;
Новости 16 июля 2022

Инженеры разработали технологию создания ультралегких рентгеновских телескопов

Далее

Исследователи использовали технологию микроэлектромеханических систем (МЭМС) для создания рентгеновских космических телескопов. Новый метод позволяет отказаться от традиционного выбора между весом устройства и его разрешением.

Ученые из Токийского столичного университета создают сложные узоры на кремниевых пластинах, которые могут направлять и собирать рентгеновские лучи. Путем отжига и полировки исследователи добились высокого углового разрешения, сопоставимого с характеристиками существующих телескопов. При этом новые устройства значительно легче аналогов.

Ученые использовали технологию МЭМС для создания четких сложных конструкций на кремниевых пластинах. Конструкция представляет собой концентрический массив щелей, похожих на кольца деревьев, которые могут направлять рентгеновские лучи, входящие под узким диапазоном углов, и собирать их в точку. 

Концентрические массивы щелей позволяют рентгеновским лучам проникать и отражаться от внутренних стен, подталкивая их так, чтобы они были направлены в одну точку. Изображение: Tokyo Metropolitan University

Для создания этих щелей исследователи использовали глубокое реактивное ионное травление. Однако после первоначальной обработки они обнаружили шероховатости поверхности узоров, которая искажала рентгеновские лучи, снижая разрешение телескопа. 

Чтобы исправить эти недостатки, ученые «отжигали» узор, воздействуя на кремниевую пластину в течение длительного времени. По мере увеличения продолжительности отжига атомы кремния на поверхности узоров становились подвижнее, сглаживая любые шероховатости и улучшая угловое разрешение телескопа.

Поверхность до (сверху) и после (снизу) 150 часов отжига. Длительное тепловое воздействие сглаживает все шероховатости поверхности. Изображение: Tokyo Metropolitan University

Изучение рентгеновского излучения позволяет узнать больше о нашей Вселенной. Но большая часть этих волн поглощается атмосферой Земли, поэтому наиболее эффективны рентгеновские телескопы, работающие за пределами нашей планеты, объясняют авторы работы. 

Проблема с обычной рентгеновской оптикой заключается в том, что по мере достижения более высокого разрешения устройства становятся все тяжелее и тяжелее. Это увеличивает стоимость доставки телескопов на орбиту. Например, для телескопа Hitomi, запущенного в 2016 году и считавшегося невероятно легким, эффективный вес составлял 600 кг на квадратный метр полезной площади. В своей работе, опубликованной в журнале Optics Express, ученые разработали высокопроизводительную установку весом всего 10 кг на квадратный метр. 

Исследователи отмечают, что с помощью новой технологии можно создавать суперлегкие устройства. Сейчас они разрабатывают спутник для визуализации магнитосферы Земли. Исследователи планируют добиться снижения общей массы установки до 50 кг.


Читать далее:

Телескоп «Джеймс Уэбб» сделал первый снимок Юпитера: на нем сразу 9 двигающихся целей

Физики нашли универсальные «часы» в космосе: они точнее атомных

Огромная комета пролетела мимо Земли, но стала больше и направилась к Солнцу