软X光多层镜反射率在同步辐射源上的标定

 软X光多层镜反射率标定实验在北京同步辐射装置 上进行，利用BSRF-3W1B 束线及其反射率计靶室(主靶室)标定不同材料的多层镜样品的反射率。多层镜的标定采用波长扫描法，以得到样品反射率随波长变化的曲线。给出了21°-B₄C/Si，21°-B₄C/Mo，10°-Cr/Ti，15°- B₄C/W，10°- B₄C/W以及6.86°-B₄C/W等6块多层镜在50～1 500 eV能段上的反射率标定曲线，并将其与理论计算结果进行比较。结果表明：标定曲线与理论曲线很好地符合。影响标定结果的总不确定度的主要因素是光子能量不确定度，其次是角度不确定度，测量不确定度的影响很小。     

基于非周期多层膜的X射线成像研究

设计了惯性约束聚变（ICF）诊断实验用X射线Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜，给出了系统的结构参量.使用ZEMAX光学软件对KB型显微镜进行了性能模拟，结果表明：在8 keV能点，放大率为8倍时，轴上点的最佳空间分辨率小于2 μm，200微米视场的空间分辨率优于10μm.采用磁控溅射方法制备了W/B4C非周期多层膜，经X射线衍射仪（XRD，工作能量8 keV）测量，其反射率为20％，带宽为0.3°，达到了KB型显微镜成像系统的要求.使用Cu靶X射线管进行了成像实验，得到了放大倍数分别为1倍和2倍的一维X射线像.     

高反射率Mo/B4C多层膜设计及制备

 运用遗传算法优化设计了Mo/B₄C多层膜结构。入射光入射角度取10°时,设计的理想多层膜膜对数为150,周期为3.59 nm,Gamma值（Mo膜厚与周期的比值）为0.41,峰值反射率为33.29%。采用恒功率模式直流磁控溅射方法制作Mo/B₄C多层膜。通过在Mo/B4C多层膜与基底之间增加15 nm厚的Cr粘附层,提高多层膜与基底的粘附力。另外,还采用调整多层膜Gamma值的方法减小其内应力,调整后多层膜结构周期为3.59 nm, Mo膜厚1.97 nm, B4C膜厚1.62 nm,峰值反射率26.34％。制备了膜对数为150的Mo/B₄C膜并测量了其反射率,在波长7.03 nm处,Mo/B₄C多层膜的近正入射反射率为21.0％。最后对测量结果进行了拟合,拟合得到Mo/B₄C多层膜的周期为3.60 nm,Gamma值0.60,界面粗糙度为0.30 nm。     

周期多层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像性质分析

 分析了Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜的成像性质与周期多层膜元件间的关系。基于分辨力和集光效率要求,设计了KB显微镜的光学结构,模拟了KB系统的成像质量,用W/B4C周期多层膜反射镜进行了X射线成像实验,在±100 μm视场内得到优于5 μm的空间分辨力结果。实验与模拟结果的对比表明,加工精度和球差是影响中心视场分辨力的关键因素,有效视场的大小受多层膜角度带宽的限制。     

不同[Cu]/[In]比例的CuInS2薄膜的特性

采用连续离子层吸附与反应方法在玻璃基板上按照不同[Cu]/[In]的比例制备了CuInS₂薄膜,并在400 °C退火30 min. 对薄膜的晶体结构和晶粒尺寸用X射线衍射方法进行了表征,原子力显微镜测定薄膜的表面形貌. 研究不同的[Cu]/[In]比例对薄膜光学和电学性能的影响. 采用直流两探针法在300～470 °C测定CuInS₂薄膜的电阻率,随着[Cu]/[In]比例的增加,电阻率值越来越低. 溶液中[Cu]/[In]的比例明显影响CuInS₂薄膜的结构、电学和光学特性.     

X射线掠入射显微成像诊断技术研究进展

高精密的X射线成像诊断是深入理解内爆过程，揭示点火尺度下未知物理问题的关键。基于掠入射反射的X射线显微镜，结合亚纳米级的超光滑球面或非球面反射镜，能够实现空间分辨优于5 μm的高分辨成像。介绍了国际惯性约束聚变领域的X射线显微成像技术发展及应用，重点展示了我国在高分辨X射线（KB）显微镜、多通道X射线KB显微镜以及大视场X射线KBA显微镜方向的进展，分析了下一阶段超高分辨X射线显微成像的研究计划。通过不断的技术创新，我国的X射线显微成像诊断能力已经达到国际先进水平。     

紫外波段SiO2/Si3N4介质膜分布式布拉格反射镜的制备与研究

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜, 并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜. 光反射测试表明, 样品反射谱的峰值波长仅与理论模拟谱线相差10 nm, 并随着反射镜周期数的增加而蓝移. 由于SiO₂与Si₃N₄具有相对较大的折射率比, 因而制备的周期数为13的样品反射谱的峰值反射率就已大于99%. 样品反射谱的中心波长为333 nm, 谱峰的半高宽为58 nm. 样品截面的扫描电子显微镜和表面的原子力显微镜测量结果表明, 样品反射谱的中心波长蓝移是由子层的层厚和界面粗糙度的变化引起的. X射线反射谱表明,子层界面过渡层对于反射率的影响较小, 并且SiO₂膜的质量比Si₃N₄差, 也是造成反射率低于理论值的原因之一.     

中等银纬区逆康普顿γ射线强度

使用最近期的EGRET/CGRO γ射线数据,确定出了中等银纬区(|b|=10°-20°)银河宇宙线与星际气体相互作用产生的γ射线的发射率q/4π,其中采用了由γ射线数据本身来确定该发射率的方法;并由此获得了以银经为函数的不同能区的逆康普顿(IC)γ射线积分强度.在该银纬区,沿银经平均的IC微分强度可表为:I_Ic(E)=1.58×10^－6E^{－2.08±0.06}cm^－2·s^－1·sr^－1GeV^－1,b=10°—20°;I_Ic(E)=2.08×10^－6E^{－2.03±0.06}cm^－2·s^－1·sr^－1GeV^－1,b=－20°—－10°,其中,能量E的范围为30MeV到4000MeV.     

模拟核素固化体Gd2Zr2-xCexO7(0≤ x≤ 2.0)的物相及化学稳定性研究

为研究钆锆烧绿石固化Pu(Ⅳ)的相变化情况及化学稳定性, 以Gd₂O₃, ZrO₂为原料, Ce(Ⅳ)作为Pu(Ⅳ)的模拟替代物质, 采用冷压热烧结的方法制备出Gd₂Zr_2-xCe_xO₇(0≤ x≤ 2.0)系列样品. 分别在40 °C和70 °C的合成海水中, 对固化体的长期浸出性能进行研究. 借助粉末X射线衍射仪对所制备样品的物相信息进行收集, 利用等离子体质谱仪对固化体的浸出浓度数据进行分析. 研究结果表明: 当x ≤0.08时, 固化体保持为烧绿石相; 当x>0.08时, 固化体转变为具有缺陷的萤石型结构相. 固化体中Gd³⁺, Zr⁴⁺和Ce⁴⁺在合成海水中, 随着浸泡时间的延长浸出浓度逐渐上升, 70 °C下的浸出浓度高于40 °C下的浸出浓度. 在42 d时, 固化体中Gd³⁺的最大浸出浓度在0.032 μg·ml^-1以下, Zr⁴⁺的最大浸出浓度在0.003 μg·ml^-1以下; Ce⁴⁺的最大浸出浓度在0.032 μg·ml^-1以下.     

细菌纤维素模板法制备p-Co3O4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co₃O₄修饰的n型ZnO纳米复合材料，通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征. 相对于纯ZnO来说，p-Co₃O₄/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升，例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180 °C)，是纯ZnO(最佳温度为240 °C，灵敏度为2.3)的26倍. 从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co₃O₄的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性. 同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

Design,fabrication and characterization of the X-ray supermirrors

With the development of the multiplayer technology, the multilayer mirrors have been widely used in many fields, such as the soft X-ray astronomical telescope, soft X-ray microscopy, extreme ultraviolet lithography, applications of synchrotron radiation, plasma diagnosis, and so on. However, in the hard X-ray region, especially for the wavelength shorter than 0.1 nm, the optical elements based on the traditional multilayers or the single high-Z metal coatings cannot accommodate the advancemen…     

Epoxy replication of hard X-ray supermirrors

The direct replication of W/Si supermirrors is investigated systematically. W/Si supermirrors are fabricated by direct current(DC) magnetron sputtering technology. After deposition,the supermirrors are replicated from the supersmooth mandrels onto ordinary float glass substrates by epoxy replication technique. The properties of the supermirrors before and after the replication are characterized by grazing incidence X-ray reflectometry(GIXR) measurement and atomic force microscope(AFM) . The results show that before and after replication,the multilayer structures are almost the same and that the surface roughness is 0.240 and 0.217 nm,respectively,which are close to that of the mandrel. It is demonstrated that the W/Si supermirrors are successfully replicated from the mandrel with good performance.     

Design of Grazing-Incidence Broad-Band Multilayers for Hard X-Ray Reflectors

A new method of designing x-ray supermirrors with broad angular or energy response for use as coatings in x-ray optics is presented. The design is based on an analytical method with oversimplified analytical and semi-empirical formulae, and an extensive numerical method is used in the optimization design. A better initial multilayer is obtained with the former method and optimized with the latter method. In the optimization, a good design is achieved with much less computing time. In addition, the saturation effect due to the interfacial roughness in multilayer also emerges in the design of x-ray supermirrors with definite performances. The reflectivity of C/W x-ray supermirrors as a function of photon energy at the fixed grazing incident angle 0.5°is presented.     

Influence of interface roughness on reflectivity of tungsten/boron-carbide multilayers with variable bi-layer number by X-ray reflection and diffuse scattering

Infuence of interface roughness on the reflectivity of Tungsten/boron-carbide （W/B4C） multilayers varying with bi-layer number, N, is investigated. For W/B4C multilayers with the same design period thickness of 2.5 nm, a real-structure model is used to calculate the variation of reflectivities with N = 50, 100, 150, and 200, respectively. Then, these multilayers are fabricated by a direct current （DC） magnetron sputtering system. Their reflectivity and scattering intensity are measured by an X-ray diffractometer （XRD） working at Cu Kα line. The X-ray reflectivity measurement indicates that the reflectivity is a function of its bi-layer number. The X-ray scattering measured results show that the interface roughness of W/B4C multilayers increases slightly from layer to layer during multilayer growing. The variation of the reflectivity and interface roughness with bi-layer number is accurately explained by the presented realstructure model.     

非周期多层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像

从光线传播的角度分析了非周期多层膜Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜的成像性能,并与单层膜KB显微镜、周期多层膜KB显微镜进行了对比。与单层膜KB显微镜相比,多层膜KB显微镜提高了工作掠入射角度,在同样分辨力和集光效率要求下具有更大的视场。周期多层膜KB显微镜的反射率和能量分辨本领高于非周期多层膜KB显微镜,但非周期多层膜元件具有较大的角度带宽和均一的反射率,克服了周期多层膜KB显微镜视场范围和像场均匀性的不足。在此基础上,制备了中心角度1.133 0°的非周期多层膜反射镜元件,以8 keV能量的X射线光管为背光源进行了KB显微镜成像实验,实验结果与理论分析一致。     

Normal-incidence silicon-gadolinium multilayers for imaging at 63 nm wavelength

Si/Gd multilayers designed as narrowband reflective coatings near 63 nm were developed. The highest peak reflectance of 26.2% at a 5 degrees incident angle was obtained at 62 nm, and the spectral bandwidth was 7.3 nm FWHM. The fits for x-ray and extreme ultraviolet reflectance data of Si/Gd multilayers indicate the possibility of silicide formation at the Si-Gd interfaces. B(4)C, W, and SiN were deposited as interface barrier layers to improve the reflectance of Si/Gd multilayers. More than an 8% increase in reflectance was observed from the interface-engineered Si/W/Gd and Si/B(4)C/Gd multilayers.     

基于辅助光学系统的KB显微镜瞄准方法

 研究了利用辅助可见光系统精确瞄准KB显微镜物点的方法。设计了工作能点8 keV的周期多层膜KB显微镜系统,通过光线追迹和X射线成像实验,得到5 μm空间分辨率所对应的视场和景深,进而计算出诊断实验对应的指向和景深要求。基于KB系统的物像关系和精度要求,设计了辅助的可见光成像系统,实现了可见光系统与X射线KB系统间的等效瞄准,利用耦合好的系统进行了瞄准和X射线成像实验。实验结果表明:辅助光路可以实现±20 μm的垂轴面和±300 μm的轴向定位精度,满足KB显微镜的瞄准要求。