小型的高精度软X射线-极紫外反射率计

针对探月二期工程中的有效载荷之一极紫外相机中的多层膜光学元件高精度反射率测量的需要,建立了一台使用液体靶激光等离子体光源的小型软X射线-极紫外波段反射率计。该反射率计主要由激光等离子体光源、Mcpherson 247动狭缝掠入射单色仪及相关的数据采集系统组成。单色仪波段范围1-125nm,光谱分辨率小于0.08nm。无碎屑的液体靶激光等离子体光源的使用避免了光学元件的损坏,而动狭缝掠入射单色仪的使用则提高了光谱分辨率和波段范围。使用该反射率计实测了工作波长为13.5nm和30.4nm的Mo/Si多层膜的反射率,测量结果表明测量重复性优于±0.5%。     

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.     

同步辐射软X射线多层膜反射率计的设计

分析了同步辐射软X射线多层膜反射率计;介绍了单色器系统、反射率计系统、真空系统以及双重二倍角机构的设计要点。     

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。     

软X射线投影光刻原理装置的设计

首先介绍了投影光刻技术发展的历程、趋势和软X射线投影光刻技术的特性,其次介绍了软X射线投影光刻原理装置的研制工作.该装置由激光等离子体光源、掠入射椭球聚光镜、透射掩模、镀有多层膜的Schwarzchild微缩投影物镜、涂有光刻胶的硅片及相应的真空系统组成.0.1倍的Schwarzchild微缩投影物镜具有小于0.2μm的分辨率.     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础,改进了已有的设计方法,通过采用随机数的方法,发展了一种普适的多层膜设计方法,这种方法除可设计一般的周期多层膜,更重要的是它可以根据选定评价因子,设计不同要求的非周期多层膜.根据实际要求,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等.这些多层膜各有特点,可满足不同应用的要求.用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备.最后的X射线衍射测量和反射率的相对测试表明,与周期膜系相比,非周期多层膜的带宽展宽,反射率积分值增加,但峰值反射率略有降低.     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础,改进了已有的设计方法,通过采用随机数的方法,发展了一种普适的多层膜设计方法,这种方法除可设计一般的周期多层膜,更重要的是它可以根据选定评价因子,设计不同要求的非周期多层膜.根据实际要求,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等.这些多层膜各有特点,可满足不同应用的要求.用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备.最后的X射线衍射测量和反射率的相对测试表明,与周期膜系相比,非周期多层膜的带宽展宽,反射率积分值增加,但峰值反射率略有降低.     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础 ,改进了已有的设计方法 ,通过采用随机数的方法 ,发展了一种普适的多层膜设计方法 ,这种方法除可设计一般的周期多层膜 ,更重要的是它可以根据选定评价因子 ,设计不同要求的非周期多层膜。根据实际要求 ,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等。这些多层膜各有特点 ,可满足不同应用的要求。用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备。最后的 X射线衍射测量和反射率的相对测试表明 ,与周期膜系相比 ,非周期多层膜的带宽展宽 ,反射率积分值增加 ,但峰值反射率略有降低。     

同步辐射软X射线多层膜分光反射率测试装置

采用多层膜反射镜作为分光元件,成功地研制了同步辐射软X射线反射率计。可完成对各种光学反射镀层的光学常数的测试和评价。工作波段(2-20)nm,角分辨率0.01°,扫描范围(0-80)°。该装置安装在BEPC同步辐射实验室3B1光刻光束线上。     

长春光机所软X射线-极紫外波段光学研究

综述了我所软X射线-极紫外波段关键技术的研究进展。描述了软X射线-极紫外波段光源技术,研制了工作波段为6~22 nm的微流靶激光等离子体光源;介绍了光子计数成像探测器技术,研制出了有效直径为25 mm,等效像元分辨率为0.3 mm的极紫外波段探测器;开展了超光滑表面加工、检测技术的研究,研制了超光滑表面抛光机,加工出高面形精度的超光滑表面,面形精度为6 nm(RMS值),表面粗糙度达0.6 nm(RMS值);进行了软X射线-极紫外波段多层膜技术的研究,研制出13 nm处反射率为60%的多层膜反射镜,150 mm口径反射镜的反射率均匀性优于±2.5%;最后,讨论了软X射线-极紫外波段测量技术研究,研制出该波段反射率计,其测量范围为5~50 nm,光谱分辨率好于0.2 nm,测量重复性好于±1%。在上述关键技术研究基础上,研制出了极紫外波段成像仪和空间极紫外波段太阳望远镜,这些仪器在我国空间科学研究项目中发挥了作用。     

X-ray reflectometer for optical efficiency and scatter measurements

An instrument has been developed to determine the reflection efficiency and scatter characteristics of optical samples at x-ray wavelengths from 1.5 to 113 A. The reflectometer operates in an oil-free vacuum chamber and measures the reflection efficiency and scatter characteristics as a function of the angle of incidence. The reflection efficiency is given for lambda=8.34 A incident on a fused silica sample finished to a flatness of lambda/10. The experimental reflection efficiency is compared to the theoretical data. The scatter curves are given for the direct x-ray beam and for the beam reflected from the fused silica sample at theta=50 arc minutes. The full-width-at-half-maximum (FWHM) resolution of the instrument is approximately 13 arc seconds as determined by a least-squares smoothing of the experimental data.     

Note: study of extreme ultraviolet and soft x-ray emission of metal targets produced by laser-plasma-interaction

Different metal targets were investigated as possible source material for tailored laser-produced plasma-sources. In the wavelength range from 1 to 20 nm, x-ray spectra were collected with a calibrated spectrometer with a resolution of λ/Δλ = 150 at 1 nm up to λ/Δλ = 1100 at 15 nm. Intense line emission features of highly ionized species as well as continuum-like spectra from unresolved transitions are presented. With this knowledge, the optimal target material can be identified for the envisioned application of the source in x-ray spectrometry on the high energy side of the spectra at about 1 keV. This energy is aimed for because 1 keV-radiation is ideally suited for L-shell x-ray spectroscopy with nm-depth resolution.     

极紫外单色仪波长定标

给出了一种新的极紫外(EUV)单色仪定标方法.通过测量标准气体He空阴极光源的30.38和58.43nm两条发射光谱和标定过的中心波长为13.90nm的Mo/Si多层膜反射镜的反射率峰值位置,对Mcpherson247型EUV单色仪进行波长定标,将所定的标准点在单色仪的运动轨迹上做了相应的标识,并用Origin软件进行处理,利用一元二次方程得出拟合曲线.对标定结果做了分析,得出了在12～60nm波段内,用激光等离子体光源软X射线反射率计测量多层膜反射镜反射峰值位置时,测量准确度为0.08nm,测量重复性为士0.04nm.测量误差主要来源是光源的不稳定性和机械转动误差.     

高精紫外辐射计的接地分析与验证

分析了美国YANKEE公司生产UVMFR-7紫外辐射计野外架设时接地方案和易犯错误,以该仪器在观测实验时接地不当导致的通讯故障解决方案为例,给出辐射计接地故障现场测试查找方案,验证了高精紫外辐射计的正确接地对于仪器的检测精度、仪器和实验人员安全的重要性,同时指出电源插头插座欧标与国标的微小差异对接地有重要的影响,对正确安装和使用该仪器具有指导作用。     

Compact water-window transmission X-ray microscopy

We demonstrate sub-100 nm resolution water-window soft X-ray full-field transmission microscopy with a compact system. The microscope operates at λ = 3.37 nm and is based on a 100 Hz table-top regenerative debris-free droplet-target laser-plasma X-ray source in combination with normal-incidence multilayer condenser optics for sample illumination. High-spatial-resolution imaging is performed with a 7.3% efficiency nickel zone plate and a 1024 × 1024 pixel CCD detector. Images of dry test samples are recorded with exposure times of a few minutes and show features smaller than 60 nm.     

基于软PLC的高精密圆度仪设计

提出了基于嵌入式软PLC的高精密圆度仪的设计.它使用PC机作为上位机,LPC2478作为下位机,构建整个嵌入式系统.该文集中讨论了上位机开发系统编辑器的设计和运行系统的设计.它集合了传统圆度仪快速、精确、实时的特点,同时又具备了传统PLC的高可靠性,价格合理,具有非常大的应用前景.     

基于多层膜的软X射线偏振测量

综述了过去10年中德国BESSY同步辐射装置在软X射线偏振测量方面所做的工作。在BESSY同步辐射装置中,有10条椭圆波动器光束线,这可使同步加速器辐射的偏振态从线偏振光(水平或者垂直)转变为左旋或右旋圆偏振光。由于很多偏振敏感实验(例如,MCD光谱测量)需要归一化量,因此对偏振度进行量化非常重要。对于偏振实验,即对光的偏振态测量来说,需要两个光学元件分别起相位片和检偏器作用。因此,专门研制了在软X射线区有透射和反射功能的多层膜,并对其做了优化。通过使多层膜参数(周期,厚度比)与构成材料的吸收边相匹配,即可获得共振加强的偏振灵敏度。由此可知,基于多层膜的偏振测量与这些偏振光学元件工作波长处性能测量密切相关,文中对仪器的设置和测试结果做了介绍,同时给出了磁性薄膜或光活化物质的磁光光谱测量和偏振测量的示例(法拉第和克尔效应)。     

Xe capillary target for laser-plasma extreme ultraviolet source

A cryogenic Xe jet system with an annular nozzle has been developed in order to continuously fast supply a Xe capillary target for generating a laser-plasma extreme ultraviolet (EUV) source. The cooling power of the system was evaluated to be 54 W, and the temperature stability was +/-0.5 K at a cooling temperature of about 180 K. We investigated experimentally the influence of pressure loss inside an annular nozzle on target formation by shortening the nozzle length. Spraying caused by cavitation was mostly suppressed by mitigating the pressure loss, and a focused jet was formed. Around a liquid-solid boundary, a solid-Xe capillary target (10070 microm phi) was formed with a velocity of < or =0.01 ms. Laser-plasma EUV generation was tested by focusing a Nd:YAG laser beam on the target. The results suggested that an even thinner-walled capillary target is required to realize the inertial confinement effect.