一種針對多個工作能點響應(yīng)的x射線多層膜結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光等離子體診斷用X射線顯微鏡結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種用于ICF物 理實驗的針對多個工作能點響應(yīng)的X射線多層膜結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] X射線背光成像是進行高能量密度物理（HEDP)和慣性約束聚變（ICF)研究的重要 診斷手段。Kirkpatrick-Bae Z(KB)顯微成像系統(tǒng)是在慣性約束聚變（ICF)研究中進行高 溫高密度等離子體診斷的關(guān)鍵設(shè)備，已經(jīng)在國外OMEGA和LMJ裝置上得到廣泛應(yīng)用。基于 掠入射反射式成像原理的KB系統(tǒng)的成像質(zhì)量隨掠入射角變化明顯。掠入射角度越大，其空 間分辨率越高，但是掠入射角度的選取還應(yīng)考慮到KB物鏡工作反射面X射線能量響應(yīng)的限 制。對于<2keV的較低能點，可以在工作反射面鍍制單層重金屬膜（如Ni、Au或Ir等）。 對于>2keV的較高能點，目前通過設(shè)計和制備針對特定能點響應(yīng)的X射線多層膜（如Cr / C或W / C周期膜）來保證反射率。
[0003] 不同類型ICF研究的診斷需求不同，因此在物理實驗中采用的X射線背光能點也 不相同，目前強激光裝置常用的背光能點主要包括1. 4keV (Cu的L線）、2. 5keV (Mo的L線）、 4. 75keV (Ti的類He線）和8keV (Cu的K a線）。為了實現(xiàn)對上述背光能點ICF物理實驗 的成像診斷，需要設(shè)計和研制多套針對不同能點響應(yīng)的X射線多層膜KB顯微成像系統(tǒng)。在 這一過程中，需要針對不同的X射線背光能點進行多層膜膜系設(shè)計和制備、KB物鏡機械結(jié) 構(gòu)加工和實驗室內(nèi)的系統(tǒng)裝調(diào)，這使得課題成本和研制周期大大增加；另一方面，不同能點 ICF物理實驗進行切換時，必須花費大量時間進行相應(yīng)能點KB系統(tǒng)的安裝和拆卸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種應(yīng)用于ICF物 理實驗的針對多個工作能點響應(yīng)的X射線多層膜結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種針對多個工作能點響應(yīng)的X射線多層膜結(jié)構(gòu)，包括KB物鏡，所述的KB物鏡上 鍍設(shè)多個針對不同能點X射線響應(yīng)的膜系。
[0007] 所述的KB物鏡基底上表面鍍設(shè)有膜系C，在膜系C上表面同時鍍設(shè)有膜系A(chǔ)和膜 系B，所述的膜系A(chǔ)和膜系B并列設(shè)置。
[0008] 該KB物鏡針對3個不同能點X射線響應(yīng)，其中所述的膜系C為針對最高能點X射 線響應(yīng)的膜系，所述的膜系B與膜系A(chǔ)為針對較低兩個能點X射線響應(yīng)的膜系。較高能點 比較低能點的X射線在多層膜內(nèi)的穿透深度更大，因此穿過上方膜系（膜系A(chǔ)或膜系B)后 仍然具有一定的反射率。另外，利用膜系A(chǔ)和膜系B對X射線的全外反射通道，可以實現(xiàn)針 對更低能點（如Cu的L線，1. 3-1. 5keV)的響應(yīng)能力。
[0009] 所述的膜系A(chǔ)、膜系B或膜系C均為多層膜系，選自周期多層膜、非周期多層膜或橫 向梯度多層膜。
[0010] 進一步地，所述的膜系A(chǔ)具體為Cr / C周期多層膜，厚度為7. 88nm，厚度比為0.4， 周期為20,所述的膜系B具體為W / C周期多層膜，厚度為3. 9nm，厚度比為0.42,周期為 20,所述的膜系C具體為W / C周期多層膜，厚度為2. 26nm，厚度比為0.5,周期為100。
[0011] 本發(fā)明的針對多個工作能點響應(yīng)的X射線多層膜結(jié)構(gòu)的制備為采用X射線高真空 直流磁控濺射鍍膜方式，不同于傳統(tǒng)多層膜結(jié)構(gòu)之處在于本發(fā)明需要依次鍍制前后兩部分 多層膜膜系（膜系A(chǔ)與膜系B)，首先遮掩膜系A(chǔ)所在的KB物鏡區(qū)域以完成右側(cè)膜系B的鍍 制，然后遮掩已經(jīng)鍍制好的右側(cè)膜系B以完成左側(cè)膜系A(chǔ)的鍍制。與傳統(tǒng)多層膜結(jié)構(gòu)的制 備過程相比，本發(fā)明的多能點響應(yīng)X射線多層膜結(jié)構(gòu)需要較長的鍍膜時間，但不會增加鍍 膜技術(shù)難度。
[0012] 多能點響應(yīng)X射線多層膜結(jié)構(gòu)在2. 5keV和4. 75keV能點工作時僅利用了 KB反射 鏡的部分區(qū)域，這減小了 KB系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，因此會造成集光效率的降低。但是集光效率 的降低并不會影響ICF物理實驗的進行，這是因為ICF裝置的強激光轟擊Mo或Ti背光材 料容易激發(fā)出2. 5keV和4. 75keV的較低能點X射線，此時X射線產(chǎn)額足夠進行ICF物理實 驗。另外KB系統(tǒng)的垂軸像差和鏡長有關(guān)。鏡長越短，KB系統(tǒng)的垂軸像差越小，空間分辨率 就越高，因此采用多能點響應(yīng)X射線多層膜結(jié)構(gòu)在2. 5keV和4. 75keV能點工作時的空間分 辨率會得到提高。ICF裝置的強激光轟擊Cu背光材料激發(fā)出8keV的較高能點X射線產(chǎn)額 較少，此時需要較高的集光效率才能保證ICF物理實驗的有效進行，因此本發(fā)明的多能點 響應(yīng)X射線多層膜結(jié)構(gòu)在8keV能點工作時利用了 KB反射鏡的全部區(qū)域，此時空間分辨率 有一定程度的下降但將獲得較大的集光立體角。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0014] 1、采用本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)即可應(yīng)用于不同工作能點類型ICF物理實驗，將之前 需要多套KB系統(tǒng)才能實現(xiàn)的功能集成在一套KB系統(tǒng)上，顯著降低了 ICF課題成本和KB系 統(tǒng)研制周期。
[0015] 2、在進行不同工作能點類型ICF物理實驗時，本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)避免了針對響 應(yīng)能點進行的多套KB系統(tǒng)的反復拆卸和安裝過程，顯著降低了系統(tǒng)裝調(diào)的復雜程度和ICF 物理實驗周期。
[0016] 3、本發(fā)明的多能點響應(yīng)X射線多層膜結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)多層膜結(jié)構(gòu)的制備過程相同，均 采用X射線高真空直流磁控濺射鍍膜方式，不會增加鍍膜難度。
【附圖說明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有的針對單一工作能點響應(yīng)的X射線多層膜KB物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的多能點響應(yīng)X射線多層膜KB物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為實施例中掠入射角度為2°的針對2. 5keV(Mo的L線）響應(yīng)的X射線多層 膜KB物鏡反射率曲線圖；
[0020] 圖4為實施例中掠入射角度為2°的針對4. 75keV(Ti的類He線）響應(yīng)的X射線