X射线宽带多层膜的设计方法及制备工艺研究

论文摘要

近年来,随着同步辐射和空间探测技术的发展,迫切需要一种能在X 射线波段提供高入射光能量的光学元件—X 射线宽带多层膜。为了适应X 射线光学的发展趋势,作者系统地开展了X 射线宽带多层膜的研究工作。本文从基于原子散射因子的光学特性出发,讨论了X 射线在理想和非理想界面的反射特性,探讨了宽带多层膜材料W、B4C 的选定方案;为了使宽带多层膜的设计结果更加合理,对多层膜材料的折射率进行了拟合匹配。在确定了宽带多层膜的最小膜对数后,应用具有全局优化特性的遗传算法完成了W/B4C 宽带多层膜的优化设计。本文采用了磁控溅射法进行X 射线多层膜制备实验的研究。在完成速率定标验证实验和最小成膜实验后,成功地制备出了工作在Cu 的Kα线（0.154nm）的X 射线W/B4C 宽带多层膜。所制备的宽带多层膜样品用X 射线衍射仪进行了检测,检测结果表明样品的性能和设计要求基本相符。本文获得了863-804-7 专题资助。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 X 射线多层膜的发展概况
• 1.2 X 射线宽带多层膜的应用
• 1.2.1 X 射线天文望远镜
• 1.2.2 同步辐射
• 1.3 课题研究背景
• 第二章 X 射线多层膜的理论基础
• 2.1 光学常数
• 2.2 多层膜反射理论
• 2.2.1 X 射线在理想界面的反射
• 2.2.2 X 射线在非理想界面的反射
• 2.2.3 多层膜的反射率
• 2.3 多层膜材料的选择
• 2.3.1 材料选择的标准
• 2.3.2 X 射线宽带多层膜材料的选择
• 2.4 基片选择
• 第三章 X 射线宽带多层膜的设计
• 3.1 引言
• 3.2 常见的设计方法
• 3.2.1 基于经验的半经典设计方法
• 3.2.2 分堆栈法
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 遗传算法优化设计X 射线宽带多层膜
• 3.3.1 遗传算法
• 3.3.2 遗传算法优化设计X 射线宽带多层膜
• 第四章 X 射线宽带多层膜的制备
• 4.1 溅射原理
• 4.2 磁控溅射法
• 4.3 磁控溅射镀膜设备简介
• 4.4 镀膜沉积速率定标
• 4.4.1 原子力台阶定标法
• 4.4.2 X 射线衍射仪定标法
• 4.5 X 射线宽带多层膜的制备
• 4.5.1 工艺参数的选择
• 4.5.2 X 射线宽带多层膜制备实验
• 第五章 X 射线宽带多层膜特性的检测
• 5.1 X 射线衍射仪检测多层膜
• 5.1.1 X 射线衍射仪检测多层膜结构的原理
• 5.1.2 测量条件
• 5.2 样品检测结果
• 第六章 全文总结
• 6.1 论文主要内容
• 6.2 研究成果
• 6.3 进一步工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢