《用於X射線波段電漿診斷的新型自支撐透射光柵》是依託中國科學技術大學，由邱克強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於X射線波段電漿診斷的新型自支撐透射光柵
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邱克強
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
作為X射線波段一種重要色散元件，自支撐金透射光柵已被廣泛套用雷射慣性約束聚變電漿診斷、X射線雷射實驗診斷和天文物理等領域中能譜分辨。傳統工藝製作的振幅型金透射光柵的理論衍射效率約10％，其高寬比也很難高於4。為提高系統色散能力，增加譜線強度，高密度、大面積、具有高衍射效率與高高寬比的新型X射線透射光柵製備技術研究非常必要。.利用鹼性溶液對單晶矽的各向異性刻蝕特性，可以製作高寬比大於100，衍射效率較傳統金透射光柵高得多的自支撐透射閃耀光柵。本項目擬在掌握這種新型光柵製作的關鍵技術基礎上，著重研究能有效抑制或消除高次諧波的光柵結構最佳化設計，發展和改進支撐結構的設計與製作技術，有效提高衍射效率。並以濕法腐蝕製作的矽光柵為掩模，在光柵槽里電鍍沉積金，製作用於能量大於1KeV高能X射線能譜分辨的高高寬比金透射光柵。
結題摘要
作為一種新型的透射光柵，自支撐閃耀透射光柵集中了透射和反射光柵的優點，同時避免它們的缺點，在雷射慣性約束核聚變(ICF)、 X射線天體物理等領域有著廣泛的套用前景。根據實驗條件對光柵參數進行了最佳化設計，重點對能有效抑制高級次衍射的光柵結構參數進行了模擬計算。計算結果顯示在使用波段，僅有閃耀衍射級次在1級（對應波長λ）時，能對波長小於λ/2具有抑制高衍射級次的能力，但對於軟X射線波段，要求光柵線密度至少到達5000線/mm。 首先對掩模圖形與矽基片內晶向對準技術進行了研究，分析比較了兩種圖形對準方法——六邊形與扇形對準方法的對準精度，設計、製備並改進了對準裝置，最小對準誤差達到0.028°。然後對製備大占寬比光刻膠光柵掩模的工藝技術進行了探索，試驗並建立了大占寬比光柵掩模的製備技術方案。通過真空熱蒸發傾斜鍍鋁使光刻膠光柵線條頂部展寬，實現了光柵掩模占寬比的增大。對各向異性濕法刻蝕的條件（如溫度、濃度、時間等）、濕法刻蝕深度均勻性、濕法腐蝕過程中光柵結構的演變，支撐結構最佳化等具體技術細節進行了詳細探索，獲得了一套完整的全息濕法刻蝕製作矽透射閃耀光柵的技術方案。製作出了周期1μm、占寬比約0.13、柵線高10μm；周期500nm、占寬比0.34、柵線高5μm以及周期333nm，占寬比0.2，柵線高度5μm的透射光柵結構。在國家同步輻射實驗室檢測了1000線/毫米光柵在5~50nm波長範圍內的衍射效率，衍射效率的實測結果與理論模擬符合。 此外，探索了以高高寬比矽光柵為掩模，在光柵槽中沉積黃金形成金光柵結構的可行性。我們以周期4μm槽深14μm的矽光柵為掩模，線上條兩側均勻沉積黃金，結果表明，這種方法可以用來製備高高寬比且側壁陡直的金透射光柵。
