Физики разработали устройство, которое может служить преломляющей линзой для экстремального ультрафиолетового излучения и фокусировать его. Вместо привычных стекол, которые непрозрачны для такого электромагнитного излучения, ученые предложили использовать струю атомов.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

В быту человек часто имеет дело с оптическими приборами, которые предназначены для излучения в видимом диапазоне: очками, лупами или объективами фотоаппаратов. Их делают из стекла или прозрачных полимеров. Однако для других длин волн, которые человеческий глаз не воспринимает, такие материалы могут быть непрозрачными.

В частности, большие сложности создает экстремальный ультрафиолетовый (ЭУФ) диапазон, который находится между обычным ультрафиолетом и рентгеновскими лучами. На каждый ЭУФ-фотон приходится от 10 до 100 электронвольт энергии. Особенность этого излучения заключается в том, что большинство веществ его очень хорошо поглощает, из-за чего оно может свободно распространяться только в вакууме или в чрезвычайно разреженных газах, а создать обычную линзу для него невозможно. Эти электромагнитные волны широко применяются как в науке, чтобы получать самые короткие лазерные импульсы, так и в технологии, где с их помощью работает метод фотолитографии, который служит для создания микроэлектронных печатных плат.

В новой работе ученые решили использовать в качестве линзы струю атомов гелия. Благодаря этому можно достичь высокой степени прозрачности и добиться точной настройки параметров за счет управления плотностью газа в струе. У новой «газовой линзы» есть ряд преимуществ по сравнению с зеркалами, которые обычно применяются в работе с ЭУФ. Во-первых, ее нельзя повредить, так как составляющие ее атомы постоянно меняются. Во-вторых, в ней практически не происходит потерь излучения.

Кроме этого, авторы показали, что при помощи струи гелия можно разложить ЭУФ-лучи в спектр, то есть создали еще и «газовую призму». Работа физиков позволит применить разработанные в оптике технологии для ЭУФ. В частности, можно будет сделать новый микроскоп с пространственным разрешением около нанометра, который также позволит исследовать сверхкороткие процессы.