В рамках нацпроекта «Наука и университеты» (федеральный проект "Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям") Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (г. Новосибирск) разработал проект лазера на свободных электронах с длиной волны порядка 10 нм на базе специализированного электронного накопителя.
Лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) – это устройства для преобразования кинетической энергии релятивистских электронов в энергию коротковолнового электромагнитного излучения. ЛСЭ использует эффект вынужденного ондуляторного излучения для усиления электромагнитных волн.
Излучение с длинами волн порядка 10 нм применяется для изготовления электронных микросхем с большой плотностью элементов методом рентгеновской литографии. Рентгеновская литография – это освещение пластины из специального материала через наложенный на него металлический транспарант с отверстиями нужной формы, а затем удаление засвеченных участков материала травлением. Такая технология позволяет достигать большого объёма памяти и высокого быстродействия. Применение ЛСЭ может существенно повысить производительность линий по производству таких микросхем.
В проекте этого ЛСЭ применяются многочисленные новые элементы – магнитная система электронного накопителя с отрицательным коэффициентом расширения орбит, поворотные магниты с большой вертикальной апертурой на основе постоянных магнитов, низкочастотные ускоряющие резонаторы и др.
На рисунке показана схема одного из ключевых элементов ЛСЭ – оригинального спирального ондулятора (магнитной системы с периодическим поперечным магнитным полем, в которой электроны высокой энергии движутся по спиральной траектории) на постоянных магнитах с переменным периодом. Зелёным показаны области, заполненные железом, красно-синим – постоянные магниты. Векторы намагниченности коллинеарны оси ондулятора и направлены от красной половины магнита к синей. Каждый блок, состоящий из двух половин, повёрнут относительно соседнего на 120 градусов.
