本文關(guān)鍵詞：軟X射線(xiàn)全息平焦場(chǎng)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(lǐng)域,極紫外／軟X射線(xiàn)光譜特征分析是其研究的重要手段,極紫外／軟X射線(xiàn)掠入射平焦場(chǎng)光柵譜儀由于能耦合平面探測(cè)器,獲得具有時(shí)空分辨的光譜分析,目前已被廣泛采用。極紫外／軟X射線(xiàn)平焦場(chǎng)光柵是其核心光學(xué)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(diǎn)。 本課題主要研究應(yīng)用于0.8-6nm波段的平焦場(chǎng)光柵的設(shè)計(jì)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(jié)合實(shí)測(cè)的光柵基底曲率半徑優(yōu)化了應(yīng)用在0.8-6nm平焦場(chǎng)光柵的線(xiàn)密度分布參數(shù)；利用光程差理論設(shè)計(jì)了工藝上可行的非球面波記錄光路；使用嚴(yán)格耦合波方法給出了光柵的槽型結(jié)構(gòu)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(dǎo)致了在1.3nm以下的光譜分辨率低,針對(duì)各個(gè)區(qū)域的成像特點(diǎn),通過(guò)調(diào)節(jié)不同區(qū)域的衍射效率來(lái)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(huì)帶來(lái)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(duì)線(xiàn)密度分布的影響,并發(fā)現(xiàn)了誤差之間可以相互補(bǔ)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(shù)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(zhuǎn)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(chǎng)光柵；探索了采用柱面反射鏡制作平焦場(chǎng)光柵的可行性,發(fā)現(xiàn)了由于柱面反射鏡加工方法帶來(lái)的應(yīng)用問(wèn)題。 4、利用位相片搭建了基于自準(zhǔn)直衍射法的線(xiàn)密度測(cè)量系統(tǒng),分析了偏心誤差對(duì)測(cè)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(cè)量了制作的全息光柵,最終的線(xiàn)密度偏差在±0.5%以?xún)?nèi),滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 5、最后提出使用近場(chǎng)全息曝光結(jié)合離子束刻蝕的方法制作軟X射線(xiàn)全息平焦場(chǎng)光柵,并從理論上分析其可行性。分析制作過(guò)程中不同的曝光配置下光柵線(xiàn)密度分布的轉(zhuǎn)移誤差及其控制,探討了德國(guó)耶拿大學(xué)電子束光刻設(shè)備制作掩模板的相關(guān)問(wèn)題,主要包括高變化率線(xiàn)密度分布的近似實(shí)現(xiàn)方式及其對(duì)光譜成像質(zhì)量的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O434.13

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