利用掠入射X射线技术表征高分子薄膜

掠入射X射线技术是一种表征高分子薄膜的结晶性、厚度、界面粗糙度等物理量的新方法,本文简单介绍了这种技术中X射线反射率法和掠入射X射线衍射法的基本原理、测试和分析方法以及这些方法在高分子薄膜研究中的应用。

非理想软X射线光学多层膜的掠入射镜向反射率

对实际软Ｘ射线光学多层膜中普遍存在的主要非理想因素（层厚漂移、界面粗糙度和界面扩散）进行了定量描述. 基于动力学光学理论，计算了上述非理想因素对软Ｘ射线光学多层膜的掠入射镜向反射率的影响结果表明：层厚的随机漂移使反射率、尤其是高级反射率降低；累积层厚漂移破坏了多层膜的长程有序性，使反射峰展宽；界面扩散和界面粗糙度使反射率降低，对高级反射率的影响更甚，但二者并不破坏多层膜的长程有序性，所以反射峰的宽度不变；界面扩散和界面粗糙度对反射率影响的机制不同；在界面扩散宽度和界面粗糙度相等的情况下，界面粗糙度使反射率下降显著．用模拟退火 Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法对 Ｃｏ／Ｃ软Ｘ射线光学多层膜进行了结构评价．该方法能避免复杂的求导运算，在软Ｘ射线光学多层膜的结构评价中具有较强的实用性．

掠入射X射线显微镜反射率分析

X射线掠入射显微镜的反射率除了与掠入射角有关之外,还与反射表面的粗糙度密切相关.以设计的非共轴掠入射KBA X射线显微镜系统为例,讨论了掠入射下X射线从金属表面和单层膜表面反射的两种情况.分析了波长为0.83 nm时,表面均方粗糙度(RM S)对反射率的影响,并计算了该系统的X射线反射率.分析结果表明RM S增大,反射率会降低;无氧铜的反射率为0.021,单层膜的反射率为0.049,因此KBA X射线显微镜可采用镀单层膜的方法加工.

同步辐射X射线掠入射衍射实验技术及应用

利用北京同步辐射装置漫散射实验站的五圆衍射仪，建立了掠入射X射线衍射实验方法。对Si表面生长的Ge/Si量子点及其在Si表层产生的应变进行了成功测量，表明此方法可以有效地提取表面层的微弱信号。实验结果表明，Ge/Si量子点的形成除了在Si衬底表层形成了晶格具有横向膨胀应变的区域之外，还在Si衬底中形成了具有横向压缩应变的区域。

金属纳米颗粒-聚电解质多层膜的X射线反射率研究

用静电自组装技术制备了不同层数的 Au纳米颗粒 -聚电解质多层膜 ,用 X射线反射及原子力显微镜对膜的微结构进行了表征 .研究发现 ,当 Au纳米颗粒下面的聚电解质层较薄时 ,膜中无清晰的界面结构 ;随着 Au纳米颗粒下面的聚电解质层的增厚 ,金属

X射线双晶衍射技术的发展及应用

简要介绍了X射线双晶衍射技术的原理 ;描述了双晶衍射技术的发展与演化 .

软X射线多层膜技术及其应用

介绍了软X射线多层膜的研究进展,讨论了软X射线多层膜的选材和制备过程中应该注意的问题。最后给出了软X射线多层膜的应用。

X射线反射式波带片衍射图形的深度误差效应

研究 Ｘ 射线反射式波带片衍射图形制造过程中的深度误差效应。介绍了深度误差允差的计算方法及计算结果。给出实测结果，并讨论了在制造过程中减小深度误差的方法。

X射线微束化技术

X射线技术,诸如X射线衍射、x射线光谱分析、小角x射线散射、X射线荧光分析等已经为人们提供了有关晶体、纤维、粉末及合成材料等的重要结构信息。例如,人的感冒病毒。

KBAX射线显微镜分辨力模型

综合考虑了几何像差、衍射效应和加工精度等因素对KBA X射线显微镜分辨力的影响,构建了分辨力模型。通过光线追迹模拟得到了不同视场位置的边缘响应函数,以20%～80%的评价标准确定了几何像差分辨力。由构建的空间分辨力模型得到理论分辨力。KBA X射线显微镜整个视场几何像差分辨力、理论分辨力和实测分辨力基本一致。用单层膜KBA显微镜获得的X射线成像结果,得出中心视场的分辨力约为4μm,±100μm视场的分辨力优于5μm。实验结果表明,几何像差对空间分辨力影响权重相对较大,是影响空间分辨力的决定性因素,其它因素的影响相对较小。

KBA X射线显微镜装调方法研究

KBAX射线显微镜为非共轴、掠入射软X射线成像系统,集光立体角很小,像质又要求非常高,这使得四个反射镜的安装位置要求相当严格。通常的位置或角度计量工具,在激光聚变靶室内空间受限的条件下,很难达到这么高的精度。因此为了保证KBA的成像质量,采用精度4″的测角仪使双反射镜的夹角误差小于20″。掠入射角对成像质量影响很大,为了使掠入射角小于10″,用自己设计的光路系统保证了掠入射角的精度要求。KBAX射线显微镜系统的主镜的孔径角4×10-6sr,无法实现锐聚焦。因此设计了一个辅助物镜代替它的主镜以实现锐聚焦。在某大型激光装置上进行的惯性约束聚变诊断实验中,运用这些方法所装调的KBAX射线显微镜获得了靶标(周期20μm,线宽6μm的无金膜镍网格)的清晰图像。

参加第49届丹佛X射线年会有感

报道了第 49届丹佛X射线年会的概况。会议期间 ,关于微束装置及其分析技术、全反射技术与应用、探测器研制、薄层分析、样品制备、半导体材料分析等 ,受到广泛关注。

基于GIXRR反射率曲线的二氧化硅纳米薄膜厚度计算

为了快速、准确得到纳米薄膜厚度,采用Kiessig厚度干涉条纹计算薄膜厚度的线性拟合公式,计算了不同系列厚度（10-120nm）的二氧化硅薄膜。薄膜样品采用热原子层沉积法（T-ALD）制备,薄膜厚度使用掠入射X射线反射（GIXRR）技术表征,基于GIXRR得到的反射率曲线系统讨论了线性拟合公式计算薄膜厚度的步骤及影响因素,同时使用XRR专业处理软件GlobalFit2.0比较了两种方法得到的膜厚,最后提出一种计算薄膜厚度的新方法-经验曲线法。结果表明：峰位级数对线性拟合厚度产生主要影响,峰位级数增加,厚度增大;峰位对应反射角同样对线性拟合厚度有较大影响,表现为干涉条纹周期增大,厚度减小。但峰位级数及其对应反射角在拟合薄膜厚度过程中引入的误差可进一步通过试差法,临界角与干涉条纹周期的校准来减小。对任意厚度的同一样品,线性拟合和软件拟合两种方法得到的薄膜厚度具有一致性,厚度偏差均小于0.1nm,表明线性拟合方法的准确性。在厚度准确定值的基础上提出薄膜厚度与干涉条纹周期的经验关系曲线,通过该曲线,可直接使用干涉条纹周期计算薄膜厚度,此方法不仅省略了线性拟合过程中确定峰位级数及其对应反射角的繁琐步骤,而且避免了软件拟合过程中复杂模型的建立,对快速、准确获得薄膜厚度信息具有重要的意义。

X射线望远镜

X射线望远镜由聚光和成像反射镜以及在其焦平面上的二维检测器构成。X射线望远镜观察达到波长0．1nm，入射角为0．5。。这里X射线望远镜的制作有两种方法，一个重视分辨率，另一个重视聚光性能，同时满足上述两者，可以说是今后最大的开发课题。利用多层膜反射镜制作也与光学望远镜同样的正入射型X射线望远镜。

基于掠入射X射线反射谱的Mo/Si多层膜扩散系数测量

测量了Mo/Si多层膜在250℃下经历不同时间退火后的掠入射X射线反射谱,从中提取出特定级次衍射峰在退火过程中的相对移位,通过布拉格公式拟合,得到了Mo/Si多层膜周期厚度皮米级别的相对变化。采用扩散控制模型来描述Mo/Si多层膜界面扩散,界面厚度的平方随时间线性增加,由此拟合得到Mo和Si间的扩散系数为0.33×10-22 cm2/s。采用四层模型,对掠入射X射线反射谱进行全谱拟合,得到了Mo,Si和扩散层MoSi2的密度分别为9.3,2.5和5.4g/cm3,据此对Mo和Si间扩散系数进行修正,最终得到在250℃下,Mo/Si多层膜中Mo和Si间的扩散系数为1.88×10-22 cm2/s,从而为研究Mo/Si多层膜的热稳定性提供了定量依据。

热处理Co/C软X射线多层膜的掠入射反射率增强

研究了低温退火Ｃｏ／Ｃ软Ｘ射线多层膜中掠入射反射率的增强现象．通过测量一级调制峰强度随退火温度和时间的变化，测得了低至－１０－２５ｍ２ｓ－１的有效扩散系数．由于所研究的Ｃｏ／Ｃ多层膜的调制波长远大于ＣｏＣ系统的扩散临界波长，有效扩散系数近似等于真实宏观扩散系数．负的宏观扩散系数表明，在ＣｏＣ系统中有相分离的趋势．这一结果可解释为由Ｍｉｅｄｅｍａ宏观原子模型计算得到的正的ＣｏＣ系统的混合焓．

掠入射 X射线反射法测量纳米尺度氮化硅薄膜厚度

掠入射X射线反射法是一种薄膜厚度的无损测量方法。采用掠入射X射线反射法测量纳米尺度氮化硅薄膜厚度，拟合模型的建立和测量条件的选择是测量结果准确性的重要影响因素。研究建立了合理的拟合模型，并研究了不同功率、不同步进及每步不同停留时间对测量结果的影响。结果表明，电压40kV、电流40mA、步进0.004＆#176;、每步停留时间2s为最佳的测量条件。

MOCVD Al_xGa_(1-x)N/GaN超晶格结构的界面与表面表征

采用掠入射X射线反射谱技术和原子力显微镜表面形貌技术对AlxGa1-xN/GaN超晶格结构的界面与表面进行了表征,将反射谱数据与X射线衍射结果结合获得了垒层组分及阱层宽度与界面粗糙度的关系.掠入射X射线反射谱的显著强度振荡与原子力显微镜所观察到的台阶流动形貌表明了平整的界面和表面的存在.研究发现,低Al组分(x=0.15)阱宽小的样品界面与表面粗糙度最小.

基于p-FTIR和p-XRF测试组合的大汶口文化蛇纹石质玉器无损检测及产地溯源分析

出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在,无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究,但至今为止,无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。利用便携红外光谱(portable Fourier transform infrared spectroscopy,p-FTIR,带漫反射附件)+便携X射线荧光光谱(portable X-ray flourescence,p-XRF)技术组合对山东省文物与考古研究院发掘的大汶口文化出土蛇纹石质玉器的物相和化学组成进行了无损测试以及出土玉器产地溯源的探索。测试结果显示,大汶口文化的蛇纹石玉存在两种成因类型,其中7件玉器(M1005:3,M1006:4,M1013:12,M20:30,M11,T333:2B①:2,M49:04)属于超基性岩型,Fe,Cr和Ni含量较高,含较多磁铁矿包体,磁性较强,Cr/Ni值小于1且多数小于0.7,与现代泰山玉的产地特征基本一致,最大可能就地取材于附近的泰山山麓,为泰山玉的使用时间提前到5500年前的大汶口文化时期提供了重要的科学依据。另外4件玉器(M2004:1、B型环、M25:26、M26)具有低Fe,Cr和Ni含量,为富镁碳酸盐接触交代变质类型,其来源有待进一步研究确认。上述研究结果确认p-FTIR和p-XRF结合能够实现对考古现场及馆藏多数未知玉器材料的快速鉴定,具有无需制样、矿物类型和元素组成可相互验证、无荧光干扰等优点,对部分特定类型的蛇纹石质出土玉器/材料可进行产地来源分析,是一种有优势的出土玉器无损测试技术组合。