軟X射線并聯(lián)平場光柵的設計和制作.pdf

1、平場光柵是掠入射平場譜儀中的核心光學元件，具有像差校正、高分辨和平焦場的優(yōu)點，易與平面探測器件耦合。得益于近幾年平面探測器件的快速發(fā)展，掠入射平場光柵光譜儀已廣泛地應用于軟X射線波段等離子診斷中。然而平場光柵的工作波段有限。為了拓寬平場光柵的工作波段，我們提出了一種并聯(lián)平場光柵的概念，即將兩塊工作參數(shù)相同、工作波段不同的平場光柵制作在同一基底上。兩子光柵(G1和G2)的工作波段分別為2～5 nm和5～25 nm。并聯(lián)平場光柵可以利用同一

2、狹縫，同一探測器，同時記錄下瞬時的等離子體信息，因此并聯(lián)平場光柵的工作波段為兩組子光柵工作波段的疊加(2～25 nm)。
　　本論文的目的是設計和制作并聯(lián)平場光柵，論文的主要內(nèi)容包括:
　　1.并聯(lián)平場光柵的參數(shù)設計?；诠獬毯瘮?shù)理論，利用遺傳算法，優(yōu)化設計了并聯(lián)平場光柵的參數(shù)。優(yōu)化后的光柵入射角度為88°，基底曲率半徑為9245mm。在整個工作波段內(nèi)校正了像差，得到了光柵線密度變化系數(shù)?；趪栏耨詈喜ɡ碚?，優(yōu)化了并聯(lián)平場光

3、柵的槽型參數(shù)，計算了光柵的衍射效率，并將并聯(lián)平場光柵的衍射效率和標準平場光柵的衍射效率進行了對比。
　　2.并聯(lián)平場光柵記錄光路的參數(shù)優(yōu)化?；赥.Namioka的非球面波曝光理論，選擇遺傳算法為優(yōu)化算法，優(yōu)化并確定了記錄光路的參數(shù)，分析了記錄光路優(yōu)化后的光柵線密度與理論設計的光柵線密度的偏差，G1的線密度偏差在±0.4線/mm以內(nèi)，G2的線密度偏差在±1線/mm以內(nèi)，滿足設計要求。對記錄光路中各個參數(shù)誤差對線密度的影響進行了詳細

4、地分析，確定了敏感參數(shù)，為實際記錄光路的搭建提供了理論指導?；诠饩€追跡理論，計算了并聯(lián)平場光柵的理論分辨能力，并將其與標準平場光柵的分辨能力做了對比。結(jié)果顯示，二者的分辨能力相當。
　　3.并聯(lián)平場光柵的制作。闡述了其制作工藝以及用到的儀器設備，詳細介紹了并聯(lián)平場光柵記錄光路的搭建過程并分析了搭建過程中誤差對線密度的影響，結(jié)果證明光路搭建過程中的精度滿足制作并聯(lián)平場光柵的要求。由于并聯(lián)平場光柵包含兩個子光柵，因此兩子光柵的對準精

5、度將直接影響并聯(lián)平場光柵的分辨能力，給出了理論的對準誤差范圍(＜0.366°)，介紹了實際過程中兩組子光柵的對準，詳細分析了對準過程中各誤差的情況，結(jié)果表明實際的對準誤差＜0.234°，滿足設計要求。針對實際制作中遇到的問題，給出了具體的解決方法，詳細研究了制作過程中關(guān)鍵的工藝參數(shù)，并給出了各工藝參數(shù)以及該工藝中的槽型參數(shù)，其結(jié)果符合設計的槽型參數(shù)范圍。
　　4.并聯(lián)平場光柵線密度的測量。分別采用了衍射自準直和雙波長衍射法測量了光