自支撑X射线光学元件的制作工艺及应用

摘要

X射线是现代科学研究中非常重要的工具，在现代新能源研究以及航空航天等领域都有着广泛的应用。在实现X射线核心功能的过程中，X射线光学元件起着至关重要的作用。X射线作为一种波长非常短的电磁波，它的特性与人们熟悉的可见光迥异，对应的X射线光学元件也非常特殊。本文制作的透射式X射线光学元件需要有自支撑结构，这就对现代微纳加工工艺提出了很大的挑战!
　　 本文主要研究两种X射线光学元件：一种是自支撑X射线衍射光栅，经过测试其衍射性能良好。另一种是X射线二极管平响应滤片，该元件成功应用于相关单位的惯性约束聚变研究中。
　　 本文的主要内容包括：
　　 (1)介绍自支撑X射线透射光栅以及X射线二极管平响应滤片在航空航天以及惯性约束聚变中的应用背景。对应于X射线的特性，阐释了X射线透射光栅的相关理论知识以及对光栅结构的参数要求；介绍了X射线二极管平响应滤片的结构特点；以及对现代微纳加工技术提出的挑战。
　　 (2)重点研究了高线密度自支撑X射线透射光栅制作过程中的几个工艺难点：先介绍了制作自支撑X射线透射光栅的整个工艺流程，然后研究了支撑薄膜工艺、微电镀工艺、光栅线条的校正工艺。
　　 (3)详细介绍了加强筋非周期自支撑33331p/mm X射线透射光栅的制作过程，对于非周期加强筋的出现背景，结构的具体设计都做了重点研究。对制作完成的光栅在5nm到25nm波段做了相关衍射效率的测试。
　　 (4)介绍了X射线二极管平响应滤片具体应用背景以及整个的滤片制作工艺流程。滤片制作完成之后交付给合作伙伴研究使用，结果表明滤片的制作完全满足使用要求，实验结果与理论值非常相符。