X射线干涉光刻光束线偏转镜系统的设计与测试

介绍了上海光源X射线干涉光刻(XIL)光束线的基本情况。为实现光束线的光束偏转和光路切换,完成了其偏转镜系统的研制。分析了偏转镜系统的功能,设计了偏转镜的调节机构、切换机构和冷却结构。论述了调节机构的关键运动,即镜箱外直线运动转化为超高真空内旋转运动的实现过程;讨论了切换机构重复精度与承载能力之间的关系,并完成了精密丝杆的校核。采用镜子支撑方式和冷却方式集成的方案设计了冷却结构,并通过数值模拟分析了冷却结构和冷却效果。模拟结果表明镜子子午面形误差和弧矢面形误差分别约为6.5rad和7rad。应用激光干涉仪和光电自准直仪对调节机构和切换机构进行了测试,结果表明:调节机构的线性分辨力可达0.2μm,切换机构的重复精度满足设计要求。

X射线干涉光刻光束线关键光学元件热-结构耦合分析

为了保证上海光源X射线干涉光刻光束线的稳定性,减小热变形对实验结果的影响,对X射线干涉光刻光束线的3个关键光学元件——偏转镜、聚焦镜和精密四刀狭缝进行热-结构耦合分析。首先,计算偏转镜、聚焦镜和精密四刀狭缝所承载的功率密度;然后,建立其有限元模型;最后,获得光学元件的温度场和热变形的结果。结果表明,偏转镜和聚焦镜采用间接水冷方式可有效抑制热变形,冷却后的最大面形误差分别为7.2μrad和9.2μrad。精密四刀狭缝未冷却时,刀片组件温度介于271.56~273.27℃,刀口热变形为0.19 mm,直线导轨热变形为0.08 mm;经过铜辫子冷却后,刀片组件温度降至22.24~23.94℃,刀口热变形降至0.2μm,直线导轨热变形降至0.1μm;采用影像法和接触探头法测试后,刀口直线度、平行度和重复精度均满足技术要求。偏转镜、聚焦镜和精密四刀狭缝的热变形通过间接水冷和铜辫子的冷却方式可以得到很大程度的抑制,进而保证光斑质量。

BEPC同步辐射软X射线光刻光束线的总体设计特性

介绍我们为北京正负电子对撞机(Beijing Electron Position Collide,BEPC)同步辐射实验室建造的软X射线光刻光束线的总体设计思想,并说明其中的束线物理设计、反射镜扫描、调整机构、激光模拟光源、真空系统和电子学、微机控制等系统中的关键技术。此外,对束线中的关键器件之一的超薄铍窗(18μm厚)的耐压强度给出了与理论计算趋势相一致的实验结果。

用于软X射线光刻的等离子体源及干涉诊断分析

阐述了等离子体的产生机理和影响软 Ｘ 射线产生的因素，利用产生软 ｘ 射线的实验系统，分析了软ｘ 射线转换效率与原子数的关系及其空间相干性。给出了等离子体的干涉诊断方法及几个重要的结论。

基于高级硅刻蚀和硅氧化工艺的软X射线干涉光刻分束光栅的优化设计

基于严格的矢量耦合波方法,对13.4nm(92.5eV)软X射线正入射于周期140nm的Si光栅和SiO2光栅的一级衍射效率进行了模拟计算,结果表明SiO2光栅的最大一级衍射效率远比Si光栅高,同时也比目前用于13.4nm软X射线干涉光刻的Cr/Si3N4复合光栅高。本文提出用高级硅刻蚀工艺和硅氧化工艺制作深高宽比纳米级SiO2光栅的新方法,可以解决直接刻蚀制作此光栅难度大的问题,适用于制作上海光源(SSRF)软X射线干涉光刻分束光栅。

X射线衍射和散射光束线设计

介绍了装备在合肥扭摆磁铁光源上一条Ｘ射线光束线的设计，包括光学系统，设计参数，光束线上的两台主要设备前置环面聚焦镜和双晶单色仪．该光束线建成后将用于生物大分子晶体结构分析、高分辨Ｘ射线粉末和单晶衍射。

软X射线磁性圆二色光束线的调试和实验

合肥国家同步辐射实验室二期工程建立了基于软X射线吸收的光束线和实验站。光束线采用了平面变线距光栅单色器,可以提供100—1000eV的单色光,在1000eV处当分辨本领为1000时,光子通量可以超过108s-1。光束线的焦点尺寸是3mm×1mm。在该设备上已经获得软X射线磁性圆二色吸收谱和C、N、O的K吸收边的近边吸收谱。

第四代同步辐射光源的光束线站及其应用

随着第四代同步辐射光源的兴起,得益于X射线亮度和相干性的大幅度提升,同步辐射实验技术在谱学、散射和成像等方面取得了显著进步。这些技术能够探测复杂非均匀体系和动态变化过程中的物质结构、成分、化学价态、电子态和磁性等关键信息,在基础科学领域和应用基础研究中发挥关键作用。文章旨在介绍第四代同步辐射光源的线站技术优势,并结合具体例子探讨其在若干物理研究中的应用,同时也讨论了当前存在的工程技术挑战。希望人们能够了解第四代同步辐射光源的光束线站的特点和应用潜力,以促进其在各个科研领域的推广。

NSRL软X射线磁性圆二色光束线

本文对合肥同步辐射(NSRL)二期工程软X射线磁性圆二色光束线进行了介绍。束线主要包括斩波器系统、前置镜系统、单色器系统、后置镜系统、真空系统、软件及电子学系统。光束线的预期指标为:光通量108s-1,实验站的波长范围为100—1000eV,圆偏振度0.6—0.8(随波长变化而变化),在1000eV处的能量分辨率为1000,在实验站的焦点处光斑大小为水平方向3mm,垂直方向1mm。

上海光源X射线小角散射光束线站的概念设计

设计了光子能量范围为5—20keV、能量分辨率好于1×10-3、光子通量高于1×1011s-1的同步辐射小角散射光束线站。采用弧矢聚焦单色仪对同步辐射白光进行单色化,并对单色光束进行水平方向聚焦;探测器与样品之间的距离可调以得到不同的小角分辨尺度;配置温度可调和压强可调的样品池用于时间分辨实验,而配置的快门系统可使时间分辨达到毫秒量级。

合肥光源软X射线光束线光子通量的测量

计算了合肥光源软Ｘ射线光束线中光子通量与波长的关系；利用ＡＸＵＶ硅光电二极管测量了当单色仪使用（ＣＺＰ３２波带片和３０μｍ针孔时光电流与波长的关系曲线；根据光电流及光电二极管的量子效率得到了在真空隔离窗外２．８～３．９ｎｍ波长范围内的光子通量绝对数值为２．７ ×１０５－８．０ × １０５ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ·ｍＡ·０．１ｎｍＢＷ），并由理论估算得到真空室中光子通量比真空室外高两个量级，约为 １０７ｐｈｏｔｏｎｓ（ｓ· ｍＡ· ０．１ｎｍＢＷ）。

上海光源软X射线谱学显微光束线的进展与应用

介绍了国外与国内同步辐射装置及第三代同步辐射光源进展,回顾了国内软X谱学显微光束线的发展过程,叙述了上海同步辐射光源及软X谱学显微光束线的进展。展望了软X谱学显微光束线的应用,其为开辟新科学、新领域发挥了积极推动作用。

北京同步辐射软X射线装置与软X射线探测器标定

简单介绍了２套北京同步辐射软Ｘ射线装置，主要用于软Ｘ射线光学元件测量和软Ｘ射线探测元、器件的标定。给出了在软Ｘ射线测量装置上计量标准和探测器标定方面的研究结果。

同步辐射X射线双晶单色仪能量扫描

晶体单色仪是Ｘ射线光束线上的关键设备，它用晶体作为色散元件，衍射、分离具有连续光谱的同步辐射，向用户提供一定带宽的Ｘ射线单色光。在合肥同步辐射装置上的晶体单色仪，使用两块Ｓｉ（１１１）晶体，按（＋ｎ，－ｎ）无色散排列，通过一台专门研制的Ｌ型联动装置，仅一维简单的Ｂｒａｇｇ角转动，便可保证在动态能量扫描过程中，两晶体衍射面始终平行，且输出的单色光束与入射光束的相对位置不变。本文重点讨论的是用于合肥晶体单色仪上的能量扫描装置。

上海光源硬X射线微聚焦光束线站首轮调试暨首台真空波荡器自主研制获得成功

硬X射线微聚焦及应用光束线站（BL15U1）是上海光源工程首批光束线站中．第一条进行调试的真空波荡器光束线站。2月6日下午．科研人员完成了调束前准备工作，晚18：00开始正式调束，随即在光束线荧光靶和丝扫描探测器上分别观测到波荡器辐射光斑和光电流，21：30分在实验站铍窗出口处的电离室上探测到波荡器辐射的5．4keY单色光（3次谐波），并扫描获得该能量下单色器摇摆曲线，实现了首轮调束目标。

X射线光束线用小型椭圆弯曲型反射镜的预调节

X射线光束线用反射镜在永久性放入光束线之前,必须经过检测以保证达到设计要求.在反射镜半径需要调节的情况下,调节机构需在光束线外设置且通常将反射镜弯成为柱面.这很难用干涉法测量.LTP是一种表面轮廓仪,适合于测量半径较长的柱面.在弯型(亦即半径可调节)反射镜放入光束线之前,可用LTP测量来辅助完成调节.本文主要介绍这种压弯型反射镜的调节方法及表面质量评价办法.给出一小型反射镜弯曲调节为椭圆柱面的结果.

BSRF1W1B-XAFS光束线研制

1W1B-XAFS束线是在北京同步辐射装置新建造的一条X射线吸收精细结构谱(XAFS)专用束线,于2003年初完成调试并投入运行。该束线的光强、能量范围等主要性能都达到了设计指标。本文介绍了IWlB-XAFS束线结构、光学设计、主要性能参数的测试及结果。

软X射线波段多层膜-多层膜光栅单色器

从多层膜和多层膜光栅的衍射特性出发，得到了适用于软Ｘ射线波段的组合式多层膜－多层膜光栅单色器的工作原理和色散性质。如果多层膜和多层膜光栅的反射面之间保持适当的夹角，该夹角取决于多层膜的周期和光栅的周期之比，则由单色器出射的光束仍保持与入射光束平行，且有很好的色散及最大的光强输出。

X射线环面聚焦镜压弯调整与面形测量

长条形柱面镜在一特制机构中压弯成环面镜，用以水平和垂直两个方向上聚焦同步辐射，是Ｘ射线光束线中常用的成像装置。压弯后的镜面精度直接影响成像质量。合肥Ｘ射线衍射光束线上的环面聚焦镜由德国ＺＩＥＳＳ公司生产的柱面镜，配以国内自行研制的压弯机构，最后在法国ＥＳＲＦ对实验室组合、调试和测量。结果可见，压弯半径随载荷增加而减小，三个循环的重复度＜２％，面形误差＜５μｒａｄ。