水靶激光等离子体光源11~20 nm波段光谱实验

实验以水为靶材,Nd:YAG激光器为照射激光构成激光等离子体光源,产生软X射线-极紫外辐射。利用McPHERSON 247型掠入射软X射线-真空紫外单色仪、AXUV100硅光电二极管,测量了11~20 nm波段水靶激光等离子体光源的光谱。实验表明,在11~20 nm波段水靶激光等离子体光源存在多条线谱,均由水中氧离子电子跃迁产生。所用单色仪光谱分辨率Δλ≤0.075 nm,波长扫描间隔0.5 nm。另外,采用在喷嘴处加热的办法,很好地解决了水进入真空系统后绝热膨胀与蒸发过程中温度骤降而结冰的问题,有效地抑制了喷射距离缩短,克服了等离子体对喷嘴腐蚀严重的问题。     

A stand‐alone compact EUV microscope based on gas‐puff target source

We report on a very compact desk‐top transmission extreme ultraviolet (EUV) microscope based on a laser‐plasma source with a double stream gas‐puff target, capable of acquiring magnified images of objects with a spatial (half‐pitch) resolution of sub‐50 nm. A multilayer ellipsoidal condenser is used to focus and spectrally narrow the radiation from the plasma, producing a quasi‐monochromatic EUV radiation (λ = 13.8 nm) illuminating the object, whereas a Fresnel zone plate objective forms the image. Design details, development, characterization and optimization of the EUV source and the microscope are described and discussed. Test object and other samples were imaged to demonstrate superior resolution compared to visible light microscopy.     

使用气体靶激光等离子体光源的软X射线反射率计

建立了一台使用气体靶激光等离子体光源的软X射线反射率计,并给出了使用该反射率计测量软X射线多层膜反射率的方法.与金属靶等离子体光源相比,由于使用了气体靶等离子体光源,该反射率计具有低碎屑、可长期连续运行等优点.针对单色仪的二级光谱对反射率测量结果产生的影响,提出了修正方法.并用此方法对实测的工作波长为17.1nm软X射线多层膜的反射率曲线进行了修正.     

Xe液体微滴靶激光等离子体光源实验

基于Xe的惰性和在13~14 nm波段高的辐射强度,Xe被认为是极紫外投影光刻(EUVL)潜在的靶材,为此设计和研制了一台液体微滴喷射靶激光等离子体(LPP)极紫外光源。详细地研究了Xe液体微滴喷射靶的光谱辐射特性、在13.4 nm的激光-EUV转换效率、辐射稳定性及碎屑产生状况。实验结果表明,Xe在13.4 nm的最高转换效率可以达到0.75%/2πsr/2%bw,辐射稳定性±4%(1σ),在激光打靶10⁵次后无碎屑产生。     

空间软X射线/极紫外波段正入射望远镜研究

介绍国际上空间软X射线/极紫外波段正入射望远镜研究进展情况。着重介绍了长春光机所设计的四波段同时成像空间极紫外太阳望远镜。该望远镜由四个不同波长的多层膜正入射望远镜组成,工作波长分别为12.9nm、17.1nm、19.5nm和30.4nm,视场角为8.5′×8.5′,设计角分辨率为0.5″。为了验证设计方案可行性及关键技术水平,集成出一套17.1nm极紫外望远镜演示样机。     

激光等离子体软X射线光源的一种诊断方法

激光等离子体软X射线光源是脉冲式光源,对这类光源的光谱诊断有几种方法.文章介绍了一种新的、实用的测量激光等离子体软X射线光源光谱的方法.此方法以低噪声的通道电子倍增器探测来自光源的ns量级的脉冲光信号,并由低噪声、响应快的电荷灵敏前置放大器进一步将其放大,前放的输出电荷与输入的脉冲信号的峰值成正比.使用这种方法测量了铜靶激光等离子体光源和氧、氪气体靶激光等离子体软X射线源在8～30nm波段的光谱.     

A compact Schwarzschild soft X-ray microscope with a laser-produced plasma source

A compact Schwarzschild soft X-ray microscope using a laser-produced plasma soft X-ray source has been developed. The laser-produced plasma source, which is small but of high brilliance, has made it possible to use the soft X-ray microscope in a small laboratory. The microscope is composed of a Schwarzschild objective and a grazing incidence mirror condenser. Image contrast for biological specimens in soft X-ray regions is investigated briefly. It is possible to observe the fine structures of a thin specimen at a wavelength of 15 nm; at this wavelength high-contrast images of biological specimens have been obtained with a single laser shot of pulse width of 8 ns at a resolution of 0·3 μm. The resolution of the system is limited by the detector.     

纳秒激光等离子体光源的光谱测量技术

提出了一种新的探测和测量激光等离子体软X射线源光谱强度的方法。此方法使用通道电子倍增器和定标过的硅光电二极管为探测器,前者是非标准探测器,后者为标准探测器。应用电荷灵敏前置放大器和峰值探测器测量探测器产生的电量,并以高分辨率的光谱仪为分光元件,在已知光栅效率、通道电子倍增器增益、硅光电二极管能量响应的条件下,给出了计算激光等离子体软X射线源在某一波长光谱强度的公式。     

基于TMS320F2812的目标源模拟器控制系统设计

介绍了一种基于TMS320F2812的红外目标源模拟系统.该文以调节光阑大小来模拟目标在不同距离上的辐射量的变化.设计采用了DSP(数字信号处理器)控制步进电机进而实现对光阑的调节.实验结果表明:该控制系统能模拟弹目距离目标源的辐射通量的变化;系统稳定,具有较高的实用性.     

17.1 nm波段光电成像系统分辨率的实验研究

设计了17.1 nm波段光电成像系统,用于对波长为17.1 nm的极紫外光进行成像。该成像系统分为三大部分:光源、单色仪和探测系统。一个调Q的Nd∶YAG激光器(Continuum 9000)用来产生激光等离子体,掠入射单色仪由2块球面聚焦镜和1块600 L/mm的球面掠入射光栅组成,经单色仪分光后得到波长为17.1 nm的单色光,探测器是微通道板(MCP)和荧光屏组件共同组成,Kodak400型胶卷被用于记录狭缝的像。结果获得了一宽度为3 mm的狭缝的像,实验测得130 μm的成像系统的空间分辨率,好于相同条件下文献[6]的结果。     

基于多光源的光谱分布可调谐光源系统

针对定标光源和遥感器在轨探测目标的光谱非匹配对空间光学遥感器实验室辐射定标精度的影响,设计了一种基于发光二极管（LED）和基底光源的光谱分布可调谐光源。采用该光源模拟了典型地物目标光谱,用于遥感器的实验室绝对辐射定标,大幅降低了光谱非匹配带来的影响。首先,从理论上分析了光谱非匹配影响遥感器绝对辐射定标精度的机理;然后,根据设计指标确定了光源的设计方案,解决了光源的选型与光谱匹配算法设计、光谱分布可调谐光源驱动和控制系统、目标光谱匹配与光谱反馈调整、光谱分布可调谐光源光机设计等四项关键技术问题;最后,对光源进行了性能测试。测试结果显示：等能光谱和6 000 K黑体光谱的光谱匹配误差分别为6.37%和8.76%,出光口的辐照度非均匀度为0.53%,30 min内的辐照度不稳定度为0.03%,水平方向±30°内的辐亮度角度非均匀度为0.80%,各波长处光谱辐亮度值均高于0.07 W/（m²·sr·nm）,410~900 nm波段积分辐亮度为58.3 W/（m²·sr）,均满足设计指标。     

基于过程控制的机载高光谱定标光源的快速稳定恒流源研制

定标光源的稳定性及稳定速度直接影响机载高光谱仪光谱辐射定标的准确性和效率。为实现定标光源的快速稳定,提出并设计了基于数字过程控制的恒流源快速稳定调节方法和系统。该快速稳定恒流源系统,在场效应管恒流源的基础上,加入数字过程控制环节,弥补场效应管恒流源反馈振荡调节及系统热稳定时间长的不足。快速稳定调节方法分为能够快速产生热量的大预置值启动快速预热、减小过冲振荡现象的缓冲快稳和输出稳定电流的模拟闭环稳流三阶段。快速稳定恒流源与场效应管恒流源对比实验表明:输出1 500.00 mA电流,纹波系数达到1?的时间由670 s缩短到66 s;作为标准光源中卤钨灯的驱动电路,上电2 min后连续测量20 min获得的400～2 500 nm光谱数据全谱平均基线漂移由0.5%降低到0.06%。     

近红外光谱分析在糖溶液浓度测量中的应用

提出了一种使用近红外光谱分析技术测量梨果肉溶液浓度的新方法。采用一种间接的相对分析方法,通过大量的实验建立了糖溶液光谱图与其质量参数之间的关系模型库.通过与该关系模型库的对比,可以精确得到不同浓度糖溶液的真实值。系统使用白光作为光源,分析对比了不同浓度糖溶液光谱图,波峰值在1 406nm左右。实验结果表明,测量值与标准值十分相符,浓度分辨率为0.05%,绝对误差仅为0.002%。     

基于反射镜表面粗糙度计算极紫外望远镜分辨率

针对短波段成像系统中的散射问题,提出了一种基于反射镜表面粗糙度来计算极紫外太阳望远镜工作波段分辨率的方法.首先分析了两镜系统中散射光线的传播,讨论了反射镜表面粗糙度相对波长的比值与像面光强分布的关系.分频段测量了反射镜的表面粗糙度,利用k-相关模型拟合出全频段的一维功率谱密度(PSD).数值计算结果表明:在1/D到1/...     

X射线椭圆弯晶谱仪实验研究

利用椭圆从一个焦点发射出的光线经椭圆面反射必汇聚于另一焦点的性质,设计了基于620～6200eV的X射线椭圆弯晶谱仪.文中分析了系统原理,完成了谱仪光学色散系统、探测系统及仪器的研制.采用KAP、LiF、PET、MiCa作为色散元件,其2d值在0.4～2.6nm、Bragg角为30°～67.5°,晶体尺寸为120×8×0.2mm,偏心率为0.9586,焦距1350mm,光程长1456mm,分析器基底材料用数控铣床加工.实验在上海"神光Ⅱ"号装置上实施,激光能量为150J,波长为0.35mm,真空度为3×10^-3Pa.为达到光学对准,采用了小点光源以及精密望远镜对中.实验结果显示出金靶在0.63～0.79nm范围,其分辨力(△λ/λ)达到了1/486.谱的分辨力还与晶体特征和激光靶源尺寸有关.谱仪性能良好、使用方便、简单,具有高的收集效率和分辨能力,能够有效获取激光惯性约束聚变中激光等离子体发射光谱的丰富信息.     

椭圆型晶体谱仪谱测量的解谱

描述了椭圆型晶体谱仪配X射线CCD相机的X射线谱测量系统(EBCS-XCCD),研究了CCD相机记录信号的解谱处理方法,推出了对实测原始谱曲线辨认或标识值的计算公式及激光等离子体辐射X射线在某一波长光谱强度的公式,使之应用在激光打靶产生的等离子体源辐射X射线谱的回推,辨认出了激光等离子体X射线源能谱,并与文献[1]的结果进行了比较,结果基本一致.测试结果证实了解谱方法的可行性,表明X射线CCD相机适用于椭圆型晶体谱仪的光谱测量记录.在已知晶体的积分反射率、滤片透射率和CCD探测效率的条件下,可以获得X射线源光谱强度,为下一步诊断激光等离子体的电子温度和离子密度的空间分布轮廓和进一步细化X射线激光研究奠定了基础.     

基于单次全反射椭球单玻璃管X射线聚焦镜表征光源参数

为了正确表征X射线光源参数,本文利用单次全反射椭球单玻璃管X射线聚焦镜,设计了一种测量X射线光源焦斑尺寸和焦深的方法。该方法利用椭球单玻璃管X射线聚焦镜具有单次全反射成像能力的特点,对多个已知焦斑尺寸的多毛细管X光透镜模拟光源的焦斑成像尺寸和椭球聚焦镜的面形误差进行表征,从而确定光源焦斑尺寸和经过椭球聚焦镜后的焦斑成像尺寸以及椭球聚焦镜的面型误差之间的通用数学关系。然后,通过分析待测光源焦斑经过椭球聚焦镜所成像的尺寸来得到被测量光源的焦斑尺寸。利用该法也同样可以得到光源焦深的大小。为了验证设计方法的可行性,测量了实验室微焦斑X射线光源的焦斑和焦深参数。测试显示:对于焦斑直径约为50μm、焦深约为20mm的光源,文中方法得到的算术平均值标准偏差分别为1.5μm和0.7mm。结果表明:本文设计的光源参数表征方法可以实现对微焦斑源焦斑尺寸和焦深的同时测量,在X射线源的研制和应用领域具有潜在应用。     

噪声激振下的油井动液面测量方法研究

油井动液面深度是原油开采中的关键工作参数,也是油田合理安排开采计划的重要依据。针对目前声共振法存在测量范围不足和测量精度较低的问题,论文提出了噪声激振下的油井动液面测量优化方法。本文首先探究了激励频带变化对测量结果的影响,并建立了强噪声激励下系统输出响应信号的数学模型。然后,根据建立的数学模型提出了共振信号的提取算法,通过功率谱估计和自适应同态滤波有效抑制了强噪声对共振信号的干扰。最后,研究了基于双线性插值的离散频谱校正算法,实现了共振特征参数的精确估计。实验结果表明,该方法能在强噪声干扰下提取出共振信号,实现了超过1 700 m的动液面稳定测量,且波动小于2 m。     

基于微悬臂梁的微量液体浓度定量检测

采用双材料微悬臂梁结构,实现了一种对微量液体浓度的定量检测方法.该方法是基于双材料微悬臂梁的温度敏感性,当微定量液体分析物吸收光热光谱特征波长的光时,温度发生变化,悬臂梁相应会发生弯曲,通过光杠杆法测量弯曲量,从而实现微悬臂梁对微量液体浓度的定量检测.为了验证对微量液体浓度测量的适用性,实验中采用了已知在980 nm处...     

双重滤波扫频光源的研制

扫频光源是目前光学相干层析成像的关键部分,其光谱带宽和瞬时线宽分别影响着成像系统的轴向分辨率和成像深度。在单一滤波器中,这两者相互制约。针对这一情况,提出了一个利用两种滤波器组合优化的扫频光源系统。以双半导体光放大器并联作为增益介质,将声光可调滤波器(AOTF)和法布里-珀罗可调滤波器(FFP-TF)串联接入环形腔内进行双重滤波。其中AOTF的调谐范围和瞬时线宽均较宽,FFP-TF与之相反,经同步匹配设置后,两者协调工作,能够发挥各自的优势。通过搭建系统,获得了中心波长为1 316 nm的扫频激光输出,其光谱是1 235～1 380 nm,调谐范围是145 nm,瞬时线宽小于0.02 nm,扫频速度为1.35 kHz,输出光功率为0.48 mW。该扫频光源能够克服单一滤波器的固有缺陷,实现宽光谱带宽与窄瞬时线宽的有效统一,对成像综合性能的优化具有重要意义。