自支撐X射線透射光柵的制備及測試.pdf

1、針對國外對高線密度衍射光學(xué)元件的出口限制以及我國慣性約束聚變(ICF)等離子體診斷研究、高分辨率光譜儀和空間X射線光譜分析領(lǐng)域?qū)Ω呔€密度X射線透射光柵的迫切需求,本文在標(biāo)量模擬和時域有限差分(FDTD)矢量模擬結(jié)果的理論基礎(chǔ)上設(shè)計出高線密度X射線光柵版圖,并以深亞微米、納米級電子束光刻和深亞微米、納米級X射線曝光復(fù)制為手段,結(jié)合等離子體刻蝕技術(shù)和微電鍍技術(shù),研究成功一套具有實用化意義的高線密度無底襯透射光柵的工藝技術(shù)路線,制作出2000

2、線/毫米、3333線/毫米無底襯全鏤空X射線自支撐透射光柵和1000線/毫米無底襯自支撐單級衍射光柵。在元件研制過程中,解決了制造技術(shù)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題,比如光柵占空比的控制、加強筋的制備和聚酰亞胺底襯的刻蝕鏤空。最后,對三種光柵的衍射特性進(jìn)行了測試和分析。
　　 本文完成的主要工作有:1.針對透射光柵在X射線光柵譜儀中的應(yīng)用,利用透射光柵的標(biāo)量和矢量模型,得到了3種透射光柵的設(shè)計參數(shù);2.2000線/毫米和3333線/毫米軟

3、X射線透射母光柵掩模以及1000線/毫米單級衍射光柵掩模的研制,包括支撐薄膜的制備、電子束的鄰近效應(yīng)校正、電子束刻蝕微納米級抗蝕劑圖形技術(shù)、微電鍍技術(shù)和等離子體刻蝕微納米圖形技術(shù)等;3.解決了接近式曝光過程中因菲涅耳衍射引起的圖形展寬問題,利用X射線曝光成功小批量復(fù)制出2000線/毫米、3333線/毫米光柵以及1000線/毫米單級衍射光柵圖形;4.研究了加強筋圖形設(shè)計、光學(xué)光刻技術(shù)、加強筋的厚金精細(xì)電鍍技術(shù)和機械性能分析以及聚酰亞胺薄膜

4、的ICP刻蝕技術(shù)。成功制備出2000線/毫米和3333線/毫米全鏤空自支撐透射光柵以及1000線/毫米鏤空自支撐單級衍射光柵;5.對上述三種類型的光柵在進(jìn)行了衍射效率的測試,所制備的鏤空透射光柵的衍射效率幾乎達(dá)到理想值,并從制備結(jié)果和衍射圖形來看,所制備的2000線/毫米和33333線/毫米透射光柵的柵線平滑、側(cè)壁陡直、占空比接近1:1,單極衍射光柵有效抑制了高級衍射,實現(xiàn)了設(shè)計思想;部分制備的器件應(yīng)用于激光等離子診斷以及Z-pinch