软X射线Mo/B4C多层膜应力和热稳定性研究

为了实现7 nm波段Mo/B4C多层膜反射镜元件的制备,研究了不同退火方式对Mo/B4C多层膜应力和热稳定性的影响。首先,采用直流磁控溅射方法分别基于石英和硅基板制作Mo/B4C多层膜样品,设计周期为3.58 nm、周期数为60,Mo膜层厚度与周期的比值为0.4。其次,采用不同的退火方式对所制作的样品进行退火实验,最高退火温度500 ℃。最后,分别采用X射线掠入射反射、X射线散射和光学干涉仪的方法对退火前后的Mo/B4C多层膜的周期、界面粗糙度和应力进行测试。测试结果表明采用真空退火方式能够有效降低Mo/B4C多层膜的应力,且退火前后Mo/B4C多层膜的周期和界面粗糙度无明显变化,证明Mo/B4C多层膜在500 ℃以内具有很好的热稳定性。     

环形电极单间隙电晕放电伏安特性

基于用于直线变压器型驱动源的多间隙气体开关结构,提出一种环形放电间隙与电晕针并联的气体火花间隙。通过测量间隙耐压过程中电晕放电的伏安特性,研究了气体介质、气压、电晕极性、电晕针长度以及针尖对应电极结构等因素对伏安特性的影响。结果表明：以空气为绝缘气体,负极性电晕可获得较稳定的伏安特性;改变电晕针长度和针尖对应电极结构可方便地实现对电晕放电伏安特性的调节以满足开关要求。     

用于脉冲功率装置调试的高功率电阻分压器型负载

介绍了电阻分压器型负载的结构、分压原理和设计方法,分析了高频作用下趋肤效应对负载阻值的影响,计算了负载和真空腔内的电场强度分布以及负载的等效电感和等效电容,利用Pspice程序模拟了回路参数对输出信号的影响。对负载的分压比进行了标定,标定结果为7.59×10-5。为避免闪络现象的发生,设计加工接地金属套筒,用来降低负载阴极三结合点处的电场强度。负载工作电压幅值428 kV,电流幅值9.48 kA,工作阻抗45 Ω,电压和电流波形与设计值符合得较好,满足设计要求。     

MV级气体开关脉冲自击穿特性及支撑结构的优化

 设计了两种结构的1 MV气体开关:一种是高压电极为悬臂,未突出绝缘支撑筒的结构（悬臂开关）;一种为高压电极突出绝缘支撑筒的结构（分段支撑开关）。结合上述两种开关在脉冲电压下的自击穿实验和静电场模拟,分析了不同开关结构对电场分布的影响,结果表明分段支撑开关比悬臂开关的绝缘更安全,性能更稳定。分析了悬臂开关绝缘支撑筒击穿的原因,认为是开关内形成的流注在电场作用下加速并轰击支撑筒表面导致了支撑筒的绝缘损坏。利用自击穿实验的结果,给出了包含场增强因子形式的Bradley经验公式,计算值与实验结果吻合较好。     

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。     

大尺寸高性能X射线双通道多层膜反射镜研制

为满足同步辐射装置中X射线单色器的需求,在直线式磁控溅射设备上制备了W/Si和Ru/C双通道多层膜反射镜。制备的W/Si多层膜和Ru/C多层膜的周期厚度均为3 nm,平均界面宽度分别为0.30 nm和0.32 nm。在320 mm长度范围和20 mm宽度范围内,W/Si多层膜膜厚误差的均方根值分别为0.30%和0.19%,Ru/C多层膜膜厚误差的均方根值分别为0.39%和0.20%。对制备的样品进行了表面形貌测试和非镜面散射测试,对比了W/Si多层膜和Ru/C多层膜的表面和界面粗糙度大小。硬X射线反射率测试结果表明,W/Si多层膜和Ru/C多层膜在8.04 keV能量点处的一级布拉格峰测试反射率分别为63%和62%,角分辨率均为2.6%。基于以上研究,在尺寸为350 mm×60 mm的高精度Si平面镜表面镀制了W/Si和Ru/C双通道多层膜,并且其被成功应用于上海同步辐射光源线站中。     

一种新型二维铜配合物的水热合成及其晶体结构

以硫酸锌和氟康唑为原料采用水热法合成一种新型配位聚合物．单晶X2射线衍射实验表明，标题化舍物属于单斜晶系，C2／c空间群，晶胞参数为a=15．902（2）A，b=17．996（2）A，c=12．9224（18）A，β=96．240（2）A，V=3676．2（9）A3Z=4．每个铜离子分别与4个不同氟康唑配体上的三唑氮原...     

Electron Emission Suppression from Cathode Surfaces of a Rod-Pinch Diode

The theory and method of suppressing electron emission from cathode surfaces is introduced, including increasing the emission threshold, reducing the surface electric field and shielding the emitted electrons. The stainless steel-graphite and Teflon-graphite composite cathodes are designed to test the above methods for a rod-pinch diode. The experiments are performed on the inductive voltage adder, and the results indicate that the Teflon-graphite composite cathode is effective in suppressing electron emission from the specified cathode surface, while the stainless steel-graphite composite cathode fails. The reasons are analyzed theoretically.     

极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统

极紫外、X射线和中子光学为现代科学的发展提供了高精度的观测手段,但这些手段的实现需要大量高性能薄膜光学元件和系统的支撑。由于短波长和材料光学常数的限制,短波光学元件的结构、性能和制作技术明显区别于长波光学元件。近二十年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了以短波反射镜为基底的精密加工检测平台,发展了超薄薄膜界面生长调控方法和大尺寸薄膜镀制技术,提出了高效率/高分辨率多层膜微纳结构的衍射理论和制备方法,初步阐明了短波辐照损伤的物理机制,形成了短波薄膜和晶体聚焦成像系统的高精度全流程研制技术,并将该技术成功应用于国内和国际短波光子大科学装置中。本文简要介绍本课题组在上述短波元件和系统领域中的研究进展。     

Optical performance, structure and thermal stability of Al（lwt.-%Si）//Zr and Al（pure）//Zr multilayers designed for the 17-19 nm range

We report on the optical performance, structure and thermal stability of periodic multilayer films con- taining Zr and Al（lwt.-%Si） or Al（pure） layers designed for the use as extreme ultraviolet （EUV） high reflective mirrors in the range of 1~19 am. The comparison of A1/Zr （Al（lwt.-%Si）/Zr and Al（pure）/Zr） multilayers fabricated by direct-current magnetron sputtering shows that the optical and structural per- formances of two systems have much difference because of Si doped in A1. From the results of grazing incidence X-ray reflection （GIXR）, X-ray diffraction （XRD）, and EUV, the Si can disfavor the crystalliza- tion of AI and smooth the interface, consequently increase the reflectance of EUV in the Al（lwt.-%Si）/Zr systems. For the thermal stability of two systems, the first significant structural changes appear at 250 ~C. The interlayers are transformed from symmetrical to asymmetrical, where the Zr-on-A1 interlayers are thicker than Al-on-Zr interlayers. At 295 ~C for Al（pure）/Zr and 298 ~C for Al（lwt.-%Si）/Zr, the interfaces consist of amorphous Al-Zr alloy transform to polycrystalline Al-Zr alloy which can decrease the surface roughness and smooth the interfaces. Above 300 ~C, the interdiffusion becomes larger, which can enlarge the differences between Zr-on-Al and Al-on-Zr interlayers. Based on the analyses, the Si doped in Al cannot only influence the optical and structural performances of Al/Zr systems, but also impact the reaction temperatures in the annealing process.