Analysemethode verbetert röntgenspiegel
1 maart 2005
NWO-promovendus Marc Kessels ontwikkelde een analysemethode voor de
grensvlakken tussen twee materialen in een röntgenspiegel. Tot nu toe
bestond er geen methode waarmee onderzoekers deze grensvlakken goed
konden bestuderen. Kessels promoveert op 10 maart aan de Universiteit
Twente.
Marc Kessels ontwierp tijdens zijn promotie een nieuwe analysetechniek
voor röntgenspiegels. Deze spiegels bestaan uit lagen wolfraam en
silicium. Met de nieuwe methode kan een elektronenmicroscoop-opname
van de dwarsdoorsnede van de spiegel omgezet worden in een profiel van
de dichtheid. Kessels kon zo de diepteafhankelijkheid van de
dichtheid, de laagdiktes en de ruwheid van de grensvlakken in de
spiegel bepalen.
Röntgenspiegels zijn kunstmatige kristallen die röntgenstraling
weerkaatsen. Gewone kristallen kunnen deze straling niet reflecteren
omdat de golflengte van zachte röntgenstraling te lang is. De
golflengte van zachte röntgenstraling ligt tussen de 0,1 en 10
nanometer. Om straling met zo'n kleine golflengte te reflecteren
moeten de afstanden tussen de vlakken in een kristal groter zijn (~3
nm) dan in de beschikbare, natuurlijke, kristallen (~0.3 nm).
Röntgenspiegels bestaande uit gestapelde lagen van twee materialen. Zo
zijn de vereiste afstanden tussen de vlakken wel haalbaar. De
kristallen van wolfraam en silicium die Marc Kessels gebruikte zijn
een voorbeeld van deze kunstmatige kristallen.
Hogere reflectiviteit
De scherpte van de grensvlakken tussen de lagen wolfraam en silicium
bepaalt hoe goed het kristal de röntgenstraling reflecteert. Door een
ionenbehandeling worden de grensvlakken aan de bovenkant van de
behandelde laag in de spiegel scherper. Dankzij de nieuwe techniek kon
Kessels het effect van verschillende ionenbehandelingen van
aangroeiende lagen goed bestuderen.
De onderzoeker ontdekte dat het positieve effect van de scherpere
grensvlakken door ionenbehandeling gedeeltelijk weer teniet werd
gedaan doordat de ionen door hun hoge energie ook de onderkant van de
behandelde laag bereiken. Daar vernielen ze het grensvlak met de
onderliggende laag. Kessels bepaalde een optimale ionenenergie,
waarbij het grensvlak zo scherp mogelijk was, zonder al te veel
beschadigingen aan de onderkant.
De promovendus van het FOM-instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen, die
ook werkte aan het FOM-instituut voor Atoom- en Molecuulfysica
(AMOLF), ontdekte ook dat het aanbrengen van een laag waterstofatomen
op de siliciumlaag de reflectie verder verbeterde. Deze toevoeging van
waterstof verbeterde de reflectiviteit met 18 procent ten opzichte van
de standaard silicium-wolfraam-spiegel.
Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het programma
'Laboratorium zonder Muren' met co-financiering van de Stichting FOM
en Philips Research.
..............................
Meer informatie:
* ir. Marc Kessels (UT, Technische Natuurwetenschappen)
* t: +31 (0)6 40 18 06 44, mkessels@zonnet.nl
* promotie 10 maart, promotoren prof. dr. K.J. Boller, prof. dr.
A.W. Kleyn en assistent-promotor dr. F. Bijkerk
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek