一种X射线成像型平响应低通滤波技术

提出一种基于掠入射微柱面反射镜阵列的X射线成像型平响应低通滤波技术.根据X射线光学理论,介绍了基于微柱面反射镜阵列的平响应低通滤波原理,分析了元件透射谱的计算方法.基于电子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上制作了金柱体直径200nm、深度1.3μm、占空比0.393的微柱面镜阵列样品,根据理论计算在2°掠射角时其截止能量为1250eV,响应不平整度为5.7%.利用转角精度优于0.1°的三维精密转角机构,在北京同步辐射装置的4B7B软X射线束线站标定样品在不同掠入射角下的透射率,得到初步标定结果.标定结果显示,在1keV以上的不同能点各曲线均有下降趋势,且角度越大下降能点越偏软,说明掠射角的增大对较高能的X射线具有明显抑制效果.由于电子束刻蚀的技术局限性,样品的深宽比、侧壁垂直度、侧壁粗糙度等参数并未达到理论要求,所以标定结果与理论计算值有一定差异.     

软 X射线光学表面散射检测

应用自行研制的软X射线反射率计,分别对不同的反射镜样品,在不同的工作波段以及掠射角下研究了软X射线波段掠入射光学表面的散射。实验结果表明：掠射角增加,波长减小,粗糙度增加,软X射线掠入射表面散射程度加重。     

软x射线平面镜不同掠射角下的反射率标定

报道了平面反射镜在不同掠射角下的反射率标定实验.实验利用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B束线及反射率计靶室，在束流强度40—120 mA、贮存环电子能量2 GeV专用光运行模式下，在50—1500 eV能区，做了四种材料平面镜在不同掠射角下的反射率标定.标定过程用高灵敏度无死层的硅光二极管代替x射线二极管作探测器，使输出信号提高2—3个数量级.最终给出C，Si，Ni和Au四种材料平面镜在1°—7°掠射角下的反射率标定曲线，并把实验数据与理论计算值进行了比对和分析. 关键词： 同步辐射 平面镜 反射率 标定     

物理光学 光的吸收、透射与散射

O436．1 2006064859软X射线掠入射光学散射特性的研究=Study of soft X- ray grazing incidence optical scattering phenomena[刊,中]/陈淑妍(中科院长春光机所．吉林．长春(130033)),张大威…//激光与光电子学进展．—2006．43(4)．—53—55介绍了短波段掠入射表面散射线性模型,并且根据这个理论,分析计算了不同的波长和掠射角对软X射线掠入射光学散射特性的影响。随着波长的减小、掠射角的加大。软X射线掠入射光学散射现象越来越严重。图3参4 (严寒)     

软X射线能谱定量测量技术研究

采用每毫米1000线的自支撑透射光栅配上背照射软X射线CCD(charge coupled device)组成了透射光栅谱仪,利用北京同步辐射装置(BSRF)3W1B光束线软X射线实验站上X射线源分别对透射光栅的衍射效率和软X射线CCD的响应灵敏度进行了准确的实验标定,获得了150eV到1500eV能区的绝对衍射效率和响应灵敏度的实验结果;同时在国内外研究工作的基础上,发展了自己的透射光栅衍射效率理论计算模型和X射线CCD响应灵敏度计算模型,开展了相应的理论计算和实验标定结果比对工作,理论和实验符合较好,     

软X光能谱仪探测元件响应曲线标定

报道了软X光能谱仪探测元件的能量响应曲线标定工作.实验利用北京同步辐射装置–3W1B束线及反射率计靶室,在束流40—80mA、贮存环电子能量2.2GeV专用光运行模式下,在150—1500eV能区的四个能段,做了铝阴极X射线二极管、滤光片及掠入射平面反射镜能量响应标定实验.通过实验数据比对及分析,最终给出X射线二极管在不同能量段最大可能的测量误差范围.     

3333lp/mm X射线透射光栅的研制

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术.首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅.在国内首次完成了3333lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150nm,周期为300nm,金吸收体厚度为500nm.衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用.     

X射线Kirkpatrick-Baez显微镜用超反射镜的研制

介绍了一种可应用于X射线Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜的光学元件—X射线超反射镜。选用的W和B4C作为镀膜材料,膜对数为20,采用单纯型调优的方法实现了X射线超反射镜设计,用磁控溅射的方法在Si基片上完成了W/B4C X射线超反射镜的制备。采用高分辨率X射线衍射仪（8 keV）测量了X射线超反射镜的反射特性。制备的X射线超反射镜在掠入射角分别为1.052°和1.143°处,反射角度带宽为0.3°,反射率达到20%,可满足KB型显微镜的要求。     

软X光能谱仪探测元件晌应曲线标定

报道了软X光能诺仪探别元件的能量响应曲线标定工作．实验利用北京同步辐射装置-3W1B束经及反射率计靶室，在束流40—80mA、贮存环电子能量2.2GeV专用光运行模式下，在150—1500eV能区的四个能段，做了铝阴极X射线二权管、滤光片及擦入射平面反射镜能量响应标定实验，通过实验数据比对及分析，最终给出X射线二极管在不同能量段最大可能的测量误差范围。     

2000 1/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 1/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

2000 l/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

平面镜反射率的标定及修正

研究了用同步辐射源标定软X光掠入射平面镜的反射率。实验采用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B束线及反射率计靶室,在50~1 500 eV能区,做了C,Si,Ni和Au材料平面镜在1°~7°掠射角下的反射率标定曲线。由于3W1B束线的单色器采用变间距光栅作色散元件,光栅分光必然存在高次谐波,高次谐波严重影响光源的单色性,从而给平面镜的反射率标定值带来误差。前置滤片虽然能有效抵制高次谐波,但不能完全消除高次谐波。为此,利用透射光栅对光源做了单色性研究,给出高次谐波在不同能区所占光源强度的比例,从而对平面镜反射率标定值做出修正。     

激光等离子体光源软X射线反射率计

介绍了所研制的激光等离子体光源软X射线反射率计,该反射率计由激光等离子体光源、掠入射光栅单色仪、样品室、真空系统、样品台、光电探测系统和计算机控制系统组成,工作波段8～30 nm,测量样品的最大尺寸为130 mm×120 mm×120 mm(长×宽×高),可以利用这台反射率计对软X射线波段光栅、滤光片和多层膜反射镜等光学元件进行测量和评估。为检验反射率计的性能指标,利用该反射率计对本室研制的软X射线多层膜反射镜的反射率进行了测量,测量结果与理论计算结果符合较好,反射率测量重复性为±0.6%。     

薄膜特性的掠发射X射线荧光分析

掠射X射线荧光分析技术是实验室分析薄膜特性的一种重要工具。文章简述了利用掠出射X射线荧光技术分析薄膜厚度的原理和方法,介绍了一种可在实验室里实现薄膜特性测试的掠发射X射线荧光分析装置,该装置采用波长色散方式结合超薄窗流气正比计数管,可实现对轻元素的探测。最后从理论上计算了Si片上不同厚度的几种单层薄膜的X射线荧光强度和掠出射角的依赖关系。证明了掠发射X射线荧光分析是一种精确的分析薄膜厚度等特性的方法。     

掠出射X射线荧光谱仪性能评测

通过对GaAs(100)抛光晶片在相同条件下掠出射X射线荧光实验的可重复性研究,并结合常规光源与同步辐射光源X射线掠出射荧光实验结果的对比,证明自行研制的掠出射X射线荧光平台可重复性较好,稳定性较高,实验方法的设计是合理的。理论计算与实验曲线符合的较好,证明掠出射X射线荧光实验中用单晶的全反射临界角标定掠出射角度的方法是可行的。用标准晶片掠出射X射线荧光曲线的微分评测了实际角发散度的大小。     

惯性约束聚变软X射线在线标定系统概念设计

长期以来,惯性约束聚变（ICF）研究软X射线诊断科学仪器设备的元器件标定工作主要依赖同步辐射光源X射线辐射计量站进行。该类装置通常与用于开展ICF研究的大型激光装置分处两地,难以满足ICF研究软X射线元器件实时实地的标定应用需求。另外,由于同步辐射和ICF激光等离子体产生的X射线辐射特性存在较大差异,同步辐射计量站的标定结果事实上也不能完全反映元器件在ICF实验应用中的计量响应特性。本文首先介绍一种基于单光学元件的软X射线紧凑型无谐波光源单色化技术,以此为基础提出研制基于ICF激光等离子体X射线源的同源、同几何位形、双束比较校准的多能量通道光源单色化系统,用于ICF应用软X射线元器件的在线标定。新系统一方面可望满足ICF软X射线元器件实时实地的标定应用需求;另一方面,其提供的标定光束的技术特征将最大可能地接近ICF激光等离子体X射线辐射本身。配备相应的X射线二极管（XRD）和标准探测器之后,该系统将形成一套具有在线自校准功能的新型多通道δ能量响应软X射线能谱仪。     

同步辐射掠出射X射线荧光分析薄膜膜厚

掠射X射线荧光分析为薄层和多层膜特性分析提供了潜在的可能. 尤其是可以探测膜层厚度、界面形貌和组成. 以北京同步辐射光源作激发光源, 采用掠出射方法测试了Si基片上不同厚度的单层Cr膜样品, 测试结果与理论计算基本符合. 同时观察到一定厚度的薄膜样品产生的掠出射X射线荧光的干涉现象.     

无吸收光栅的X射线相位衬度成像实验研究

通过对基于空间相干源和具有分析光栅功能的X射线转换屏的微分干涉X射线相位衬度成像 系统的理论分析, 利用线发射体阵列结构阳极X射线管和光助电化学刻蚀技术 研制的相位光栅和具有分析光栅功能的X射线转换屏, 组建了一种无吸收光栅的X射线微分干涉相衬成像系统. 在此系统上开展了生物样品的实验研究, 获得了较传统吸收成像更为清晰和更多样品结构信息的相位衬度图像. 从而试验验证了该系统方案设计的可行性, 为X射线相衬成像技术从实验室走向临床应用提供了有效途径.     

北京同步辐射装置软X光束线通量谱的绝对测量与计算

在北京同步辐射装置(BSRF)上用全吸收平行板充氙电离室作一级标准探测器,对硅光电二极管(AXUV—100)的效率在光子能量5—6.5keV进行了标定,建立了二级标准探测器;AXUV—100硅光电二极管在50eV-6keV有很好的线性响应,将其在硬X射线波段已标定的效率曲线外推到软X射线波段,并对BSRF3B1A和4B9B光束线在软X射线波段光子通量谱进行了初步地测量,测量结果与理论计算结果较为符合.在3B1A软X光学实验站,利用二级标准探测器对用于惯性约束聚变(ICF)的软X光探测器的灵敏度进行了标定,并取得了满意的结果.     

q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.