軟x射線多層膜反射鏡的設計與制作.pdf

1、軟x射線多層膜反射鏡的出現,是x光學的重大事件.它從根本上改變了傳統的掠入射反射x光的方法,使正入射反射x光成為可能,并極大的促進了x光學的發(fā)展.由于軟x射線多層膜反射鏡具有高反射率和帶通濾波的特點,x光學的各個領域對之產生了強烈的需求.在軟x射線(1nm<λ<30nm)的長波長區(qū)域(10nm<λ<30nm),多層鏡的制作已經成熟,例如:在13.4nm處反射率峰值達到66﹪.但在軟x射線短波段(λ<10nm)區(qū)域,實測反射率大大低于理論

2、設計的反射率,高反射率多層膜反射鏡的制作仍處于探索階段.該論文所完成的是在軟x射線短波段的五個波長處(最短波長為1.03nm),研制具有實用反射率的軟x射線多層膜反射鏡,并應用于慣性約束核聚變(ICF)實驗中的軟x光能譜測量.在ICF實驗中,激光等離子體產生的x光主要分布在亞仟電子伏特區(qū)(0.1-1.5keV),它的總能量、能譜特征、發(fā)射時間過程和空間分布都是理論和實驗極為關心的基本數據.從而使x光能譜的測量成為ICF實驗中的至關重要的

3、診斷內容.在多層膜反射鏡的設計中,作者首先針對軟x射線的強烈吸收和弱反射的特性和材料的物理化學性質,選擇了多種可能的配對材料作為候選的配對材料.從薄膜光學理論的遞推法出發(fā),以Henke的散射因子為依據,計算了候選材料的峰值反射率,從中得到了軟x射線短波段的五個波長處的最佳材料配對.然后使用模擬退火算法作為優(yōu)化方法,對軟x多層鏡結構參數進行了優(yōu)化,得到了比較理想的設計結果.之后將適用于軟x射線波段的D.Stearns的散射理論應用于軟x射

4、線多層膜反射鏡的粗糙界面的散射研究,并基于該理論提出了一種多層膜反射鏡的修改設計方法.用該方法確定了基底粗糙度的設計值,從而完成了多層膜反射鏡的設計.根據多層膜的設計結果,我們采用磁控濺射技術進行了多層膜的沉積.在多層膜的淀積過程中,使用小角x射線衍射的方法對多層鏡進行了反復的標定,獲得了軟x射線短波段多層膜反射鏡沉積的優(yōu)化工藝參數.并在此基礎上,完成了五個波長的多層鏡的淀積,多層膜的膜厚誤差僅為0.05nm.多層鏡反射率的測量是在中國