Зонная пластинка и способ ее изготовления

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4127 19 4002 В 5 НИЕ ИЗО ЛЬСТВУ У СВИДЕ АВТО(71) (72) О. В и А И СПОСОБ ЕЕ к оптиозволяет улучшит из непро ния то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 3886185/24-107.04.85(46) 15.12.86. Бюл. М 46Институт общей физики АН СССК. А. Валиев, Л, В, Великов,Леонтьева, Р. Х. МахмутовН. Якименко(56 ) Ландеберг Г. С. Оптика. М.:Наука, 1976, с, 155-158.ЭрБ. 3. Арр 1. Роуз ч. 23, М 384, р, 382-383,54) ЗОННАЯ ПЛАСТИНКА3 ГОТОВЛЕНИЯ57) Изобретение отнескому приборостроеовысить светопропусачество. Пластина с зрачных параллельных элементов 1,расположенных по принципу зон френеля и выполненных в мембране 2 из монокристаллического кремния. Элементыпредставляют собой прямоугольные параллелепипеды, разделенные сквознымипромежутками. Помещенная в определенном месте электромагнитной волныпластинка прикрывает четные зоны излучения, начиная с центральной. Запластинкой создается сложное волновое поле с множеством линий повьппенной освещенности. Элементы формируютиз кремния с главной плоскостью (0),ориентируя направление прорезей вмаске вдоль кристаллографическогонаправления (12), Пластина можетиметь отражающее металлическое покрытие 3, 2 с., 1 з.п, ф/лы, 2 ил.5 1 О 15 го 25 30 016 35 40 45 50 55 кого кремния. Изобретение относится к оптикомеханической промышленности, можетбьггь использовано не только в оптике,включая область ИК-, вакуумного ультрафиолета и рентгеновского излучения,но и при изучении распространениярадио- и звуковых волн.Целью изобретения является повышение светопропускания и улучшениякачества, обеспечение. возможностиработы на отражение, а также упрощение способа,На фиг. 1 представлен разрез зонной пластины без покрытия; на Фиг.2 то же, с покрытием.Зонная пластина состоит иэ, непрозрачных, параллельных элементов 1,расположенных по принципу зон френеля (например, с переменным периодомЙи симметрично относительно первой центральной прозрачной зоны),шириной а, , разделеннх сквознымипромежутками шириной Ъ . Элементы 1 сформированы в мембране 2 измонокристаллического кремния и представляют собой прямоугольные параллелепипеды. Зонная пластина можетиметь отражающее металлическое покрытие 3, Пластинка выполнена такимобразом, что мембрана 2, в которойсформированы элементы 1 пластинки,поддерживается опорой 4, выполненнойнепосредственно из кремниевой пластины одновременно с мембраной и образует с ней единое целое. Выбор толщины мембраны Ь зависит от вида излучения, которое будут пропускать(Фокусировать) через зонную пластинку. Например, для рентгенрвского излучения с длиной волны 1 =1 нм толщина мембраны должна быть Ь 10 мкм,а для=1 О нм Ь)3 мкм. Размеры элементов 1 зонной пластинки (шириныпоследовательных зон Фенеля) находятся из ряда 2 О, (Й)К, (б-6)1;Г 1 для случая плоской спадающей волны (аналогична процедура нахождения зон и для случая цилиндрической волны), где Г - расстояние отпластинки до точки (линии) наблюдения (френелевский фокус). Высокаяпараллельность элементов зонной пластинки друг другу определяется строгой параллельностью кристаллографических плоскостей монокристалличесЗонная пластинка работает следующим образом,Если поместить пластинку в соответствующем месте цилиндрической или плоской электромагнитной волны, то для излучения с длиной волны 3 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 лежащих в плоскости перпендикулярной зонной пластинке, результирующую амплитуду значительно большую, чем при полностью открытом фронте, т,е, данная зонная пластинка работает подобно цилиндрической линзе с множеством Фокусов (фокальных линий). За зонной пластинкой создается сложное волновое поле с множеством линий повьшенной 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 (110) путем. ее анизотропного травления через маску, например из Фоторезиста, Формируют непрозрачные параллельные элементы 1, расположенные по принципу зон фрекеля. При этом направление прорезеи в маске ориентируют вдоль кристаллографического направления П р и м е р 1. Зонная пластинка выполнена из монокристаллического кремния (кремниевой пластины с главной плоскостью (110. Пластинка состоит из параллельных элементов, расположенных по принципу зон Френеля (с переменным периодом и симметрично относительно первой центральной прозрачной зоны), шириной о, разделенных сквозными промежутками шириной 6, При длине волны Фокусируемого излучения 1 =5 1 О мкм, толщине мембраны Ь=О мкм и фокусном расстоянии пластинки Г=10 мкм зонная плас-.4 тинка имеет следующие размеры, мкм:6 =14, о,=2,9, 6 =2,3, =1,9Каждый элемент ориентируют вдоль кристаллографического направления 112)и выполняют в виде прямоугольногопараллелепипеда. Такая пластинкасформирована сквозным анизотропнымтравлением и использована для фоку1277042 4 фективной фокусировки излучения, особенно в области 0,1-100 нм. Яцг. Составитель В, Кравченкоедактор Э. Слиган Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга 6663/39 Тираж 501 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подпи аказ 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг ул, Проектная сиронки рентгеновского излучения (Л =5 Омкм).П р и м е р 2. Зонная пластинка для фокусировки излучения с длиной волны, =1000 мкм (область вакуумного ультрафиолета) выполнена аналогично примеру 1, Зонная пластинка имеет следующие размеры, мкм: 6,=66 (прозрачная зона), о,=3,5 (непрозрачная зона), 6 =О,Ь, о =8,9. Злементы влас тинки сформированы в мембране толщиной Ь=5 мкм.Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фоКусировки вакуум ного ультрафиолетового излучения (3=1000 мкм).П р и м е р 3, Зонная пластинка для фокусировки инфракрасного излучения с длиной волны=1 мкм выпол иена аналогично примеру 1, а элементы пластинки покрыты слоем алюминия толщиной Ь =1 мкм. Зонная пластинка имеет следующие размеры, мкм: 5, = = 200, 0=41, 6 =32, ар 27, Злементы 25 пластинки сформированы в мембране толщиной Ь=5 мкм.Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фокусировки ИК-излучения (3 =1 мкм).Таким образом, зонная пластинка позволяет решить важную проблему эфФормула изобретения 1. Зонная пластинка, состоящая из параллельных элементов, расположенных по принципу зон Френеля, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения светопропускания и улучшения качества, элементы выполнены в мембране из монокристаллического кремния, разделены сквозными промежутками и представляют собой прямолинейные параллелепипеды. 2. Пластинка по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюобеспечения возможности работы наотражение, элементы пластинки покрыты слоем отражающего металла.3. Способ изготовления зоннойпластинки, включающий формированиенепрозрачных параллельных элементов,расположенных по принципу зон Френеля, путем травления через маску, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, элементы формируют вмембране из монокристаллическогокремния с главной плоскостью (110),а направление прорезей в маске ориентируют вдоль кристаллографическогонаправления 1123,