[发明专利]一种软X射线平焦场光谱仪的光谱分辨率提高方法

摘要

本发明提出一种软X射线平焦场光谱仪的光谱分辨率提高方法，利用光栅分区的方法，在不改变光谱仪结构的前提下分别设计各分区的槽型参数，改变各分区的衍射效率，从而进一步修正像差来提高光谱分辨率。本发明的优点为：光栅制作中沿垂直于条纹方向进行分区，分别设计不同的槽型参数，改变其衍射效率分布，进一步修正像差；在保证衍射效率的前提下，选择合适的分区结构槽型参数，提高了像差较严重波长的分辨率，而且不影响其他波长的分辨率，从而使光谱仪在整个使用波段上获得较好的分辨率。

主权项

一种软X射线平焦场光谱仪的光谱分辨率提高方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、确定光谱仪的使用波长，然后确定光谱仪的结构参数；步骤2、根据已定参数优化消像差凹面光栅的线密度分布及光栅基底的曲率半径，然后依据线密度分布优化光栅的槽型结构参数以获取在整个使用波段内较理想的衍射效率；步骤3、根据优化后的光栅相关参数，分析光栅的子午聚焦曲线与理想聚焦直线的偏差，并初步确定需要进一步修正像差的波长；步骤4、利用光线追迹方法分析平焦场光谱仪的成像，验证步骤3的结果并最终确定待修正的波长，由于光线入射到光栅上不同位置的入射角度和对应的线密度不一样，即衍射效率存在一定区别，因此在光线追迹中考虑衍射效率的影响；步骤5、对光栅在垂直于条纹方向上进行分区，分析在待优化波长上各分区域的成像特性：将光栅均匀分成3个区域，在点列图中将3个区域的光谱像错开，便于观察各个区域的光谱像的中心位置及宽度，由此确定各区域成像的好坏；步骤6、由于各区域成像存在的差异，针对待优化的波长，可以调整各区域成像在最终成像中所占的比例，即抑制像差较大区域的衍射效率，提升像差较好区域的衍射效率，从而进一步削弱像差，提升光谱分辨率；步骤7、光栅采用Laminar槽型，因此可以通过设计各分区的槽深及占宽比来调整衍射效率；由于分区槽型参数的改变，相应的整个波段的衍射效率都会改变，因此槽型参数选择的同时要考虑其对其他波长衍射效率的影响；步骤8、利用413.1nm的Kr+激光器进行全息曝光，获取光刻胶掩膜，根据步骤7的设计参数，利用灰化技术分区处理光刻胶掩膜，在允许的误差范围内获取各区所需的占宽比，然后利用离子束刻蚀技术分别刻蚀各区所需的槽深，最后在光栅上镀制100～150nm厚金膜。