Зонная пластинка и способ ее изготовления Советский патент 1986 года по МПК G02B5/18 

1.

Изобретение относится к оптико- механической промышленности,.может быть использовано не только в оптике включая область ИК-, вакуумного ультрафиолета и рентгеновского излучения но и при изучении распространения радио- и звуковых волн.

Целью изобретения является: повышение светопропускания и улучшения качества, обеспечение.возможности работы на отраженна, а также упрощение способа.

На фиг. 1 представлен разрез зонной пластины без покрытия; на фиг.2- то же, с покрытием.

Зонная пластина состоит нз непрозрачных,параллельных элементов 1, расположенных по принципу зон Френеля (например, с переменным периодом d. и симметрично относительно первой центральной прозрачной зоны), шириной а , разделенных сквозными промежутками шириной Ъ . Элементы 1 сформированы в мембране 2 из монокристаплического кремния и представляют собой прямоугольные параллелепипеды. Зонная пластина может иметь.отражающее металлическое покрытие 3. Пластинка выполнена таким образом, что мембрана 2, в которой сформированы элементы 1 пластинки, поддерживается опорой 4, выполненной непосредственно из кремниевой пластины одновременно с мембраной и образует с ней единое целое. Выбор толщины мембраны h зависит от вида излучения, которое будут пропускать (фокусировать) через зонную пластинку. Например, для рентгеновского излучения с длиной волны Л 1 нм толщина мембраны должна быть Ь 10 мкм, а нм мкм. Размеры элементов 1 зонной пластинки (ширины последовательных зон Ф енеля) нахо- дятся из ряда , (N/2-l)/f, (/3 -/2)v fД... для случая плоской спадающей волны (аналогична процедура нахождения зон и для случая цилиндрической волны), где f - расстояние от пластинки до точки (линии) наблюдения (френелевский фокус). Высокая параллельность элементов зонной пластинки друг другу определяется строгой параллельностью кристаллографических плоскостей монокристаплического кремния.

Зонная пластинка работает сшедую- щим образом.

42I

Если поместить пластинку в соответствующем месте цилиндрической или плоской электромаг ситной волны, то для излучения с .цлиной волны Д пластинка прикроет все четные зоны, начиная с центральной. Волновой фронт, профильтрованный через зонную пластину, расположенную таким образом, должен давать вдоль некоторых линий,

параллельных элементам зонной пластинки и лежаьцих в плоскости перпендикулярной зонной пластинке, результирующую амплитуду значительно большую, чем при полностью открытом фронте, т.е. данная зонная пластинка ра- бртает подобно цилиндрической линзе с множеством фокусов (фокальных линий). За зонной пластинкой создается сложное волновое поле с множеством

линий повьшшнной освещенности. Возникновение в пространстве подобных линий обусловлено дифракцией падающей волны на сложном экране, который представляет собой зонная пластинка.

В соответствии с способом изготовления зонной пластинки в мембране 2 из монокристаллического кремния с главной плоскостью (ПО) путем ее анизотропного травления через

маску, например из фоторезиста, формируют непрозрачные параллельные элементы 1, расположенные по принципу зон Фрекеля. При этом направление прорезей в маске ориентируют вдоль кристаллографического направления

112) .

Пример 1. Зонная пластинка выполнена из монокристаллического кремния (кремниевой пла стины с главной плоскостью (110)). Пластинка состоит из параллельных элементов, расположенных по принципу зон Френеля (с переменным периодом и симметрично относительно первой центральной прозрачной зоны) пгариной Q, разделенных сквозными промежутками шириной Ь . При длине волны фокусируемого излучения 10 мкм, толщине мембраны мкм и фокусном расстояНИИ пластинки мкм зонная пластинка имеет следующие размеры, мкм: Ь 14, о,2,9, ,3, Каждьй элемент ориентируют вдоль кристаллографического направления tll2l

и выполняют в виде прямоугольного параллелепипеда. Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фоку3

сировкн рентгеновского излучения ( () мкм).

Пример 2. Зонная пластинка для фокусировки излучения с длиной волны /1 1000 мкм (область вакуумного ультрафиолета) выполнен-а аналогично примеру 1. Зонная пластинка имеет следуюгще размеры, мкм: &, 66 (прозрачная зона), Q,13,5 (непрозрачная зона), ,6, ,9. Элементы пластинки сформированы в мембране толщиной мкм.

Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фokycиpoвки вакуумного ультрафиолетового излучения (/ 1000 мкм).

Пример 3. Зонная пластинка для фокусировки инфракрасного излучения с длиной волны ( 1 мкм выполнена аналогично примеру 1, а элементы пластинки покрыты слоем алюминия толщиной мкм. Зонная пластинка имеет следую1чие размеры, мкм: &, 200, , , . Элементы пластинки сформированы в мембране толщиной мкм.

Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фокусировки ИК-из- лучения ( мкм).

Таким образом, зонная пластинка позволяет решить важную проблему зф77041 4

фективной фокусировки излучения, особенно в области 0,1-100 нм.

Формула изобретения

I. Зонная пластинка, состоящая из параллельных элементов, расположенных по принципу зон Френеля, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения светопропускания и улучшения качества, элементы выполнены в мембране из монокристаллического кремния, разделены сквозными промежутками и представляют собой прямолинейные параллелепипеды.

10

5

2.Пластинка по п. 1, о т л и - чающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности работы на

0 отражение, элементы пластинки покрыты слоем отражающего металла.

3.Способ изготовления зонной пластинки, включающий формирование непрозрачных параллельных элементов,

5 расположенных по принципу зон Френеля, путем травления через маску, отличающийся тем, что, с целью упрощения, элементы формируют в мембране из монокристаллического кремния с главной плоскостью (ПО), а направление прорезей в маске ориентируют вдоль кристаллографического направления 1121.

0

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить светопропускания и улучшить качество. Пластина состоит из непрозрачных параллельных элементов 1, расположенных по пришшпу зон Френеля и вьшолненных в мембране 2 из монокристаллического кремния. Элементы представляют собой прямоугольные параллелепипеды, разделенные сквозными промежутками. Помещенная в определенном месте электромагнитной волны пластинка прикрывает четные зоны излучения, начиная с центральной. За пластинкой создается сложное волновое поле с множеством линий повышенной освещенности. Элементы формируют из кремния с главной плоскостью (ПО) ориентируя направление прорезей в маске вдоль кристаллографического направления (112). Пластина может иметь отражающее металлическое покрытие 3. 2 с., 1 з.п. ф/лы, 2 ил. i (Л фиг.1

Si

2

Cff

«-W

Редактор Э. Слиган

Составитель В. Кравченко

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Заказ 6663/39 Тираж 501

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полигра ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

cpueZ

Подписное