网格光栅和电子显微镜倍率的测定

透射式电子显微镜(TEM)倍率的测量和标定是TEM的一项基本测试技术。传统的方法是用衍射光栅的刻槽间距作为基准尺寸进行测试。本文改进了以往用相衬显微术测定光栅样品间距的方法,而用普通的显微镜在掠射照明情况下测定了原刻光栅和TEM光栅复型的刻槽间距。发现了光栅常数的标称值和由干涉方法测定的刻槽间距平均值与复型样品的实测间距有较大的误差。测试结果表明,光栅刻槽间距的局部误差呈随机的高斯分布;不同方位的刻槽间距也有差异,而光栅复型样品制备时引入的变形是导致间距误差的主要因子。本文用高斯误差定律归纳了原刻光栅和光栅复型间距的大量实测数据,求得了光栅刻槽间距的最佳代表值及其或然误差,从而在一定置信水平上保证了TEM倍率测量的可靠性,其精度优于2%。不同间距的各种网格光栅(300,600,1200,2400Line/mm)已能提供实际测试。     

平面衍射光栅的检验

本文指出了平面衍射光栅在制造过程中由于光栅刻槽的不平行、光栅刻槽的间距误差以及刻槽形状的不一致等各种疵病使光栅在光谱学的应用中所造成的不利后果。同时着重介绍了光栅的衍射波阵面象差、光栅的实际分辨率、罗兰鬼线的相对强度以及光栅的衍射效率的测量方法和检验仪器。     

消像差光栅的理论及实验研究

对消像差光栅进行了理论和实验研究。用光程函数和费马原理研究光栅的成像,用刻槽分布函数表示光栅的刻槽曲率及间距变化。对成像的理论分析表明光栅刻槽分布函数比刻槽间距更容易表达像差,给出了消像差光栅的表达形式。比较了SD、WFA、LPF等光栅的参数优化方法。探讨了消像差光栅密度的干涉测量法,设计了光路,对光栅密度进行了测量。     

平板波导凹面衍射光栅设计方法研究

提出了一种平板波导凹面衍射光栅的设计方法,即改进的刻槽位置递推计算方法。该方法是对原有刻槽位置递推计算方法的改进,利用该改进方法可实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,特别是一些特殊光栅结构的设计。光栅的刻槽位置可通过一组约束方程表示,利用递推方法可求得约束方程的数值解。为提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法。设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,模拟结果证明了采用该方法进行设计的必要性和有效性。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

平板波导凹面衍射光栅的设计

为了精确设计平板波导凹面衍射光栅,提出了改进的刻槽位置递推计算方法.通过一组约束方程表示光栅刻槽位置,利用递推方法求得约束方程的数值解;为了提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法.设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,对采用不同方法的设计进行了对比.结果表明:采用改进的刻槽位置递推计算方法计算的结果与采用高级次光程函数级数展开法计算的结果相同,而采用原有刻槽位置递推计算方法的计算结果则随着刻槽序号的增加偏离误差越来越大.结果证明了这种设计方法不仅可以实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,同样适用于设计其它特殊结构的光栅,证明了该方法的实用性和有效性.     

任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数的金属光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了光栅结构参数,入射波参数对衍射效率的影响以及金属光栅的损耗.     

光电光栅刻划机讯号转换试验

使用衍射光栅控制光栅刻划机分度的方法早已成功^[1].此种刻机的刻程,受限于所用衍射光栅的长度.较长的衍射光栅是很难得到的,能否用较短的衍射光栅来控制刻机走较长的刻程呢?这是一个很吸引人的问题.我们设计了一种较简易的方法,做了“讯号转换”试验.成功地划出了当中经过讯号转换的光栅.     

紫外平面刻划光栅杂散光数值分析及测试

杂散光是光栅的重要技术指标,它直接影响光栅的信噪比,紫外波段的杂散光对光谱分析尤为不利.为了考察平面刻划光栅用于光谱仪器时产生的杂散光,采用标量衍射理论数值分析了杂散光产生的原因.数值模拟结果表明,紫外平面刻划光栅刻槽周期随机误差以及刻槽深度随机误差是杂散光的主要来源,而光栅杂散光对光栅表面小尺度随机粗糙度并不敏感.提出了平面光栅光谱仪出射狭缝相对宽度的概念,数值分析了仪器出射狭缝高度及出射狭缝相对宽度与杂散光强度的关系,从而分别为在光栅制作工艺中从根源上降低光栅杂散光以及在光栅应用过程中从使用方法上降低光栅杂散光提供了理论依据.最后,为了与采用滤光片法测得的光栅杂散光实验值进行比较,给出了理论求解杂散光总强度的求和公式,并对4个不同波长的杂散光进行了多次测量.结果表明,当刻槽周期随机误差、刻槽深度随机误差和表面随机粗糙度分别取0.8 nm、 0.5 nm和1.2 nm时,理论值和实验值的相对误差可控制在13%左右.     

主副双刀机械刻划装置的开发与试验研究

超精密机械刻划加工领域中,在金属薄膜表面进行重复刻划(如衍射光栅)是一种罕见的加工方式,而工件材料(如铝膜)的回弹现象直接制约加工精度的进一步提高。本文根据衍射光栅机械刻划原理设计了一种主副双刀机械刻划装置的结构方案,并通过软硬件开发应用到衍射光栅机械刻划工艺的试验过程中,获得了更为精准的理想槽型的衍射光栅。通过扫描电子显微镜检测衍射光栅的槽型,分析得出主副双刀比单刀机械刻划出衍射光栅槽型的闪耀角精度提高了0.05°,进而验证了该装置的可行性,为后续工艺研究和工程应用研究提供了软硬件平台基础。     

平面衍射光栅刻划机

目前,绝大部分使用的平面衍射光栅,是在光栅刻划机刻出的光栅上复制出来的复制光栅.因此,由光栅刻划机刻出的光栅叫原刻光栅或母光栅.光栅刻划机是制造光栅的最主要设备.由于衍射光栅有精度要求高(一般在0.01微米数量级),刻划周期长(一般约五昼夜)的特点,光栅刻划机以及机器所处的条件必需与之相适应.我们已设计制造成功四台平面衍射光栅刻划机,机器所需恒温、隔振条件也已解决,现正着手设计第五台光栅刻划机,下面谈几点体会.     

精密金刚石刀具研磨机——光栅磨刀机的研制

<正> 随着我国工业技术的发展,精密金刚石刀具的需要量增加,而我国目前许多加工金刚石刀具的研磨机仍采用磨制手饰戒指用的磨钻机,其精度低、振动大,致使精密金刚石刀具的磨制遇到困难和不便。我所为进行光栅刻划需用精密金刚石刻刀,因而于1975年研制成光栅磨刀机,取得了一些经验,现将其技术关键介绍如下。一、光栅刻划和光栅刀光栅是一种精密分光元件,用光栅刻划刀在镀铝膜上刻出间距不同的刻槽即成光栅。若刻制每毫米1200条线的光栅,其间距a 为0.8μ,如图1所示。铝膜镀在玻璃坯上。为获得集光效率很高的光栅,要求刻刀光洁度达▽_(14),刀     

软X射线掠入射金属光栅闪耀特性的 校正傅里叶展开微分法分析

在有限电导率光栅的微分理论中引入校正傅里叶展开方法,改善了计算收敛性。运用改进后的微分理论对软X射线波段掠入射金属光栅的闪耀特性做了数值分析,通过详细考察三角槽形、正弦槽形和矩形镀金光栅的软X射线-1级衍射效率对光栅结构参数和入射光状态参数的响应程度,给出了一种在使用和制作工艺上都能够接受的光栅技术指标。结果表明,作为闪耀波长为10.33 nm的软X射线波段掠入射镀金光栅,采用81°入射的刻线密度为1 200 l/mm,倾斜角为2°,顶角大于120°的三角槽形光栅较为合适,其效率可达到50%以上。同时,得到了一些优化软X射线波段掠入射金属光栅设计的新结论。     

光盘伺服槽道间距的一种间接检测方法

主要介绍了一种间接检测方法,该方法用于检测光盘刻槽机所刻母盘上伺服槽的道间距。该方法结合光盘刻槽机机械与电控系统的自身特点而进行设计,经应用取得良好效果。     

平面光栅衍射效率自动测试仪

本文论述了用“连续扫描法”测试平面光栅相对衍射效率仪器的工作原理,分析了原理方案必须满足的基本要求。文中还叙述了根据所分析的要求,设计研制的平面光栅衍射效率自动测试仪的仪器组成和使用结果。对四块刻槽密度不同的光栅进行重复测试,表明效率值ε_0(λ)的均方误差小于2%,最大误差不超过3%。     

紫外平面刻划光栅杂散光数值分析及测量方法

杂散光是光栅的重要技术指标,它直接影响光栅的信噪比,尤其紫外波段的杂散光对光谱分析更为不利。为了考察平面刻划光栅在光谱仪器中使用时产生的杂散光,采用基于传统Fresnel-Kirchhoff衍射方程导出的杂散光相对强度表达式,数值分析了杂散光产生的原因。数值模拟结果表明,紫外平面刻划光栅刻槽周期随机误差以及刻槽深度随机误差是杂散光的主要来源,而光栅杂散光对光栅表面小尺度随机粗糙度并不敏感。另外,提出了平面光栅光谱仪出射狭缝相对宽度的概念,并数值分析了仪器出射狭缝高度及出射狭缝相对宽度与杂散光强度的关系。此理论分析方法分别为如何在光栅制作工艺中从根源上降低光栅杂散光以及在光栅应用过程中从使用方法上降低光栅杂散光提供了理论参考依据。最后,为了与采用滤光片法测得的光栅杂散光实验值进行比较,给出了理论求解杂散光总强度的求和公式,并对四个不同波长的杂散光进行了多次测量,使理论值和实验值的相对误差控制在13%左右。     

影响衍射光栅集光效率的几个因素

本文介绍影响衍射光栅集光效率的几个因素。我们做了关于钻石刀安装角、刀尖角的选取和刻划的调整等方面的工作,并相应地注意了钻石刀和刻槽的质量,刻制出了集光效率较好的衍射光栅。     

53W紫外可见分光光度计

本文介绍一种以多刻槽的平面衍射光栅作为色散元件,全波段采用一个宽光谱范围的光电管作为检测器的单光束紫外可见分光光度计,整台仪器采用积木式结构。文章还介绍了仪器的原理、结构特点和性能实测结果,并列举了在印染行业上的应用实例。     

衍射光栅机械刻划成槽的预控试验

由于目前机械刻划衍射光栅加工仍依赖操作者经验,故存在成槽质量差、无法预控等问题.本文结合铝薄膜蒸镀工艺现状,采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及纳米压痕实验揭示不同薄膜样本的微观结构与力学属性,提出了制作衍射光栅的“薄膜分类试刻法”.研究结果表明,光栅刻划过程可近似等效为楔体下压过程,对“低弹性模量类”薄膜,可采用滑移线场进行解析求解并一次试刻成槽;对“弹塑性类”薄膜,可采用有限元模拟实验进行成槽预控.该方法可预先对薄膜甄别分类,用不同的计算方法确定不同种类薄膜的工装参数,进而刻划出近乎完美的槽形;同时减少了试验刻划耗时与浪费,提高了成槽质量与刻划效率;为刻划更加精密的光栅奠定了基础.     

紫外平面全息正弦光栅与闪耀光栅部分特性的理论研究

基于有限电导率光栅的微分理论,对工作在紫外光区的全息正弦光栅和三角槽形光栅的衍射效率做了数值计算。给出了紫外全息光栅的闪耀特性分布曲线并分析了三角槽形光栅顶角大小对衍射效率的影响。