный труд открывает дорогу к формированию независимой технологической базы в таких востребованных сферах, как микроэлектроника и нанофотоника.
Данное достижение подтверждает высокий научный и инженерный потенциал российских коллективов в области современной прикладной физики. Развитие лазерно-плазменных источников рентгеновского излучения для литографии на основе родных технологий обеспечивает стратегическую независимость страны и даёт стимул дальнейшему прогрессу в высокотехнологичных отраслях.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИПФ РАН.
