Зонная пластинка и способ ее изготовления

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„8Р 1277042 А 1 (504G02 В518

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3886185/24-10 (?2) !7.04.85 (46) 15.12.86. Бюл. М 46 (71) Институт общей физики АН СССР (72) К. А. Валиев, Л. В. Великов, О. В. 31еонтьева, Р. Х. Махмутов и А. Н. Якименко (53) 535.853.31(088,8) (56 ) Ландеберг Г. С. Оптика. М.:

Наука, 1976, с. 155-158.

3pN. 3. Appl. Phys,, ч. 23, М 3, 1984, р. 382-383. зрачных параллельных элементов 1, расположенных по принципу зон Френеля и выполненных 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 повьппенной освещенности. Элементы формируют из кремния с главной плоскостью (110), ориентируя направление прорезей в маске вдоль кристаллографического направления (112). Пластина может иметь отражающее металлическое покрытие 3. 2 с., 1 з.п. A/лы, 2 ил. (54) ЗОННАЯ ПЛАСТИНКА И СПОСОБ ЕЕ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить светопропускания и улучшить качество. Пластина состоит из непрофиг j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1277042

15 го

35

55 кого кремния.

Изобретение отн(2сится к оптикомеханической промышленности,.может бьггь 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 IIQBII шение светопропускания и улучшения качества, обеспечение. возможности работы 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 из непрозрачных, параллельных элементов 1, расположенных по принципу зон Френеля (например, с переменным периодом

d.1 и симметрично относительно первой центральной прозрачной зоны), шириной а,, разделенных сквозными промежутками шириной b . Элементы 1 сформированы в мембране 2 из монокристаллического 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 рентгенрвского излучения с длиной волны 1 =1 нм толщина мембраны должна быть h >10 мкм, а для (1 =10 нм h>3 Mrm. Размеры элементов 1 зонной пластинки (ширины последовательных зон Френеля) находятся из ряда 217, (4?-1)Я, (2/3

-C2)i

ECSIH II(2r1P (THTb IrJIRCTHHKy B

Ветствующем местe цилиндрической илн плоской электромагнитной волны, то для излучения с длиной волны 21 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 поввш1енной освещенности. Возникновение в пространстве подобных линий обусловлено дифракцией падающей волны íà сло>(ном 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 кристаллографиче(кого направления

Пример 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 12 . При длине волны фокусируемого излучения h =5 10 мкм, толщине мембраны h=!0 мкм и фокусном расстоянии пластинки f=i0 мкм зонная плас-.

4 тинка имеет следующие размеры, мкм:

6 =14, С2,=2,9, 12 =2,3, =1,9...

Каждый элемент ориентируют вдоль кристаллографического направления (1121 и выполняют в виде прямоугольного параллелепипеда. Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фоку! - 77042 4 фективной фокусировки излучения, особенно в области O,I-IOO нм.

Формула 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. РиГЯ

Составитель В. Кравченко

Редактор Э. Слиган 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

Подписное,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сировки рентгеновского излучения (3 =5 10 " мкм) .

Пример 2. Зонная пластинка для фокусировки излучения с длиной волны,1 =1000 мкм (область вакуумного ультрафиолета) выполнена аналогично примеру l, Зонняя пластинка имеет следующие размеры, мкм: 6,=66 (прозрачная зона), Q,=13,5 (непрозрячняя зона), 6,=10,6, од =8,9. Злементы глас- !О тинки сформированы в мембране толщиной h=5 мкм.

Такая пластинка сформирована сквозным анизотропным травлением и использована для фокусировки вакуум- 15 ного ультрафиолетового излучения (h=lООО мкм).

Пример 3. Зонная пластинка для фокусировки инфракрасного излучения с длиной волны =1 мкм выпол- 20 иена аналогично примеру I а элементы пластинки покрыты слоем алюминия толщиной h =l мкм. Зонная пластинка имеет следующие размеры, мкм:

= 200, 0„=41, 6 =32, ар27. Злементы 25 пластинки сформированы в мембране толщиной h=5 мкм.

Такая пластинка сформирована сквозным янизотропным травлением и использована для фокусировки ИК-излучения (3 =1 мкм).

Таким образом, зонная пластинка позволяет решить важную проблему эф2. Пластинка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности работы на отражение, элементы пластинки покрыты слоем отражающего металла.

3. Способ изготовления зонной пластинки, включающий формирование непрозрачных параллельных элементов, расположенных по принципу зон Френеля, путем травления через маску, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, элементы формируют s мембране из монокристаллического кремния с главной плоскостью (110), а направление прорезей в маске ориентируют вдоль кристаллографического направления (II2),