高精度同步辐射镜片

高精度同步辐射镜子

高精度同步辐射镜片 同步辐射是当前许多科学和工业领域中的高性能仪器。对这种光源的日益关注为基础和应用研究开辟了新的可能性。同步辐射射线工具将研究者带入了原子尺度的世界,这归功于同步辐射的极小波长和超高真空室。因此,对所使用的光学元件有非常严格的规格要求。高热导率和低热膨胀对同步辐射镜片镜片基底(低的形变)来说是必要的,同时还需要良好的光学加工性能和长期稳定性。以掠入射光学元件的质量以表面形状误差为

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高精度同步辐射镜片


同步辐射是当前许多科学和工业领域中的高性能仪器。对这种光源的日益关注为基础和应用研究开辟了新的可能性。同步辐射射线工具将研究者带入了原子尺度的世界,这归功于同步辐射的极小波长和超高真空室。因此,对所使用的光学元件有非常严格的规格要求。高热导率和低热膨胀对同步辐射镜片镜片基底(低的形变)来说是必要的,同时还需要良好的光学加工性能和长期稳定性。

以掠入射光学元件的质量以表面形状误差为特征,这是一种描述实际形状与理想表面之间最大(PV)或平均(RMS)偏差的术语。由于斜入射光学元件的聚焦质量主要由表面上的斜率分布决定,因此更常用RMS斜率误差作为全局形状精度的规格要求。典型值为0.05微弧度/ RMS(用于平面表面)至0.1微弧度/ RMS(非球面表面)。在可视化干涉检测中,形状精度作为测试波长(PV或RMS)的一部分来使用,例如“λ/130(RMS)@ 633nm” - 在测试波长λ=632.8nm下。干涉测量技术最适合于平面和球面表面。如果使用组件特定的零透镜,还可以测试非球面表面。该透镜可以补偿由非球面变形引起的波前像差。微粗糙度可以通过微干涉仪或3D光学轮廓仪进行测量,分辨率应优于0.1nm,例如Zygo公司的“NewView 5000”。

同步辐射镜的典型表面几何形状:
• 平面=>(达到最佳斜率误差);
• 球体、圆柱体=>(非常好的斜率误差);
• 超环面、椭圆/抛物柱体、椭圆环=>(良好的斜率误差);
• 椭球(旋转)、抛物面、双曲面;自由形表面=>(良好的斜率误差)。

 

同步辐射镜的典型基板材料:
对于低同步辐射通量:
o Zerodur®、Astrositall®(Sitall CO-115M)
o 熔融石英
o ULE™
o 玻璃(Pyrex,BK7等)

对于高同步辐射通量:
o 硅(单晶)
o 碳化硅(CVD)
o 镀电镍层的铜
o 镀电镍层的铝

制造技术:
同步辐射镜有两种技术:直接制造和负模具复制。
直接制造过程通常包括以下步骤:

1.      研磨用于预制造基板和光学表面几何形状;

2.      蚀刻用于减小应力和亚表面损伤;

3.      研磨用于在侧面实现良好的热接触,并优化光学表面以进行后续步骤;

4.      抛光用于通过多个步骤来修正和平滑表面。



为了达到所需的质量,测量和抛光之间需要非常密切的交互作用。根据镜子的几何形状和所需的精度,残余误差的细微修正必须通过以下方式进行:


• 传统抛光;用于平面和球面镜子,rms粗糙度:<2 nm;~4 Å(磁流变)
• 计算机控制的细微修正抛光工具;用于高端非球面成像(<0.1微弧度)
• 离子束;用于任何形状的光学表面的高端成像(<0.1微弧度)
• 金属镜子也可以通过金刚石车削方法和复制技术进行制造。


涂层:
常用的涂层材料:Au,Pt,Rh,Ni,Pd,Al,Si,Ru,SiO2,Al/MgF2等。在某些情况下(例如Ru),需要一层薄的Cr粘结层(约0.4 nm)来减小应力并保持微粗糙度性能。实际上,每个涂层生产商都拥有“艺术涂层”超紫外高反射镜的专业知识。同时我们还可以提供“special EUV HR”(=> XUV),适用于λ < 50nm。不同金属涂层的VUV镜子在AOI = 75度下的理论反射率(理论上,非偏振)如下:

 


Standard EUV (
Au_40nm/ Cr_binder)

  R=60% (55-58%)@200nm -65nm

  R=60% (55-58%)@200nm -65nm

 R=64% (68-60%)@200nm -120nm

  R=66% (60-69%)@ 65nm -27nm

  R=62% (55-65%)@ 65nm -25nm

  R=58% (60-56%)@120nm - 40nm

  R=57% (60-55%)@ 27nm -22nm


  R=65% (70-60%)@ 41nm - 30nm

  R=62% (60-65%)@ 22nm -12nm

  R=64% (61-70%)@ 25nm -15nm

  R=45% (60-30%)@ 30nm - 20nm

  R=52% (55-50%)@ 12nm -10nm

  R=65% (71-70%)@ 15nm - 9nm

  R=35% (30-40%)@ 20nm - 16nm

 

Au、C和Be镀层在1埃下的反射率及在临界角下的能力带宽



北京众星联恒科技有限公司

众星联恒科技可以提供的同步辐射镜类型:

基底材料: Sitall CO-155M (Zerodur); Fused Silica; Si; SiC CVD etc.

HR COATING (with Ion Beam Assistance): 

Standard EUV: HR @ 25- 200 nm at AOI
Special EUVXUV HR @ 2-70 nm at AOI


极限参数

标准参数

尺寸

Up to 1200 mm

Up to 500 mm

有效尺寸

Up to 100 %

90 %

曲率公差

Down to 0.01 %

0.5 %

微粗糙度
[nm], RMS

0.4

~2

斜率误差
[microRad], RMS

0.1 – 纵向
0.5 – 横向

5-纵向
15 –
横向

面型精度
for λ test =632nm

λ / 130

λ / 25

 

加工项目示例:

SPECIFICATIONS (shape;dimensions; radii ±0.5%;Roghtness/rms;accuracy λ/N; Ø work/ahgle)

Cylinder 510x85mmR-4590mm; ±0.5%; 3nm; λ/30; HR@5-50nm/82°; 2pc

Cylinder 320x85mmR-7850mm;±0.5%;3nm;λ/30; HR@5-50nm/82°; 2pc

Cylinder 310x75mmR-8920mm;±0.5%;2nm;λ/40; HR@1-70nm/86°; 2pc

Plane 320x85mm; 2nm; λ/40@632nm; HR@1-70nm/86°;

Toroid 60x5mmR-5580mm;r-25.0mm ±0.1%;2nm;λ/35; HR@6-150nm/85°; 4pc

Plane 160x45mm; 0.3nm; λ/75@632nm; Cr-Filter@0.1-1nm/15°; 4pc

Toroid 46x4mm(10x10)mrad; R-4590mm;r-35.0mm ±0.5%;2nm;λ/20; HR@0.04-0.5nm/85°

Toroid 46x4mm(10x10)mrad; R-9180mm;r-66.0mm ±0.5%;2nm;λ/20; HR@0.04-0.5nm/85°

Toroid 70x10mm, CA60x10; R-13800mm;r-26.2mm ±0.5%;3nm;λ/20; HR@5-70nm/86°; 4pcs

OAParab175°; 70x75mm;SFL=300mm±0.1%;3nm;λ/20; HR@5-70nm/87.5°; 4pcs

Toroid 65x15mm, CA60x10; R-11500mm;r-31.4mm ±0.5%;3nm;λ/20; HR@5-70nm/87°; 4pcs

Toroid 105x18mm,CA100x16;R-11000mm;r-35.0mm ±0.5%;3nm;λ/20; HR@5-40nm/88°;

OA Parab 100x25mm;CA~95%; SFL=700mm±0.5%;1.6nm;λ/60;HR@10-100nm/86°;

OA Hyperbolic 80x20mm;CA~95%; SFL=200mm±0.5%;1.6nm;λ/60;HR@10-100nm/86°;

OA Elliptical(rotary) 120x20mm;EFL=310mm ±0.5%; 2nm; λ/40; HR@20-120nm

Toroid 50x10mm,CA100%; R-11470mm;r-31.42mm ±0.5%;2nm;λ/20; HR@10-70nm/87°; 2pcs

Plane Mirror 45x12mm,CA40x10 mm; 2nm;λ/20; HR@10-70nm/86.5°;

Toroid 143x10mmR-11500mm;r-31.4mm ±0.5%;3nm;λ/20; HR@5-70nm/85°; 2pcs

Toroid 80x 7mmR-11500mm;r-31.4mm ±0.5%;3nm;λ/20; HR@5-70nm/85°;

Toroid 120x 17mmR-14500mm;r-71.4mm ±0.2%;0.5nm;λ/40; HR@5-70nm/87°;

Torroid 40x10mm,CA100%; R-8286mm;r-27.87mm ±0.1%; 0.3nm; λ/60; HR@1-70nm/86°;

Plane Mirror 65x20mm,CA62x15 mm0.3nm; λ/70@632nm; HR@1-70nm/87°; 2pcs

Toroid 60x18mmR-15286mm;r-41.87mm ±0.4%;2nm;λ/30; HR@5-100nm/87°; 2pcs

OA Elliptical cylinder 200x30mm; F±0.4%; 0.4nm;λ/45; PV:1.5 nm; HR@1-40nm/87°; 1pc

Toroid 60x18mmR-15286mm;r-41.87mm ±0.4%;2nm;λ/30; HR@5-100nm/87°; 2pcs

Toroid 340x60mm;R-38260mm;r-235.4mm±0.1%;<0.5nm;λ/50(rms0.8’’);HR@0-50nm/87°

FS PLMir 220x99.2mm, CA(200x80)mm<0.5nm; pv-λ/5(rms-λ/30); HR(Cr)@1-100nm/0°; 2pc
“Slope Error 4 urad(rms)”

OAParab10° Ø406x75mm;CAØ380;SFL=2000mm±0.1%;60/40s/d;λ/10;HR(Al+)@240-1100nm;

OA Parab 80x25mm;CA~95%; SFL=400mm±0.5%; 2nm; λ/50; HR@10-100nm/87°M4(3pc)

OA Parab 80x25mm;CA~95%; SFL=200;=400;=600mm±0.5%; 2nm; λ/35;
HR@10-100nm/83°; 1pc:M1,M2,M3

ELLIPSOIDAL MIRROR for FE Laser 120x40mm; CA~90%; a=3100mm, b=288mm;
EFL=200mm±0.5%; 2nm; λ/12; HR@10-60nm/75°;


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