基于评价函数的极紫外多层膜反射式起偏器和检偏器设计

 基于三种不同评价函数,利用全局优化算法设计了极紫外波段高性能反射式多层膜偏振元件。通过比对不同评价函数的设计结果,分析了评价函数、工作角度及膜层数对反射式多层膜偏振片性能的影响,确定了极紫外多层膜反射式偏振片设计的角度选择、膜层数选择及评价函数选择标准。为解决传统的单一性能优化造成的偏振度损失的问题,构造了偏振比对数结合反射率的评价函数,该方法设计的偏振元件性能优于传统优化方法设计的结果。     

磁控溅射制备横向梯度分布的Mo/Si周期多层膜

 采用磁控溅射方法在Si基板上镀制了横向梯度分布的Mo/Si周期多层膜。以X射线掠入射反射测量了横向梯度多层膜的膜系结构,在基板65 mm长度范围内,多层膜周期从8.21 nm线性减小到6.57 nm,周期梯度为0.03 nm/mm。国家同步辐射实验室反射率计的反射率测试结果表明：该横向梯度分布周期多层膜上不同位置,能反射在13.3~15.9 nm波段范围内不同波长的极紫外光,反射率为60%~65%。     

磁控溅射制备Ni/Ti多层膜表面粗糙度

采用磁控溅射方法制备了周期数分别为10,30,50和75的Ni/Ti多层膜,利用X射线掠入射反射测量了多层膜表面和界面的状态,并用原子力显微镜测量了多层膜的表面粗糙度,研究了不同周期数的Ni/Ti多层膜表面粗糙度的变化规律。结果表明:Ni/Ti多层膜表面粗糙度随着膜层数增加而增加,当Ni/Ti多层膜的周期数从10变化到75时,其表面粗糙度由0.80 nm增大到1.69 nm。实验数据拟合表明:Ni/Ti多层膜表面粗糙度与周期数成3次方关系;但在周期数较小时,粗糙度与周期数成线性关系。     

小波变换表征多层膜氧化层、界面层和膜厚漂移

用小波变换的方法分析了纳米多层膜的X射线掠入射反射率测试曲线.从小波变换的自相关函数峰位和峰强度信息中得到了常规曲线拟合方法难以表征的含有氧化层、界面层或厚度漂移的多层膜结构,利用其作为多层膜的初始结构再进行常规的曲线拟合,可实现多层膜结构精确表征的目的.研究成功地鉴别出钒单层膜的表面存在约3 nm厚的氧化层,分析得到Mo/Si多层膜的界面纯粗糙度约0.42 nm,表明在Ni/C多层膜中接近表面和基底的膜层存在大于5%的厚度漂移.     

Design and Fabrication of Ni/Ti Multilayer for Neutron Supermirror

In the applications of neutron guides and focusing devices, by using the Ni/Ti multilayer supermirrors （SM）, the neutron flux is significantly enhanced, because the critical reflective angle of supermirrors increases m times compared to the one of natural bulk Ni. We design and fabricate the Ni/Ti multilayer supermirrors by considering the effect of the interfacial imperfection, such as interface roughness and diffusion, and by using the direct current magnetron sputtering technology. The reflective performances of these supermirrors are measured on a V14 neutron beam line at the Berlin Neutron Scattering Centre （BENSC）, Germany. The measurement data suggest that the critical angles of the supermirrors are 1.5 and 2.2 times that of bulk Ni, respectively.     

Determination of the deposition rate of DC magnetron sputtering in fabrication of X-ray supermirrors

X-ray supermirror is a non-periodic multilayer structure, whose optical performance is greatly affected by the stability and accuracy of the deposition rate in the fabrication using the direct current (DC) magnetron sputtering. By considering the location-setting time of the substrate positioning above the sputtering target, the deposition rate can be accurately determined. Experimental results show that the optical performance of the supermirror is in agreement with the design aim, which indicates that the layer thickness is well controlled and coincides with the desired ones.     

50~110 nm波段高反射率多层膜的设计与制备

阐述了50~110 nm强吸收波段亚四分之一波长多层膜的设计方法.这种膜系是由强吸收材料叠加而成，每层膜光学厚度小于四分之一个波长.与常规周期多层膜相比，这种膜系更适用于提高强吸收波段的反射率.利用该方法设计了50 nm处高反射多层膜，并以此为初始条件通过Levenberg-Marquart优化方法完成了50~110 nm强吸收波段宽带高反射率Si/W/Co多层膜的设计，其平均反射率达到45%.采用直流磁控溅射方法制备了Si/W/Co多层膜,用X射线衍射仪(XRD)对膜层结构进行了测试，测试结果表明制作出的多层膜结构与设计结构基本相符.     

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。     

30.4 nm波长SiC/Mg多层膜反射镜

波长30.4 nm的He-II谱线是极紫外天文观测中最重要的谱线之一,空间极紫外太阳观测光学系统需要采用多层膜作为反射元件。为此研究了SiC/Mg、B4C/Mg、C/Mg、C/Al、Mo/Si、B4C/Si、SiC/Si、C/Si、Sc/Si等材料组合的多层膜在该波长处的反射性能。基于反射率最大与多层膜带宽最小的设计优化原则,选取了SiC/Mg作为膜系材料。采用直流磁控溅射技术制备了SiC/Mg多层膜,用X射线衍射仪测量了多层膜的周期厚度,用国家同步辐射计量站的反射率计测量了多层膜的反射率,在入射角12°时,实测30.4 nm处的反射率为38.0%。     

亚飞秒啁啾Mo/Si多层膜反射镜的设计、制作与性能检测

针对利用高次谐波获取亚飞秒脉冲的实验需求,设计制备了啁啾为－2 800 as2的啁啾Mo/Si多层膜反射镜.数值计算表明,采用所设计的啁啾多层膜反射镜可以获得86 as的脉冲.通过直流磁控溅射方法实现了Mo/Si多层膜样品的制备.在合肥同步辐射上进行了多层膜反射率的测量,在所设计的工作波长内,多层膜的平均反射率为5.6±2.3%.在考虑最上层Si的氧化作用后,对测量曲线进行拟合,得到的反射率曲线和膜层厚度分布分别与测试曲线和设计结果相吻合.