本文關鍵詞：軟X射線全息平焦場光柵的研制

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【摘要】：在核聚變、天體物理和材料研究等領域,極紫外／軟X射線光譜特征分析是其研究的重要手段,極紫外／軟X射線掠入射平焦場光柵譜儀由于能耦合平面探測器,獲得具有時空分辨的光譜分析,目前已被廣泛采用。極紫外／軟X射線平焦場光柵是其核心光學元件,主要有刻劃光柵和全息光柵兩種,目前全息光柵可以替代刻劃光柵用于光譜儀的搭建,而且相比之下,全息光柵有高次諧波抑制效果好、低雜散光和低散射光等優(yōu)點。 本課題主要研究應用于0.8-6nm波段的平焦場光柵的設計和制作,論文的主要內(nèi)容包括： 1、基于凹面消像差光柵的像差理論,并結合實測的光柵基底曲率半徑優(yōu)化了應用在0.8-6nm平焦場光柵的線密度分布參數(shù)；利用光程差理論設計了工藝上可行的非球面波記錄光路；使用嚴格耦合波方法給出了光柵的槽型結構參數(shù)及其允許的工藝寬容度。 2、由于光柵不同區(qū)域成像特性的差別,導致了在1.3nm以下的光譜分辨率低,針對各個區(qū)域的成像特點,通過調(diào)節(jié)不同區(qū)域的衍射效率來調(diào)節(jié)各區(qū)域成像在最終成像中所占的比重,以提高1.3nm以下的光譜分辨率。另一方面,全息光柵的條紋彎曲會帶來光譜像的彎曲,從而影響分辨率,從制作光路的角度我們給出了光柵條紋的調(diào)整方法,最終提出利用柱面反射鏡替代球面反射鏡以獲得近似直的光譜像,能有效的改善2nm以上的光譜分辨率。 3、光柵的制作工藝：系統(tǒng)分析了曝光光路的調(diào)節(jié)誤差對線密度分布的影響,并發(fā)現(xiàn)了誤差之間可以相互補償；利用非球面波記錄光路制作了光刻膠光柵掩模,利用灰化技術獲得了期望的占寬比,最后利用離子束刻蝕將光刻膠圖形轉移到融石英基底上,獲得了占寬比為0.35±0.1,槽深9±1nm的Laminar全息平焦場光柵；探索了采用柱面反射鏡制作平焦場光柵的可行性,發(fā)現(xiàn)了由于柱面反射鏡加工方法帶來的應用問題。 4、利用位相片搭建了基于自準直衍射法的線密度測量系統(tǒng),分析了偏心誤差對測量的影響,并給出了利用光柵本身特性調(diào)整降低偏心誤差的方法。利用該系統(tǒng)測量了制作的全息光柵,最終的線密度偏差在±0.5%以內(nèi),滿足設計要求。 5、最后提出使用近場全息曝光結合離子束刻蝕的方法制作軟X射線全息平焦場光柵,并從理論上分析其可行性。分析制作過程中不同的曝光配置下光柵線密度分布的轉移誤差及其控制,探討了德國耶拿大學電子束光刻設備制作掩模板的相關問題,主要包括高變化率線密度分布的近似實現(xiàn)方式及其對光譜成像質(zhì)量的影響。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O434.13

【參考文獻】

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本文編號：1236965