EUV/рентгеновская нанолитография и ПРО.

Что роднит нанолитографию с разрешением нанометры и системы ПРО с заатмосферным перехватом? И в первой и в последней используются сходные или одни  и те же технологии, именно поэтому EUV и рентгеновская нанолитография была основной целью 5 колонны в РФ. Причины как оптика, сенсоры, так и более быстрая, устойчивая к сбоям электроника.

Сейчас достаточно мало данных по оптике и методах поиска применяемых для заатмосферного перехвата. Частично пишу по памяти как работавший в проекте МНТЦ 0991 по EUV нанолитографии и державший в руках зеркала, рисовавшего с 2000 схемы опытных стендов, владелец рентгеновской оптики для спектрометра, как разработчик рентгеновских спектрометров, одно время и многолетний их периодический пользователь. Смею утверждать что руководство РФ знало о том ещё 15-20 лет назад. Полагаю не только я, как аспирант, а люди со степенями в ранге директоров и ведущих специалистов соответствующих структур писали письма.

 

ПЕРВАЯ ПРИЧИНА. РОДСТВО ОПТИКИ И СРЕДСТВ НАБЛЮДЕНИЯ

Дело в том что в случае заатмосферного перехвата для селекции целей может применяться обнаружение в дальнем вакуумном УФ и мягком рентгене. Заодно это даёт возможность производить селекцию целей. 
Впрочем есть и важные тонкости. Так дальность обнаружения пассивно летящих целей будет сильно зависеть от положения солнца, поэтому если солнце будет более ярко подсвеченные цели будут лучше видны - атака с утра до полудня летом наиболее вероятна и наш встречный. Т.е. применение только первыми. Это не всегда прокатит поэтому второй канал явно дальний ИК/УФ, вне спектра пропускания атмосферой дабы с земли не смогли ослепить. Видимо помнят о "куполе света" от БРСД Пионер, которая впрочем с одной ЯБЧ становилась вполне межконтинентальной. 

Вероятно что вакуум на пассивном этапе полёта вокруг БЧ будет весьма грязный поэтому будет какое-то время хорошо видно в определённых длинах волн, скажем 1-8нм, свечение облачка углеводородов от топлива верхней ступени /разведения. 

Как минимум на GMD было заявлено трёхдиапазонное "зрение" то что он по-видимому сможет брать цель на холодном участке  производить селекцию говорит о том что как минимум один из каналов будет рентгеновским. Возможно другие - терагерцовый/дальнийИК и РГСН на Х00ГГц использующий например рентгеновского телескопа зеркало как своё с откидыванием прозрачным в рентгене но непрозрачным для данного диапазона зеркалом на конечный объектив и матрицу или "таймшер" - в целом много вариантом можно иметь.

Размеры EKV  с небольшой космический телескоп:

На Земле до пуска возможно как-то так будет выглядеть в Европе и на Аляске, Японии, Корее:

Размеры соотсветствующие БРСД с дальностью с моноблочной тысяч 5-6 км.: 

Картинки 6-летней давности перехватчиков для GMD и SM-3 block IIA,  возможно и позднее, отмечается модульность перехватчиков:

 

Для SM-3 перехватчик явно отличен от того что  показывают (показан на врезке).

Дальность заявлена при скорости перехватчика 4,5км/с для block IIA:

Источник: https://mostlymissiledefense.com/2016/06/30/strategic-capabilities-of-sm...

При таких скоростях время когда цель будет видна очень мало - десятки секунд максимум, как и будут выше требования как к оптике, матрицам, так и к вычислительной системе. 
 

Пример летавшего на ракете за атмосферу Земли (время работы 5 минут, что сравнимо с перехватом) рентгеновского телескопчика MTI с изображающей оптикой, работавшего в диапазоне 3-8нм руководитель проекта REDSoX  Hans M. Günther 

https://space.mit.edu/~guenther/presentations/REDSoX_SPIE17/index.html

В пояснение кто читать будет - Mk 421 это блазар Маркарян 421 - яркая галактика в Большой Медведице, источник гамма излучения яркий - по нему калибруют.

 

В варианте ПРО они, конкретно Хамаматсу, поставляют по-видимому или матрицу для жёсткого излучения и  для наведения на конечном участке. Или передали по требованию США за ништяки участия в жирной ВПК-шной программе эту и ряд других технологий. Ей, как и некоторым прочим приборам данной фирмы глубоко, а при зеркальной оптике с защитой, от слова совсем всё равно, на то есть ли у вас средства оптического  ослепления или нет, она просто не почует их даже без фильтров - сами зеркала фильтровать будут. В качестве ширпотреба та же Хамаматсу выпускает например рентгеновские 20эВ-10кЭв камеры C8000-30D, с 31 кадр/с VGA картинкой.

 

Думается для боеголовки скорость выше в сотни раз, даже на этой простой мехразвёрткой можно иметь при 64х48 порядка 3000кадров в секунду. Данная фирма - многолетний мировой лидер по исключительно низким темновым токам матриц, что всегда было интересно для разработчиков.

Для неспециалистов - это позволяет видеть цель тогда как у прочих, американцев в т.ч. изображение уйдёт в помехи, его не будет.

По известным открытым данным размер датчика изображения 512х512 и производится он в США. У США такой технологии сверхнизкошумной не было, зато была у Хамаматсу.

Возможно т.к. размеры малы то применяется один канал наведения или ИК по ИК спектру или УФ/EUV -возможны и сочетания но вряд ли.

У матриц из США всегда была проблема с темновыми токами, так что Японию с моей точки зрения, пристегнули в обмен на технологию как раз достижения таких низких темновых токов.

Знаю, т.к. рисовал лет 15 назад спектрометр для нанолитографа, потом для отца рентгеновского на вакуумный мягкий рентген,  в первых версиях имевший именно это, тогда ещё попроще, матрицы Хамаматсу, и сходное железо. Некоторые спектрометры на рентгеновский диапазон что проектировал с дифрешётками как французкими так и нашими на диапазон 70-200эВ условно калибр в конечном итоге 3 дюйма, позднее от 0,5 до 100кЭв вакуумный трёхдиапазонник условно в калибре 8 дюймов, и портативный рентгеновский спектрометр. Загвоздка была именно в отказе поставлять матрицы. Т.е. они как бы есть но купить без Госдепа США на 2000-2005г было невозможно - про "независисмость" островной империи. Фокусирующие, они много больше света собирают, решётки у нас и во Франции+Японии по видимому делать умели  умеют и сейчас.

 

Плюс, возможно Хориба анализаторы,  если есть, что не факт, - позволяют отсечь ложные цели до входа в атмосферу, но после активного участка.

Хориба одно время назад купили Jobin Yvon, делавшей линейки на 5000 лин/мм очень приличные.

 

Кроме того, японцы делать умеют достаточно хорошую брэгговскую оптику, работающую в рентгеновском диапазоне, покрытия. Американцы умеют - вопрос в том какого типа, качества и как много смогут. Коэффициент отражения был свыше 60%  на 6,7нм, сейчас вроде как более 77% для молибден-бериллиевых, нами 70% достигнут  ("Многослойные зеркала Mo/Be и Mo/Be/Si для спектрального диапазона 11-17 нм" на конф. Рентгеновская оптика 2016 http://www.issp.ac.ru/ebooks/conf/X-ray%20-%202016.pdf)  при нормальном на 11нм и до 93- со слов сотрудников бывших видевших японские) и выше при скользящем падении.  Как владелец рентгеновских зеркал и коллиматоров для спектрометра в СССР сделанных могу сказать это очень много. Особенностью брэгговских зеркал является то что они есть фильтры - т.е. работают в сравнительно узком диапазоне частот.
Один из авторов упомянутой статьи Салащенко был директором НИИ микроструктур в НН и один из главных авторов метода создания очень дешёвых подложек атомарной гладкости, допускающих массовый выпуск рентгеновских брэгговский зеркал не за четвертькило-полкило золотом за зеркало в 10см диаметром, а в разы, при массовом выпуске в десятки раз меньше по стоимости, это очень важный технологический бонус. И что? А ничего особенно, выпуска систем как не было так и нет - работы проплачивали западные структуры в основном, под телескопы, как и Лыткарино.

Так вот даже это, с блоком селекции ложных целей, по-моему он весьма тяжёл получается, если решать по-настоящему, весит никак не менее 15 кг. +топливо + блок двигателей наведения и проч. Суммарно первые десятки кг. 

 

ВТОРАЯ ПРИЧИНА. НОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Не так давно IBM сообщила о первом чипе по 5нм технологии, полученном с применением EUVL - устоявшийся термин нанолитографии с энергией квантов 0,09-1кЭв. Объём вложений только в разработку технологий составил по их заявлению 3млрд долл. До того она применяла в т.ч. близкополевую рентгеновскую литографию. Проблема рентгеновской литорафии на снимке нанотитоглафия с применением синхротронного излучения и волновой оптике - я немного знаю т.к. в 1990-х предложил ввод в волокно с торца лазера именно такой как на картинке оптикой, но без МЭМС затвора,

как и пучковых в том что образуется достаточно большое число дефектов, которые приходится отжигать и если на небольшом число слоёв это прокатывает то когда у вас порядка 1500 операций с пластиной и слоёв много то возникали и возникают трудности с удалением дефектов, посему есть практика, когда по указанной в рекламе технологии по ней делали несколько слоёв а далее менее сложной литографией.

Тема близка мне и потому, что предложил использовать это как часть технологии но прекрасно понимал со студенчества, что обычные транзисторы тут неприменимы, а могут работать устройства  на квантовых проводах и ямах нуль и одномерная наноэлектроника со счётным числом электронов в цуге (привет одноэлектронике Лихарева и электронной синергетике Санина). После определённого техпроцесса дефекты играли бы роль (были лишь крупные устройства коллегами реализованы) примесных атомов и позволяли бы иметь оные приборы, работающие на квантомеханических принципах, отличных от тех которые есть в транзисторах. Логический элемент может быть полностью плоским и не содержать ничего кроме квантовых ям и волноводов одномерных. Предусматривалось что работать будет всё это в криогенных температурах. Это ещё одна отсылка к оптике для перехвата т.к. один из каналов ИК/микроволновой и производится охлаждение с тороидального или круглого бака бленды телескопа. Впрочем, для работы без нанопроводов, чисто наноточек, было бы достаточно порядка 220К, что достижимо пельтье и тем более на Стирлингах охладителями, просто при расширении газов - время работы минуты если. Возможны как спинтроника, которой немного в ФТИ всё же занимались, так и более быстрые варианты. При трёхмерной рентгеновской литографии с применением когерентного излучения можно было бы добиться сотен рабочих слоёв без какой-либо металлизации. Однородные вычислительные среды, в т.ч. нейроны с оптической связью между собой как по пластине с соседними так и через пространство каждого с каждым - оптические сети именно этим и интересны. Нейросети, правда сильно отличные пот полупроводниковых, мемристорных тоже, интересны были и другой точки зрения - они могли бы работать с повреждением в десятки процентов, как временном - пролетела частица так и постоянном в случае образования новых дефектов. Предполагалось получить аналог искусственной сетчатки и отчасти зрительной коры ГМ  для видимых и других диапазонов с выходом в виде не картинок а образов - картинки разве людям нужны, а робототехнике надо действовать на основе обработанных данных. При улучшении разрешения до 2-3 атомов можно было бы полностью уйти от полупроводников как класса ещё более повысив надёжность. Всего два элемента таблицы Менделеева, оба лёгкие.

Условно частоты работы от сотен ГГц до терагерц, питание ИК лазерами в частности, дабы уйти от электрических как ненадёжных систем.

Подобные системы могли бы применяться для робототехнических систем для работы в условиях открытого космоса, встраиваться ввиду быстродействия.

 В очень малой степени как раз на IBM  в т.ч. в центре в Швейцарии это по-видимому было реализовано. Взяли что попроще и попривычнее - страшно им от кремния, тем более полупроводников  отходить. Максимум AIIIBV.  Сейчас мемристоры применяют, тогда как первые работы ещё в Союзе по ним были. На НСКФ 2014 общался с одним из авторов пионерских работ в нашей секции посткремниевых вычислений.

https://ieeexplore.ieee.org/document/8603100

Возможно вернуться и применят. Что говорить, они концепцию вычислительной памяти ещё в 1970-предложенную и первые работы 1980-е осуществили лишь недавно в варианте который может сравнительно быстро стать реальностью, 1млн логических устройств в памяти данного типа:

Вместе с тем эти и другие работы могут быть применены для быстрого описка, селекции и наведения на цели, прежде всего наши ракеты на активном участке и для более точной бомбардировки центров управления с наименьшим попутным ущербом.

Разработка EUV нанолитографа в РФ 5 колонной была торпедирована как низким финансированием работ, так и вымыванием кадров связанных с тяжёлым положением лабораторий, много уехало и ушло в другие места трудится.

Из тех кого знал лично в Нидерланды - замуж вышла за того с кем работала и во Францию (несколько) уехали, кто-то занялся бизнесом по продажи обуви ввиду никаких перспектив заработать по специальности - аспирант по физике плазмы, источник EUV излучения. Максимум из тех с кем работал - начпроизводства монтажных плат. Мне также нечто подобное предлагали, неинтересно ни по деньгам ни по работе. Видимо это предел или цель качества руководства ИТ индустрией у текущего руководства русского сектора.

Лирическое отступление, а почему собственно ракеты?

От Редзиково, Польша до Москвы 1300км

Как видно из карты даже с SM-2 блока 2А  вполне возможен перехват как на активных участках так и полёт малогабаритной ЯБЧ, сравнимой с теми что в 6 и отчасти 8 дюймовых снарядах применялись до Москвы. Полагаю возможны малогабаритные диаметром 6-8 дюймов ЯБЧ+термощиты с управлением до 80-85 кг и мощностью в 1-5кТ.

 

Автор текста Лебедев Владислав Анатольевич (с) Санкт-Петербург, 25.02.2019 

#EUVL&SDI, #EUVлитографияиПРО, #рентгеновскаялитографияиПРО, #заатмосферныеперехватчикиПРОинанолитография, #нанолитографияисредставнанесенияударовпоРВСНиКремлю