Inženýři vyvíjejí technologii pro ultralehké rentgenové dalekohledy

Vědci z Tokyo Metropolitan University vytvářejí složité vzory na křemíkových plátcích, které to umí

směrovat a sbírat rentgenové záření.Žíháním a leštěním vědci dosáhli vysokého úhlového rozlišení srovnatelného s výkonem stávajících dalekohledů. Zároveň jsou nová zařízení mnohem lehčí než jejich analogy.

Vědci k vytvoření použili technologii MEMSjasné složité návrhy na křemíkových destičkách. Konstrukce je soustředné pole štěrbin, podobné prstencům stromů, které mohou směrovat rentgenové paprsky vstupující v úzkém rozsahu úhlů a soustředit je do bodu. 

Soustředná pole slotů umožňujíRentgenové paprsky pronikají a odrážejí se od vnitřních stěn a tlačí je tak, aby směřovaly do stejného bodu. Obrázek: Tokijská metropolitní univerzita

K vytvoření těchto mezer, výzkumnícibylo použito hluboké reaktivní iontové leptání. Po počátečním zpracování však ve vzorcích objevili povrchovou drsnost, která zkreslovala rentgenové záření a snižovala tak rozlišení dalekohledu. 

K nápravě těchto nedostatků vědci „žíhali“vzor působením na křemíkový plátek po dlouhou dobu. Jak se doba žíhání prodlužovala, atomy křemíku na povrchu obrazců se staly pohyblivějšími, vyhladily jakoukoli drsnost a zlepšily úhlové rozlišení dalekohledu.

Povrch před (nahoře) a po (dole) 150 hodinách žíhání. Prodloužená tepelná expozice vyhladí veškerou drsnost povrchu. Obrázek: Tokijská metropolitní univerzita

Studium rentgenového záření umožňujedozvědět se více o našem vesmíru. Většina těchto vln je ale pohlcena zemskou atmosférou, takže rentgenové dalekohledy operující mimo naši planetu jsou nejúčinnější, vysvětlují autoři práce. 

Problém s konvenční rentgenovou optikouspočívá v tom, že jak je dosahováno vyšších rozlišení, zařízení se stávají těžšími a těžšími. To zvyšuje náklady na dopravu teleskopů na oběžnou dráhu. Například teleskop Hitomi, vypuštěný v roce 2016 a považovaný za neuvěřitelně lehký, měl efektivní hmotnost 600 kg na metr čtvereční užitné plochy. Ve své práci, publikované v časopise Optics Express, vědci vyvinuli vysoce výkonnou jednotku o hmotnosti pouhých 10 kg na metr čtvereční. 

Vědci poznamenávají, že s novýmtechnologie dokáže vytvořit superlehká zařízení. Nyní vyvíjejí satelit pro vizualizaci zemské magnetosféry. Výzkumníci plánují dosáhnout snížení celkové hmotnosti zařízení na 50 kg.

Přečtěte si více:

Teleskop Jamese Webba pořídil první snímek Jupitera: ukazuje 9 pohybujících se cílů najednou

Fyzici našli univerzální „hodiny“ ve vesmíru: jsou přesnější než atomové

Kolem Země proletěla obrovská kometa, ale zvětšila se a zamířila ke Slunci