极紫外-真空紫外光学薄膜元件的研究进展

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件的发展对天文、材料、物理等学科具有重要意义。本文主要介绍了同济大学精密光学工程技术研究所在高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的最新进展。展示了极紫外-真空紫外波段（10～200nm）用薄膜反射镜、薄膜单色器和薄膜起偏器的研究成果。为适应不同的使用需求和环境,开展薄膜内部微结构的综合表征及其物理化学机制的研究,形成了一套完备的极紫外-真空紫外薄膜光学元件表征、优化、制备技术体系,有效提升了均匀性、反射效率、带宽、稳定性和偏振度等薄膜元件核心性能。高性能的极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制技术将为我国大型地面科学装置及空间天文观测设备提供强有力的支撑。     

后倾式风扇的叶数及弧型半径选择

我厂生产的T_2S—50kW小型同步发电机,转速为1500r/min,轴向通风后倾式风扇(如图),由于ι/τ较大,电磁负荷较高,电机内产生的热量多,通风冷却情况的不佳直接影响了电机的散热情况。原采用的风扇叶数为8,弧型半径R_k为190mm,单叶分布角度α为35°,由于叶间覆盖面小,建立的风压较低而风量小;且弧型半径较小使进风口角度β_(1g)和出风口角度β_(2g)偏本,气流摩擦损耗大,电机温升     

Si间隔层对Al(1wt.%Si)/Zr极紫外多层膜热稳定的作用研究

为了提升Al/Zr多层膜的热稳定性,采用直流磁控溅射方法制备了18个带有不同厚度Si间隔层的Al(1 wt.%Si)/Zr多层膜,并将这些样品分别进行了不同温度(100~500 ℃)的真空退火,退火时间为1 h.利用X射线掠入射反射(GIXR)和X射线衍射(XRD)的方法来研究Si间隔层对Al/Zr多层膜热稳定性的作用.GIXR测量结果表明:随着Si间隔层厚度的增大,Al膜层的粗糙度减小,而Zr膜层的粗糙度增大;XRD测量结果表明:Al和Zr膜层粗糙度的变化是由于退火后膜层中晶粒尺寸不同造成的.相比于没有Si间隔层的Al/Zr多层膜,引入厚度为0.6 nm的Si间隔层可以有效提升Al/Zr多层膜的热稳定性.     

eXTP望远镜用W/Si多层膜

针对增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)项目中嵌套式聚焦成像望远镜对柱面镜片上W/Si多层膜的要求,在掠入射角为0.5°,工作波段为1~30keV条件下,设计了非周期W/Si多层膜并优化了薄膜制备工艺。首先,利用分隔板和掩模板对溅射粒子进行准直,同时优化了本底真空度和溅射工作气压,提升了薄膜的成膜质量;然后,通过调整分隔板间距和公转速率提升了在柱面基底上薄膜的沉积均匀性;最后,利用幂指数算法设计了非周期多层膜,并在北京同步辐射光源上进行了多能点反射率测试,得到了与理论设计基本吻合的测试结果。基于优化的制备工艺制备了周期数为80,周期为3.8nm和W膜层厚度占比为0.47的W/Si周期多层膜,其界面粗糙度仅为0.29nm,柱面镜薄膜厚度误差可控制在3%以内,基本满足了eXTP项目中嵌套式掠入射望远镜镜片用多层膜对于成膜质量、沉积厚度均匀性和能谱响应宽度的需求。     

同步辐射用Au-Pt多层薄膜反射镜

同步辐射广泛使用Au薄膜作为反射镜膜层,降低Au薄膜的粗糙度以减小散射信号仍是难点。基于国内外对Au薄膜的研究,本文采用在Au薄膜中插入Pt间隔层的方法,制备了新型Au-Pt薄膜。原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)测试结果表明:采用1 nm厚的Au膜层和1 nm厚的Pt间隔层交替制备的方法所获得的新型Au-Pt薄膜,粗糙度小于0.3 nm,明显小于传统Au薄膜的粗糙度;通过X射线衍射(X-ray Diffractometer,XRD)测试可以发现,Pt间隔层的插入能够有效抑制Au膜结晶。随着Pt间隔层插入间隔的减小,Au膜结晶程度显著降低。根据AFM测试结果,使用IMD软件计算了传统Au薄膜以及新型Au-Pt薄膜的反射率,发现新型Au-Pt薄膜反射率比传统Au薄膜略有提高,同时新型Au-Pt薄膜的表面粗糙度更小,降低了散射强度,提升了反射镜的实际性能。本文为用于同步辐射的高传输效率、高反射率的Au-Pt薄膜反射镜的制备提供了参考。     

太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究

文章阐述了太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究,主要包括限流小孔机械尺寸理论分析、慢速泄压阀设计、镜筒压力控制模拟测试等内容。目前,所研制的慢速泄压阀已顺利交付使用,并随46.5 nm极紫外太阳成像仪在中科院空间新技术试验卫星上进行了搭载,实现了在轨顺利开机,验证了太阳成像仪镜筒舱内压力控制手段的正确性。