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极紫外与X射线高精度薄膜光学系统关键技术及应用

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中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：王占山黄秋实伊圣振张众齐润泽余俊张哲李文斌盛鹏峰余越蒋励同济大学精密光学工程技术研究所物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海市全光谱高性能光学薄膜器件及应用专业技术服务平台浙江同越光学科技有限公司

极紫外与X射线(XUV)光学系统在物质微观结构探测和高能物理等前沿科学和重大工程方面有重要应用.本文建立了XUV薄膜表界面散射/反射的理论计算模型,发展了融合器件性能与系统结构误差的XUV光线追迹仿真方法;创建了XUV纳米多层膜界面缺... 详细信息

极紫外与X射线(XUV)光学系统在物质微观结构探测和高能物理等前沿科学和重大工程方面有重要应用.本文建立了XUV薄膜表界面散射/反射的理论计算模型,发展了融合器件性能与系统结构误差的XUV光线追迹仿真方法;创建了XUV纳米多层膜界面缺陷解耦表征和生长调控方法,发展了数百毫米尺寸-几十皮米精度的多层膜镀制技术,研制了高效率XUV多层膜光栅新元件;发展了XUV掠入射和正入射成像系统的高精度集成装调技术,研制了系列X射线多通道KB成像和极紫外成像系统,成功应用于我国激光惯性约束聚变、同步辐射大科学装置和太阳观测任务等.

关键词：极紫外与X射线多层膜光学系统

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太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究

真空科学与技术学报 2024年第3期44卷 191-195页

作者：崔致和孙冬花周明陈联齐润泽李棉峰成永军兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092

文章阐述了太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究,主要包括限流小孔机械尺寸理论分析、慢速泄压阀设计、镜筒压力控制模拟测试等内容。目前,所研制的慢速泄压阀已顺利交付使用,并随46.5 nm极紫外太阳成像仪在中科院空间新技术试验卫星上... 详细信息

文章阐述了太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究,主要包括限流小孔机械尺寸理论分析、慢速泄压阀设计、镜筒压力控制模拟测试等内容。目前,所研制的慢速泄压阀已顺利交付使用,并随46.5 nm极紫外太阳成像仪在中科院空间新技术试验卫星上进行了搭载,实现了在轨顺利开机,验证了太阳成像仪镜筒舱内压力控制手段的正确性。

关键词：镜筒太阳成像仪压力控制在轨搭载

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极紫外光源用大口径Mo/Si多层膜厚度控制与热稳定性研究

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中国激光 2024年第7期51卷 187-195页

作者：刘翔月张哲蒋励宋洪萱姚殿祥黄思怡徐文杰霍同林周洪军齐润泽黄秋实张众王占山同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092 上海大学理学院上海200444 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

Mo/Si多层膜是13.5 nm极紫外波段理想的反射镜膜系,它与极紫外光源的结合使得极紫外光刻成为了目前最先进的制造手段之一。极紫外光源的实际应用对Mo/Si多层膜提出了高反射率、高热稳定性、抗辐照损伤、大口径等诸多要求。针对极紫外光... 详细信息

Mo/Si多层膜是13.5 nm极紫外波段理想的反射镜膜系,它与极紫外光源的结合使得极紫外光刻成为了目前最先进的制造手段之一。极紫外光源的实际应用对Mo/Si多层膜提出了高反射率、高热稳定性、抗辐照损伤、大口径等诸多要求。针对极紫外光源用Mo/Si多层膜面临的膜厚梯度控制和高温环境问题,利用掩模板辅助法对大口径曲面基底上不同位置处的多层膜膜厚进行修正;选择C作为扩散阻隔层材料,对磁控溅射法制备的Mo/Si、Mo/Si/C和Mo/C/Si/C三种多层膜在300℃高温应用环境下的热稳定性展开了研究。研究结果表明:通过掩模板辅助的方式能够将300 mm口径曲面基底上不同位置处的Mo/Si多层膜膜厚控制在预期厚度的±0.45%以内,基底上不同位置处Mo/Si多层膜的膜层结构和表面粗糙度基本相同;引入C扩散阻隔层后,经过300℃退火,Mo/Si多层膜的反射率损失从9.0%减少为1.8%,说明C的引入能够有效减少高温对多层膜微结构的破坏和对光学性能的影响,提高了多层膜的热稳定性。

关键词：激光光学极紫外光源 Mo/Si多层膜磁控溅射膜厚控制热稳定性

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河湟地区生态脆弱性时空演变及影响因素研究

干旱区研究 2023年第6期40卷 1002-1013页

作者：齐润泽潘竟虎西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070

基于暴露度-敏感性-适应力生态脆弱性概念模型构建评价指标体系,利用投影寻踪模型和遗传算法确定指标权重,计算了河湟地区生态脆弱性指数,采用时空扫描探究生态脆弱性空间聚集特征及时空变化规律,借助地理探测器研究生态脆弱性的影响因... 详细信息

基于暴露度-敏感性-适应力生态脆弱性概念模型构建评价指标体系,利用投影寻踪模型和遗传算法确定指标权重,计算了河湟地区生态脆弱性指数,采用时空扫描探究生态脆弱性空间聚集特征及时空变化规律,借助地理探测器研究生态脆弱性的影响因素。结果表明:2000—2020年河湟地区生态脆弱性以轻度脆弱与中度脆弱为主,空间分布存在明显的地域差异。生态脆弱性存在明显的时间聚集性与局部的空间聚集特征,高值集聚与低值集聚共存,空间集聚主要分布于甘肃省境内。2000—2020年生态脆弱度整体呈降低趋势,53.36%的土地生态脆弱性有所降低。对生态脆弱性影响最大的因子是植被覆盖度,其次是沙漠化指数、植被净初级生产力、干旱指数、生境质量指数、海拔等。

关键词：生态脆弱性黄河流域生态保护时空扫描地理探测器影响因素河湟地区

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河湟地区生态脆弱性时空演变及影响因素研究

河湟地区生态脆弱性时空演变及影响因素研究

作者：齐润泽西北师范大学

学位级别：硕士

黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,为实现高质量发展,必须要在不断提高人类生活质量的同时,保障内部和周边地区的生态和谐,推进流域的可持续发展。黄河流域生态环境较为脆弱,易发生水土流失、洪涝等问题,这为黄河流域脆... 详细信息

黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,为实现高质量发展,必须要在不断提高人类生活质量的同时,保障内部和周边地区的生态和谐,推进流域的可持续发展。黄河流域生态环境较为脆弱,易发生水土流失、洪涝等问题,这为黄河流域脆弱性定量评价和在空间上落地的人与自然和谐发展策略为主要研究对象的生态脆弱性研究提供了契机。河湟地区地处黄河的上游,位于青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的过渡地带,是东部季风区、西北干旱半干旱区以及青藏高原区的交汇之处,又是农牧交错的复杂区域,生态环境极为敏感、脆弱。因此,对河湟地区进行生态脆弱性评价具有重要的现实意义。本文基于“暴露度–敏感性–适应力”概念模型构建河湟地区生态脆弱性评价指标体系,利用投影寻踪模型结合遗传算法确定指标权重,借助空间向量模型计算了河湟地区生态脆弱性指数;采用时空扫描分析、时空变化分析等方法分析了河湟地区生态脆弱性的时空格局,探究了生态脆弱性在空间上的聚集特征及其时空变化规律;通过地理探测器探寻生态脆弱性的影响因素;又依据不同脆弱类型的转换特征划分了生态脆弱性分区,提出了不同区域的治理建议。本文的主要结论如下:(1)2000–2020年河湟地区生态脆弱性空间分布存在明显的地域差异。大致呈现东西与南北交叉分布,即微度脆弱、轻度脆弱区主要分布在研究区的西北部与东南部区域而中度脆弱、重度脆弱主要分布于研究区的东西两侧。从面积占比来看,河湟地区的生态脆弱性主要以轻度脆弱与中度脆弱为主,各年份的面积占比分别为:62.1%,61.3%,73%,75.7%及74%。其次为重度脆弱与微度脆弱,各年份的面积占比分别为:35.6%,34.3%,26.2%,23.9%及25.6%。极度脆弱地区面积占比最小。(2)河湟地区生态脆弱性高低值聚集模式交叉共存。时空扫描的结果显示河湟地区生态脆弱性在2000–2020年间表现出明显的时间聚集性与局部的空间聚集特征。主要表现为脆弱度指数高值高度集聚与低值高度集聚,且均主要分布于甘肃省境内。脆弱度高值聚类主要分布在兰州市、白银市下辖的部分县(区),青海省仅有共和县的部分区域存在高值聚集,而低值聚类主要分布在临夏州、甘南州以及定西市下辖的部分县(区)。(3)河湟地区生态脆弱性的年际变化存在较显著差异。2000–2005年、2005–2010年、2015–2020年生态脆弱性整体主要呈现出下降特征,重度脆弱区与极度脆弱区的面积占比有明显减少,但轻度脆弱区和中度脆弱区的面积都有不同程度的增加。2010–2015年生态脆弱性变化并不明显,略有下降。2000–2020年整体转换格局表明,研究区内有接近一半的土地生态脆弱性保持稳定,未发生变化,约占研究区总面积的42.79%,有超过一半的土地生态脆弱性有所降低,占研究区总面积的53.36%。(4)各评价指标对于生态脆弱性的影响程度不同,其中植被覆盖度的影响最大。通过地理探测器对各评价指标相对于生态脆弱性的解释能力进行分析,研究发现,对生态脆弱性影响最大的因子是植被覆盖度,表明研究区内的植被数量对于生态是否脆弱起着关键性的作用。除此之外,沙漠化指数、植被净初级生产力、干旱指数、生境质量指数、海拔等因子也对生态脆弱性有着较大程度的影响。(5)河湟地区不同生态脆弱性分区有其独特的脆弱性变化方式。通过总结2000–2020年生态脆弱性整体变化格局,可以将河湟地区划分为五个生态脆弱性分区:生态核心保护区、生态综合治理区、生态恢复关注区、生态优先治理区以及生态重点监测区。每种生态分区都有特殊的生态脆弱性变化特征,针对不同生态分区制定合理的生态治理方案可以有效缓解河湟地区的生态脆弱性。

关键词：生态脆弱性黄河流域生态保护时空扫描多源数据空间分析影响因素河湟地区

等离子体诊断用多层膜X射线成像光学研究进展

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光学精密工程 2022年第21期30卷 2783-2792页

作者：伊圣振黄秋实齐润泽张众王占山同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所先进微结构材料教育部重点实验室上海市数字光学前沿科学研究基地上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台上海200092

发展精密X射线诊断技术对于惯性约束聚变(ICF)物理过程的研究具有重要意义。本文对同济大学精密光学工程技术研究所在高性能多层膜掠入射X射线光学方面的最新进展进行了较全面的介绍。针对ICF高时空分辨、能谱分辨和高集光效率诊断需求... 详细信息

发展精密X射线诊断技术对于惯性约束聚变(ICF)物理过程的研究具有重要意义。本文对同济大学精密光学工程技术研究所在高性能多层膜掠入射X射线光学方面的最新进展进行了较全面的介绍。针对ICF高时空分辨、能谱分辨和高集光效率诊断需求,从多通道掠入射X射线成像技术、多层膜掠入射X射线成像技术及应用效果几个方面,对目前研究进展进行了系统介绍。在多通道掠入射X射线成像方面主要介绍高分辨多通道KB成像系统及其高精度在线装调技术。在实现空间分辨优于5μm、十六通道成像的基础上,采用“物-诊断物镜-像”的高复位精度集成指示技术,有效保障了多通道KB系统的装置应用效果。在多层膜掠入射X射线成像方面,本文主要介绍多层膜分光器件的能谱调控和制备技术以及系统的精密瞄准技术。目前,多套基于多层膜阵列器件的多能谱X射线诊断设备已在激光装置上得到广泛应用,空间分辨率在3~5μm,诊断能点达到4个,技术指标显著优于国外同类器件,为国内ICF诊断提供了有力支撑。

关键词：惯性约束聚变等离子体诊断多层膜 Kirkpatrick-Baez显微镜高时空分辨

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极紫外-真空紫外光学薄膜元件的研究进展

光学精密工程 2022年第21期30卷 2639-2654页

作者：齐润泽张锦龙黄秋实张众王占山同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所先进微结构材料教育部重点实验室上海市数字光学前沿科学研究基地上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台上海200092

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件的发展对天文、材料、物理等学科具有重要意义。本文主要介绍了同济大学精密光学工程技术研究所在高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的最新进展。展示了极紫外-真空紫外波段(10~200nm)用薄膜反射镜... 详细信息

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件的发展对天文、材料、物理等学科具有重要意义。本文主要介绍了同济大学精密光学工程技术研究所在高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的最新进展。展示了极紫外-真空紫外波段(10~200nm)用薄膜反射镜、薄膜单色器和薄膜起偏器的研究成果。为适应不同的使用需求和环境,开展薄膜内部微结构的综合表征及其物理化学机制的研究,形成了一套完备的极紫外-真空紫外薄膜光学元件表征、优化、制备技术体系,有效提升了均匀性、反射效率、带宽、稳定性和偏振度等薄膜元件核心性能。高性能的极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制技术将为我国大型地面科学装置及空间天文观测设备提供强有力的支撑。

关键词：极紫外-真空紫外薄膜元件均匀性窄带宽稳定性高反射效率

激光惯性约束聚变X射线诊断用多通道Kirkpatrick-Baez成像系统研究进展

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光学学报 2022年第11期42卷 102-113页

作者：伊圣振司昊轩黄秋实张众蒋励齐润泽张哲王占山同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室精密光学工程技术研究所上海200092

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,涉及X射线时间、空间和能谱信息的等离子体诊断能够为数值模拟提供关键的实验数据支撑,有效推进对ICF关键物理问题的认识。以Kirkpatrick-Baez(KB)结构为代表的多通道掠入射系统是实现高分辨X射线时空成... 详细信息

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,涉及X射线时间、空间和能谱信息的等离子体诊断能够为数值模拟提供关键的实验数据支撑,有效推进对ICF关键物理问题的认识。以Kirkpatrick-Baez(KB)结构为代表的多通道掠入射系统是实现高分辨X射线时空成像的重要手段,在ICF诊断研究中有着广泛的应用。主要介绍了高分辨多通道KB成像系统的发展历史,梳理和分析了KB系统研制的瓶颈问题,在此基础上重点展示了国内近年来在基于多层膜光学的多通道KB诊断系统研制方面取得的研究进展。随着精密薄膜器件和掠入射X射线光学集成等关键技术的突破,多通道多层膜KB成像系统已经在我国ICF诊断研究中得到广泛应用,有力保障了国内ICF研究单位相关物理实验的开展。

关键词： X射线光学激光惯性约束聚变等离子体诊断 X射线成像 Kirkpatrick-Baez显微镜多通道 X射线多层膜

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极紫外-真空紫外薄膜光学元件研究

光学学报 2022年第11期42卷 40-50页

作者：齐润泽张锦龙吴佳莉李双莹黄秋实张众王占山同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室精密光学工程技术研究所上海200092

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件大幅提升了高精度观测能力,助力了天文、材料、物理等学科发展。同济大学精密光学工程技术研究所根据不同应用需求以及薄膜材料自身的物理化学特性,开展了针对高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的广... 详细信息

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件大幅提升了高精度观测能力,助力了天文、材料、物理等学科发展。同济大学精密光学工程技术研究所根据不同应用需求以及薄膜材料自身的物理化学特性,开展了针对高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的广泛深入研究,成功研制了诸如Mg/SiC、Sc/Si、Yb/Al、Al+LiF+eMgF_(2)、LaF_(3)/MgF_(2)等多种高性能薄膜反射镜,以满足极紫外-真空紫外(25~200 nm)全波段的应用需求,这些高性能薄膜反射镜已在诸多国内大型地面科学装置及空间天文观测设备中得到应用。简要介绍同济大学精密光学工程技术研究所在极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制工作中取得的进展。

关键词： X射线光学极紫外-真空紫外薄膜元件窄带宽稳定性高反射率