極紫外與軟X射線多層膜偏振元件研究.pdf

1、極紫外和軟X射線偏振測量開創(chuàng)了許多新的同步輻射實(shí)驗(yàn)方法，如：軟X射線磁圓二色測量、軟X射線元素分辨法拉第效應(yīng)和克爾效應(yīng)測量、自旋分辨的光電子和俄歇電子譜測量、磁疇顯微鏡、偏振散射測量以及軟X射線偏振測量術(shù)等，這些方法為生物、醫(yī)學(xué)、信息、材料、物理與化學(xué)等學(xué)科提供了強(qiáng)有力的研究工具。多層膜起偏器、檢偏器和相移片是實(shí)現(xiàn)該波段偏振測量的關(guān)鍵元件。目前，美國、歐洲和日本等國已制成了可實(shí)用的多層膜偏振元件，并獲得應(yīng)用。我國對多層膜偏振元件一直缺乏

2、系統(tǒng)研究，致使無法開展該波段的偏振測量研究。 極紫外和軟X射線常規(guī)偏振光學(xué)元件是周期多層膜，本文探討了其設(shè)計(jì)原理和方法，成功制備了Cr／Sc、Cr／C、Ia／B<,4>C、Mo／Y、Mo／Si反射式周期多層膜偏振元件和Mo/Y、Mo/Si透射式周期多層膜偏振元件，保證了北京同步輻射偏振測量裝置在線調(diào)試和偏振測量，填補(bǔ)了我國在極紫外和軟X射線波段偏振光學(xué)及其應(yīng)用領(lǐng)域的空白。 針對極紫外和軟X射線常規(guī)周期多層膜偏振元件帶寬窄

3、導(dǎo)致的測試?yán)щy的現(xiàn)狀，本文首次提出了非周期多層膜寬帶偏振光學(xué)元件的方法，克服了常規(guī)周期多層膜帶寬窄、測試時(shí)元件需要平移或旋轉(zhuǎn)的難題。采用恰當(dāng)初始膜系和局部優(yōu)化算法相結(jié)合，將優(yōu)化時(shí)間縮短至幾十秒，大大提高了優(yōu)化效率，完成了非周期多層膜寬帶起偏器、檢偏器和相移片設(shè)計(jì)。采用磁控濺射方法研制了非周期寬帶偏振光學(xué)元件，實(shí)驗(yàn)中成功解決了薄膜沉積速率精確標(biāo)定和非周期多層膜制作過程中膜厚的精確控制問題，制備了 13～19nm 的 Mo／Si 與 8～1

4、3nm 的Mo/Y反射式寬帶多層膜起偏器(檢偏器)，和相應(yīng)波段的寬角“起偏器”(檢偏器)；以及Mo／Si寬帶相移片。 利用德國BESSY同步輻射的偏振裝置實(shí)現(xiàn)了研制偏振元件的表征，測試主要結(jié)果為：Mo/Si寬帶多層膜在15-17nm、14-18nm、13-19nm波段的平均反射率為36.6﹪、21.1﹪、18.2﹪，偏振度都大于98﹪。Mo/Y寬帶多層膜在8.5-10.1mm、9.1-11.7nm的平均反射率為5.5﹪、6.1﹪