Las obleas micromecanizadas hacen lentes de rayos X ultraligeros para telescopios espaciales
Para reducir el peso de los telescopios espaciales de rayos X, la Universidad Metropolitana de Tokio microfabrica lentes de rayos X de silicio.
Las lentes aprovechan la naturaleza de los rayos X, que pueden reflejarse si se acercan a una superficie plana casi paralela a ella, con un ligero ángulo de reflexión.
La lente de rayos X de Tokio se mecaniza a partir de una oblea de silicio de 100 mm mediante grabado de iones reactivos para producir rendijas circulares de 20 μm de ancho (ver diagrama) que pasan a través de la oblea: los rayos X rebotan en las paredes laterales de estas rendijas.
La suavidad de las paredes laterales afecta la calidad del reflejo, y la rugosidad debe ser inferior a 1 nm para un reflejo completo, según los investigadores de Tokio.
Aquí recurrieron al recocido de hidrógeno, que se sabe que domestica las superficies rugosas de silicio al fomentar la migración entre los átomos.
Recocieron la oblea mecanizada durante 150 horas y la probaron en el camino.
A las 50 en punto, la resolución angular era de 10,3 minutos de arco (ancho total a la mitad del máximo) y 17 minutos de arco (ancho a la mitad de la potencia). Esto mejoró a 4,0 arcmin y 14,5 arcmin respectivamente a las 100 horas, y 2,6 arcmin y 10,8 arcmin al final.
Como el proceso también redondea los bordes de las ranuras, las superficies de las obleas se pulieron para establecer bordes limpios, dejando la oblea con un grosor de 300 μm.
Para hacer una lente (con geometría «Wolter I»), se fabricaron dos obleas de este tipo, luego se deformaron en caliente en formas ligeramente abovedadas, una con un radio de curvatura de 1 m y la otra con una curvatura más estrecha en un radio de 333 mm.
Antes del montaje, las almohadillas se recubrieron con una fina capa de platino para mejorar la reflectividad.
El ensamblaje final de dos rebanadas pesa 15 g, lo que lo hace adecuado para satélites de 50 kg según un artículo que describe el trabajo: ‘Mejora del rendimiento de las imágenes de la óptica de rayos X de microporos de silicio mediante recocido a ultralargo plazo‘, publicado en Optics Express, y disponible en su totalidad sin pago.
