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“真空紫外与X射线光学”专题前言

光学学报 2022年第11期42卷 1-2页

作者：王占山王峰江怀东黄秋实同济大学物理科学与工程学院同济大学先进技术研究院同济大学先进微结构材料教育部重点实验室中国光学学会中国工程物理研究院激光聚变研究中心实验物理部党支部中国光学工程学会上海科技大学物质科学与技术学院

真空紫外到x射线是电磁波谱中波长比较短的部分,包含真空紫外、远紫外、极紫外、软x射线和硬x射线。这一波段的光波长短、能量大,按照锐利判据,由其构成的光学系统可以实现更精细的聚焦和成像。工作波长为13.5nm的极紫外光刻已成为生产1... 详细信息

真空紫外到x射线是电磁波谱中波长比较短的部分,包含真空紫外、远紫外、极紫外、软x射线和硬x射线。这一波段的光波长短、能量大,按照锐利判据,由其构成的光学系统可以实现更精细的聚焦和成像。工作波长为13.5nm的极紫外光刻已成为生产10nm以下线宽集成电路的主流生产手段,推动了半导体行业的持续进步。

关键词：真空紫外极紫外光刻集成电路 X射线光学线宽电磁波谱工作波长光学系统

Angel型龙虾眼X射线光学器件的研制及性能测试

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光学学报 2021年第6期41卷 214-220页

作者：金戈张臣黎龙辉李臻袁为民顾燕王健张振徐昭姜博文廖亦戴吴超李玉飞郭燕刘建强凌志兴赵冬华北方夜视技术股份有限公司江苏南京211106 中国科学院国家天文台中国科学院空间天文与技术重点实验室北京100012 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

Angel型龙虾眼X射线光学器件是一种新型x射线聚焦成像器件,具有独特的4π立体角聚焦能力和最佳有效面积-重量比,是未来最具有运用前景的x射线成像光学系统之一。依据龙虾眼的结构特性,采用微通道板方孔阵列制作技术成功研制了龙虾眼光... 详细信息

Angel型龙虾眼X射线光学器件是一种新型x射线聚焦成像器件,具有独特的4π立体角聚焦能力和最佳有效面积-重量比,是未来最具有运用前景的x射线成像光学系统之一。依据龙虾眼的结构特性,采用微通道板方孔阵列制作技术成功研制了龙虾眼光学器件。采用Zygo干涉仪、条纹反射面型仪以及x射线束流检测设备对龙虾眼光学器件球面成型精度和聚焦成像特性进行了测试。测试结果表明:微孔光学器件的球面面型精度均方根为0.72μm,峰谷值为2.27μm,曲率半径约为752.3 mm。在电压为2 kV,电流为50μA条件下,横轴和纵轴的焦斑半峰全宽的直径约为0.39 mm和0.42 mm,对应的成像角分辨率分别为3.65 arcmin和3.93 arcmin。

关键词： X射线光学龙虾眼光学器件聚焦成像角分辨率

Wolter-Ⅰ型聚焦镜X射线光学实验与仿真

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光学精密工程 2019年第11期27卷 2330-2336页

作者：赵子健王于仨张留洋陈灿马佳哈尔滨理工大学理学院黑龙江省量子调控重点实验室黑龙江哈尔滨150080 中国科学院高能物理研究所中国科学院粒子天体物理重点实验室北京100049

为了深入研究Wolter-Ⅰ型x射线聚焦镜片的光学性能,掌握聚焦镜的对准和测试方法,研究单层Wolter-Ⅰ型x射线聚焦镜片性能。在中国科学院高能物理研究所(IHEP)百米真空x射线标定装置中对单层聚焦镜镜片的离焦、聚焦和离轴工况进行了实验... 详细信息

为了深入研究Wolter-Ⅰ型x射线聚焦镜片的光学性能,掌握聚焦镜的对准和测试方法,研究单层Wolter-Ⅰ型x射线聚焦镜片性能。在中国科学院高能物理研究所(IHEP)百米真空x射线标定装置中对单层聚焦镜镜片的离焦、聚焦和离轴工况进行了实验测试。分析了焦距、焦斑分布、角分辨(50%能量所占区域HEW为17″和90%能量所占区域W90为44″)等光学性能参数。将得到的结果与德国马克斯普朗克地外物理研究所(MPE)PANTER x射线标定装置的实验数据对比,性能参数基本相同,得到的W90甚至优于MPE。实验结果验证了仿真计算结果,为进一步开展像质研究提供了依据。通过实验掌握了聚焦镜的对准和测试方法,未来该方法在x射线天文卫星载荷标定测试中将发挥巨大作用。

关键词： X射线光学爱因斯坦探针 Wolter光学 x射线聚焦镜

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棒阳极x射线源聚焦系统的电子光学设计

光学学报 2022年第22期42卷 216-221页

作者：史丽娜刘俊标牛耕董增雅邓晨晖韩立中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

棒阳极x射线源能够深入到被检物内部进行无损检测,是具有小孔腔特征的金属管壁零部件的可靠性检测的首选方法。具有良好电子光学设计的聚焦系统是棒阳极x射线源获得高分辨率检测的关键之一。首先,从电子光学理论出发,结合棒阳极x射线源... 详细信息

棒阳极x射线源能够深入到被检物内部进行无损检测,是具有小孔腔特征的金属管壁零部件的可靠性检测的首选方法。具有良好电子光学设计的聚焦系统是棒阳极x射线源获得高分辨率检测的关键之一。首先,从电子光学理论出发,结合棒阳极x射线源的结构特点建立了聚焦系统模型。然后,优化了聚焦系统模型的电子光学参数。最后,搭建了样机,并进行了分辨率测试实验。仿真与实验结果均表明,在50~130 kV加速电压下,样机的分辨率优于50μm。

关键词： X射线光学棒阳极长工作距离电子光学

基于晶体布拉格反射镜的x射线谐振腔光学设计

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光学学报 2022年第11期42卷 216-224页

作者：张志远吴宸黄楠顺宋丽张增艳董晓浩邓海啸王劼中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海201210

设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制x光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定... 详细信息

设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制x光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定性条件,得到了谐振腔中两块透镜的焦距和间距的关系。优化该谐振腔系统设计参数使之满足增益最大化条件,即辐射束瑞利长度Z_(R)与电子束聚焦参数Z_(β)匹配。使用x射线追迹软件SHADOW进行光学追迹模拟。模拟结果显示,辐射束在整个谐振腔系统中传输的单程损耗小于20%,在谐振腔中振荡一个周期后的状态与初始状态虽然有所差异但仍可接受。模拟结果表明了该谐振腔系统光学设计参数的可行性。

关键词： X射线光学自由电子激光布拉格反射镜 x射线自由电子激光振荡器布拉格衍射

光学元件污染对x射线自由电子激光光束质量的影响

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光学学报 2022年第11期42卷 89-101页

作者：佟亚军刘芳范家东金利民董晓浩余小江江怀东刘志上海科技大学大科学中心上海201210 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 新加坡国立大学新加坡同步加速器光源中心新加坡新加坡117603

光学元件污染对x射线传输有很大的影响,尤其是高亮度、高相干x射线自由电子激光的传输。然而,目前针对x射线自由电子激光光学元件污染问题的相关研究非常少。首先,给出了x射线自由电子激光的特性。然后,总结了同步辐射中碳污染问题的影... 详细信息

光学元件污染对x射线传输有很大的影响,尤其是高亮度、高相干x射线自由电子激光的传输。然而,目前针对x射线自由电子激光光学元件污染问题的相关研究非常少。首先,给出了x射线自由电子激光的特性。然后,总结了同步辐射中碳污染问题的影响、控制和清洁方案。接着,分析了在x射线自由电子激光光束线中碳污染对光束品质影响的特殊之处。最后,分析了颗粒污染在x射线自由电子激光光束线中可能发生的损伤、熔化和遮挡三种情况对光束品质的影响。

关键词： X射线光学 x射线自由电子激光光束线相干光碳污染颗粒污染

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多层嵌套式x射线聚焦光学器件

光学学报 2016年第8期36卷 318-325页

作者：刘舵强鹏飞李林森刘哲盛立志刘永安赵宝升中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光子学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

针对x射线脉冲星导航与x射线空间通信的需求,对多层嵌套式x射线聚焦光学器件进行研制与实验标定。根据掠入射原理,对聚焦透镜进行理论设计,确定聚焦透镜的关键参数。讨论聚焦透镜的材料、镀膜等研制工艺。分别在可见光与x射线条件下测... 详细信息

针对x射线脉冲星导航与x射线空间通信的需求,对多层嵌套式x射线聚焦光学器件进行研制与实验标定。根据掠入射原理,对聚焦透镜进行理论设计,确定聚焦透镜的关键参数。讨论聚焦透镜的材料、镀膜等研制工艺。分别在可见光与x射线条件下测试了聚焦透镜的性能参数。结果表明测得可见光焦斑直径为14mm,x射线焦斑直径为20mm,在10m真空管道中测得光子能量为1.5keV时聚焦效率为30.2%,有效面积为2400mm2。

关键词： X射线光学 x射线聚焦光学器件 x射线掠入射 x射线脉冲星导航有效面积聚焦效率

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硬x射线自由电子激光分束延迟光学系统

激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 335-341页

作者：吴宸张志远徐以会宋丽董晓浩刘志上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 上海科技大学大科学中心上海201210 中国科学院上海高等研究院上海201210

为解决硬x射线自由电子激光装置难以提供皮秒至纳秒区间时间分辨的问题,提出了面向目前在建的上海硬x射线自由电子激光装置分束延迟的系统设计。采用基于晶体衍射的延迟方法设计分束延迟光学系统,计算了延迟时间范围,模拟了系统光通量,... 详细信息

为解决硬x射线自由电子激光装置难以提供皮秒至纳秒区间时间分辨的问题,提出了面向目前在建的上海硬x射线自由电子激光装置分束延迟的系统设计。采用基于晶体衍射的延迟方法设计分束延迟光学系统,计算了延迟时间范围,模拟了系统光通量,搭建了一台样机并进行了光路对准实验。该设计采用空间分光方式,将入射脉冲分为两个部分,并通过路程差在二者之间引入时间延迟,具体的原理样机设计适用于光子能量在7~11 keV范围,最多能实现-15.4~503.3 ps的时间延迟。使用Shadow模拟了样机设计的光通量,两个分支光通量分别为33.54%和33.64%,符合1∶1的设计目标。使用绿光激光进行了样机的光路对准实验,证明该样机能使空间分光后的两束光重新复合,为后续x射线验证实验提供基础。该设计具有空间尺寸小、延迟范围大、入射能量和延迟时间连续可调的优点,为上海硬x射线自由电子激光装置的分束延迟系统研制提供参考。

关键词：光学设计与制造分束器 X射线光学自由电子激光超快光学时间延迟

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微束斑x射线源及X射线光学元件

应用光学 2008年第2期29卷 183-191页

作者：王凯歌王雷牛憨笨西北大学光子与光子技术研究所陕西西安710069 西安应用光学研究所陕西西安710065 深圳大学光电子学研究所科研处深圳518060

高质量的x射线源,尤其高亮度的微纳束斑x射线源是现代X射线光学高清晰成像最为关键的部件之一,在工业无损探伤、生命科学、材料科学等科学研究和实际应用中具有重要的意义。简单介绍了微束斑x射线源的产生方法及发展历史,并对微束x射线... 详细信息

高质量的x射线源,尤其高亮度的微纳束斑x射线源是现代X射线光学高清晰成像最为关键的部件之一,在工业无损探伤、生命科学、材料科学等科学研究和实际应用中具有重要的意义。简单介绍了微束斑x射线源的产生方法及发展历史,并对微束X射线光学涉及到的聚焦X射线光学元件(如x射线掠入射反射镜、布拉格法反射镜、多层膜反射镜、多层膜光栅、x射线波带片、毛细管聚焦透镜和复合折射透镜等)的主要特点作了简要的系统介绍。最后展望了微细束x射线在微纳检测与分析等方面的应用前景。

关键词：微束斑x射线源 X射线光学 X射线光学元件