X射线超反射镜的设计、制备与检测

发布时间：2020-07-21 07:33

【摘要】： 近年来，随着多层膜技术的深入发展，多层膜反射镜已在软X射线天文望远镜，软X射线显微术，X射线投影光刻，同步辐射，等离子体诊断等许多领域内成功的获得了应用。但这些多层膜基本上工作在极紫外和软X射线波段。随着科学技术发展的需要，人们迫切需要在硬X射线波段建立相应的光学元件，拓展X射线光学元件的应用范围。有鉴与此，我们在国内率先展开了硬X射线波段光学元件——X射线超反射镜的研究。本文从材料在硬X射线波段的光学特性出发，讨论了X射线超反射镜的设计方法：X射线多层膜的材料选择以及膜层数的确定；X射线多层膜光学性能的模拟计算，讨论了表界面粗糙度对反射镜反射率的影响；讨论了对宽带(角度和带宽)多层膜结构进行数值优化的方法，采用理论解析法与数值优化的方法相结合，成功设计出了工作在Cu的Kα处的C／W超反射镜结构。从光学多层膜的制备方法出发，本文选择使用磁控溅射的方法作为X射线超反射镜的制备。在原来的膜厚控制方法基础上，在溅射速率定标过程中，引入了误差因子，提高了定标精度；经过大量的实验研究，确定了较佳的工作参数，制备出了W／C超反射镜。本文采用了X射线小角衍射的方法测量了超反射镜的光学性能，反射镜的反射率曲线与理论计算结果符合较好，完全满足实际需要。本文得到国家自然科学基金的资助。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P111.2
【图文】：

光波,射线,X射线,位置

透射成像技术，计算机X射线轴向层析造影扫描技术(CT扫描)己经得到了广泛的应用;软X射线显微术可以获得生物组织的精细结构;极紫外投影光刻则是未来超大规模集成电路的制造技术。实际上，伦琴发现的X射线是波长很短的硬X射线，其在光波谱中的位置如图1.1所示。而且在发现了X射线之后，伦琴就立即着手研究了X射线的折射和反射，希望能够将其应用到成像系统中。但是在实验过程中他并没有发现X射线的偏折现象。他写到:对于X射线来说，所有材料的折射率都非常接近于空气或真空，差别小于0.05。他还通过比较各种材料在粉未状和固体状时的X射线透射性能来验证X射线能否被反射，但是他发现在透射性方面这些物体没有任何差别。他希望能像糖和雪在可见光中那样，粉未状物质的表面可能产生多路反射，提高X射线的散射，而他最后得出的结论是这些材料的X射线反射率非常低。由此他认为X射线不会因为折射、反射或散射而产生光路偏折，在X射线波段制造透镜和反射镜是不可能的。Waveleng士hl阵..lllll}...

扫描图,台阶,扫描图,样品

X射线超反射镜的没计、制备与检测loom范围内利用原子力显微镜扫描(b)为相同台阶在不同旋转角度下的的小突起(由于基片或台阶样品被的表面形貌基本一样，由此可以得一样(蕊O.3nLm)，膜层质量很好。

【参考文献】