本文關(guān)鍵詞：平面變柵距全息光柵設(shè)計(jì)方法與制作技術(shù)研究

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【摘要】：平面變柵距光柵因?yàn)榫哂凶跃劢埂⑾癫钚Ｕ约捌浇箞?chǎng)的特性,因此適用于極紫外和軟X射線波段的高分辨能力的掠入射單色器。平面變柵距光柵的刻槽分布決定了其消像差能力,其相鄰柵距變化量一般在納米量級(jí),制作難度較大,因此,本論文對(duì)球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距全息光柵設(shè)計(jì)方法與制作技術(shù)做了一系列深入的研究。第一,通過對(duì)平面變柵距光柵的聚焦性能與刻槽函數(shù)的關(guān)系的分析,以及平面變柵距光柵的像差原理,提出了基于像差系數(shù)法的平面變柵距光柵刻槽函數(shù)設(shè)計(jì)方法,并對(duì)平面變柵距全息光柵的光譜分辨能力進(jìn)行了分析。第二,將第一代球面波曝光系統(tǒng)推導(dǎo)的刻槽分布函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為刻槽密度函數(shù)表達(dá)式,并以此建立單目標(biāo)函數(shù),提出了使用局部算法和全局算法相結(jié)合的改進(jìn)的局部?jī)?yōu)化算法對(duì)球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),分別使用常規(guī)的局部算法、遺傳算法以及改進(jìn)的局部算法對(duì)軟X射線使用波段下的平面變柵距光柵記錄參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和對(duì)比分析,結(jié)果表明采用改進(jìn)的局部算法設(shè)計(jì)的光柵刻槽密度符合程度,以及光譜分辨能力均高于常規(guī)算法設(shè)計(jì)的光柵,改進(jìn)的局部算法更適用于球面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距光柵的記錄參數(shù)設(shè)計(jì)。第三,對(duì)球面波曝光系統(tǒng)的記錄參數(shù)誤差引起的刻槽密度函數(shù)、聚焦曲線以及譜像寬度變化進(jìn)行了分析,確定了對(duì)平面變柵距全息光柵成像質(zhì)量影響較大的誤差因素,并給出記錄參數(shù)誤差的相應(yīng)補(bǔ)償方法。第四,將球面波曝光系統(tǒng)記錄參數(shù)的改進(jìn)的局部?jī)?yōu)化算法以及誤差補(bǔ)償方法應(yīng)用于極紫外波段光譜診斷儀器中的平面變柵距光柵的研制,并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行刻槽密度以及光譜分辨能力分析;給出近似掠入射的曝光系統(tǒng)調(diào)試方法,并對(duì)制作的平面變柵距光柵的刻槽密度進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果表明制作的平面變柵距光柵刻槽密度函數(shù)分布以及光譜分辨能力能夠達(dá)到與設(shè)計(jì)結(jié)果相近的水平,理論指導(dǎo)了平面變柵距全息光柵的研制。第五,分析了球面波曝光系統(tǒng)制作的平面變柵距光柵刻槽彎曲對(duì)刻槽密度以及光譜分辨能力的影響,光柵寬度越大,其光譜分辨能力越低,指出了球面波曝光系統(tǒng)在制作寬度較大光柵上的局限性;提出了使用柱面波曝光系統(tǒng)制作直刻槽的平面變柵距光柵的方法,分析并建立了柱面波曝光系統(tǒng)下的平面變柵距光柵刻槽函數(shù)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了以柱面鏡和狹縫為核心器件的柱面波曝光系統(tǒng),為全息法制作直刻槽的平面變柵距光柵提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：平面變柵距全息光柵 球面波 優(yōu)化設(shè)計(jì)算法 誤差補(bǔ)償 柱面波
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 衍射光柵發(fā)展歷史14-15
• 1.3 變柵距光柵研究現(xiàn)狀及應(yīng)用15-24
• 1.3.1 變柵距光柵研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 變柵距光柵的應(yīng)用18-24
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排24-27
• 1.4.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容24
• 1.4.2 論文的結(jié)構(gòu)安排24-27
• 第2章 平面變柵距全息光柵的基本原理27-49
• 2.1 引言27-28
• 2.2 平面變柵距光柵的聚焦原理28-30
• 2.3 平面變柵距光柵刻槽函數(shù)設(shè)計(jì)30-38
• 2.3.1 基于像差系數(shù)的平面變柵距光柵的刻槽函數(shù)系數(shù)設(shè)計(jì)方法31-35
• 2.3.2 平面變柵距光柵的分辨能力35-38
• 2.4 平面變柵距全息光柵的曝光系統(tǒng)38-47
• 2.4.1 球面波曝光系統(tǒng)記錄平面變柵距光柵39-41
• 2.4.2 非球面波曝光系統(tǒng)記錄平面變柵距光柵41-47
• 2.5 本章小結(jié)47-49
• 第3章 球面波曝光系統(tǒng)下平面變柵距光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化算法49-67
• 3.1 引言49-50
• 3.2 研究背景50-52
• 3.2.1 局部?jī)?yōu)化算法51
• 3.2.2 遺傳算法51-52
• 3.3 改進(jìn)的局部?jī)?yōu)化算法52-55
• 3.3.1 建立目標(biāo)函數(shù)52-53
• 3.3.2 改進(jìn)的局部?jī)?yōu)化算法流程53-55
• 3.4 不同優(yōu)化算法對(duì)光柵記錄參數(shù)的設(shè)計(jì)及結(jié)果對(duì)比分析55-65
• 3.4.1 變柵距全息光柵記錄參數(shù)對(duì)比分析57-59
• 3.4.2 變柵距全息光柵刻槽函數(shù)對(duì)比分析59-61
• 3.4.3 變柵距全息光柵分辨能力對(duì)比分析61-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第4章 球面波曝光系統(tǒng)記錄參數(shù)誤差對(duì)光柵光譜成像的影響及補(bǔ)償67-87
• 4.1 引言67
• 4.2 平面變柵距全息光柵評(píng)價(jià)方法67-72
• 4.2.1 刻槽密度函數(shù)分析68
• 4.2.2 聚集曲線分布分析68-69
• 4.2.3 譜像寬度分析69-72
• 4.3 記錄臂長(zhǎng)誤差對(duì)光柵光譜性能的影響分析及補(bǔ)償方法72-78
• 4.3.1 記錄臂長(zhǎng)誤差對(duì)光柵刻槽密度的影響72-73
• 4.3.2 記錄臂長(zhǎng)誤差對(duì)聚焦曲線的影響73-74
• 4.3.3 記錄臂長(zhǎng)誤差對(duì)譜像寬度的影響74-75
• 4.3.4 記錄臂長(zhǎng)誤差補(bǔ)償方法75-78
• 4.4 記錄角度誤差對(duì)光柵光譜性能的影響分析及補(bǔ)償方法78-84
• 4.4.1 記錄角度誤差對(duì)光柵刻槽密度的影響78-79
• 4.4.2 記錄角度誤差對(duì)聚焦曲線的影響79-81
• 4.4.3 記錄角度誤差對(duì)譜像寬度的影響81
• 4.4.4 記錄角度誤差補(bǔ)償方法81-84
• 4.5 本章小結(jié)84-87
• 第5章 極紫外波段平面變柵距全息光柵的研制87-107
• 5.1 引言87-88
• 5.2 用于極紫外波段平面變柵距全息光柵設(shè)計(jì)88-96
• 5.2.1 極紫外波段平面變柵距全息光柵的刻槽密度函數(shù)構(gòu)建88-90
• 5.2.2 極紫外波段平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)90-91
• 5.2.3 極紫外波段平面變柵距全息光柵記錄參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果分析91-96
• 5.3 極紫外波段平面變柵距全息光柵制作96-106
• 5.3.1 曝光系統(tǒng)搭建與調(diào)試97-100
• 5.3.2 基底準(zhǔn)備100-101
• 5.3.3 全息曝光及顯影101-104
• 5.3.4 刻槽密度測(cè)量104-106
• 5.4 本章小結(jié)106-107
• 第6章 柱面波曝光系統(tǒng)制作平面變柵距光柵的初步分析107-117
• 6.1 引言107-108
• 6.2 刻槽彎曲對(duì)光柵的影響108-111
• 6.2.1 刻槽彎曲對(duì)光柵刻槽密度函數(shù)的影響109-110
• 6.2.2 刻槽彎曲對(duì)光柵光譜分辨能力的影響110-111
• 6.3 柱面波曝光系統(tǒng)111-116
• 6.3.1 柱面波曝光系統(tǒng)光柵刻槽密度函數(shù)推導(dǎo)112-114
• 6.3.2 柱面波曝光光路設(shè)計(jì)114-116
• 6.4 本章小結(jié)116-117
• 第7章 總結(jié)與展望117-119
• 7.1 論文工作總結(jié)117-118
• 7.2 展望118-119
• 參考文獻(xiàn)119-127
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況127-129
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介129-131
• 致謝131-132

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