リッジミラー

原子物理学において、リッジミラー（リッジ原子ミラー、フレネル回折ミラーとも呼ばれる）は、斜入射角で入射する中性粒子（原子）の鏡面反射用に設計された原子ミラーの一種である。粒子の表面への平均引力を減らし、反射率を高めるために、この表面には狭いリッジがある。 ^[1]

文献では、リッジミラーからの波の量子反射の効率に関するさまざまな推定が議論されています。すべての推定では、反射された原子の波動特性に関するド・ブロイ理論が明示的に使用されています。

隆起は表面からの量子反射を増強し、原子の表面へのファンデルワールス引力の有効定数を減少させる。このような解釈は、反射率の推定につながる。 ${\displaystyle ~C~}$

${\displaystyle \displaystyle r\approx r_{0}\!\left({\frac {\ell }{L}}C,\!~K\sin(\theta )\right)}$、

ここで、はリッジの幅、はリッジ間の距離、は斜入射角、は波数、 は法線入射における平面からの波数を持つ原子の反射係数です。 このような推定値は、周期 の増加で反射率が増加することを予測します。この推定値は で有効です。関数 の近似値 (近似値) については、量子反射を参照してください。 ${\displaystyle ~\ell ~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\displaystyle ~K=mV/\hbar ~}$${\displaystyle ~r_{0}(C,k)~}$${\displaystyle ~k~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle KL\!~\theta ^{2}\ll 1}$${\displaystyle ~r_{0}~}$

周期の大きい狭いリッジの場合、リッジは波面の一部を遮るだけである。この場合、それはド・ブロイ波のフレネル回折^{[2] [3]}、またはゼノ効果^[4]の観点から解釈することができる。このような解釈は、反射率の推定につながる 。${\displaystyle L}$

${\displaystyle ~\displaystyle r\approx \exp \!\left(-{\sqrt {8\!~K\!~L}}~\theta \right)~}$、

ここで、斜入射角は 小さいと想定されます。この推定値は、周期の減少時に反射率が増加すると予測します。この推定値には、 が必要です。 ${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle ~\ell /L\ll 1~}$

効率的なリッジミラーの場合、上記の両方の推定値は高い反射率を予測するはずです。これは、リッジの幅と周期の両方を縮小することを意味します。リッジの幅は原子のサイズよりも小さくすることはできません。これがリッジミラーの性能の限界を設定します。^[5]${\displaystyle \ell }$${\displaystyle L}$

リッジミラーはまだ商品化されていないが、一定の成果は挙げられる。リッジ原子ミラーの反射率は、平面のものより桁違いに優れている可能性がある。リッジミラーを原子ホログラムとして使用することが実証されている。清水と藤田の研究^{[6]では、原子ホログラフィーは、原子ミラー上のSiN} ₄フィルムに埋め込まれた電極を介して、または原子ミラー自体として 実現されている。

リッジミラーは可視光を反射することもできるが[ ^5]、光波の場合、性能は平面のものより良くない。楕円形のリッジミラーは、サブミクロンの解像度を持つ原子光学系（原子ナノスコープ）の集光要素として提案されている。

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