同步輻射碳污染光學元件清洗研究.pdf

1、同步輻射裝置中的光學元件在一段時間使用后表面會被污染。隨著同步輻射能量的提高，這種現象越來越嚴重。經研究，表面污染物的主要成份是碳，結構為石墨型。這層污染物會導致通過光學元件光通量的損失，同時增加表面雜散光。高于碳吸收邊能量(約280eV)的射線被極大吸收，導致無法利用這部分同步輻射。為了使受污染的光學元件性能得到恢復，國內外研究了很多清洗技術，取得了一定效果。但是這些技術需要額外的輔助裝置，同時會帶來二次污染。本文研究了利用同步輻射活

2、化氧對受污染處進行清洗，實現了污染和清洗都使用同一束光。該清洗方法不需要設計其他裝置，是真正意義上的原位清洗。該技術操作簡便，清洗完后無需對光束線進行烘烤。論文主要分以下幾個部分： 1.實驗系統(tǒng)研制本文中闡明了實驗系統(tǒng)設計過程。該系統(tǒng)有以下幾個功能：(1)實現差分功能，滿足與光束線連接的真空要求；(2)樣品安放功能；(3)系統(tǒng)中各氣體分壓測量功能；(4)完成氧氣在同步輻射下分解研究；(5)完成清洗研究。 在研制過程中，從

3、真空和機械兩個方面考慮，同時結合系統(tǒng)安放場地空間進行設計。完成后的系統(tǒng)符合實驗要求，達到各項設計指標。 此外，完成了差分系統(tǒng)設計的程序化，使得差分管設計變得簡便，縮短了設計時間。 2.同步輻射下氧氣分解研究同步輻射活化氧技術采用純氧作為原始清洗氣體。氧氣在同步輻射下分解產生的強氧化性物質(O和O<,3>)與污染物反應，并生成氣態(tài)物質而脫離光學元件表面達到清洗目的。因此對該部分的研究十分重要的。 氧氣在同步輻射下分

4、解產生的主要物質為O和O<,3>。它們的量受氧氣壓強和同步輻射能量的影響。在研究中發(fā)現，O和O<,3>的量與氧氣壓強成正比，與同步輻射能量成正比。 3.碳污染清洗定量研究及模型本文從兩個方面對碳污染清洗進行研究： A．清洗元件表面碳有機物光學元件表面的污染物主要是石墨型碳，但是其最表層附著少量的碳氫物質(主要是同步輻射照射時間不長，有機物沒完全分解形成石墨型碳)。在不同的氧氣壓強下對表面有機物進行清洗，得到以下結論：(1

5、)氧氣與有機物的反應產生的主要物質是CO<,2>；(2)在研究的氧氣量范圍內，氧氣壓強高，反應生成的CO<,2>量越多：(3)同步輻射光束流越高，反應相對越快，產生的CO<,2>量越多。 B．清沈硅片上的碳層基于光學元件表面污染物的特性，通過在硅晶片上的碳層模擬污染物，通過清洗前后反射率變化來確定碳層的厚度。經過研究得到以下幾點認識：(1)本文研究方法能有效清除碳層；(2)在四個小時清洗中，碳清除率可到1.75nm/h；(3)清洗后表面