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一种同步辐射硬x射线微聚焦实验方法与流程同步辐射硬X射线微聚焦实验方法与流程引言：同步辐射硬X射线微聚焦技术是一种用于研究材料内部结构和性质的重要方法。
其通过利用同步加速器产生的高亮度X射线束，实现对样品进行高分辨率成像和表征。
本文将介绍同步辐射硬X射线微聚焦实验的方法与流程。
一、实验准备：1. 设计实验方案：根据研究目的和样品性质，确定实验方案，包括选择合适的同步辐射光源、X射线能量、探测器等。
2. 样品准备：准备待测样品，并进行必要的预处理，如抛光、清洗等，以确保样品表面光滑且无杂质。
二、实验装置：1. 同步辐射光源：选择合适的同步辐射光源，如加速器驱动的储存环，以产生高亮度的X射线束。
2. X射线光学系统：包括X射线光束准直器、单色器、聚焦器等，用于控制和调节X射线束的能量、强度和焦点大小。
3. 样品台：用于放置样品，并提供样品的旋转、移动等功能，以实现不同角度的观察和分析。
三、实验步骤：1. 调节光学系统：根据实验方案，调节X射线光学系统，使X射线束的能量、强度和焦点大小达到预定要求。
这一步通常需要进行多次调整和测试，直到达到最佳状态。
2. 放置样品：将样品放置在样品台上，并调整样品位置和角度，使待测区域位于X射线束的焦点处。
同时，确保样品与X射线光线的相对位置稳定，以避免误差。
3. 数据采集：连接探测器，并进行数据采集。
根据实验需要，可以采集各种参数，如X射线衍射、散射、吸收等数据。
同时，可以通过旋转样品台，采集不同角度的数据，以获取更全面的信息。
4. 数据处理：对采集到的数据进行处理和分析。
根据实验目的，可以进行图像重建、结构分析、晶体学计算等，以获得样品的内部结构和性质信息。
5. 结果解读：根据处理后的数据和分析结果，解读实验结果，得出结论，并进行讨论和比较。
四、实验注意事项：1. 安全操作：在进行实验时，必须严格遵守安全操作规程，确保实验过程和人员安全。
2. 样品保护：为避免样品受到辐射损伤，应根据实际情况选择合适的保护措施，如适当降低X射线束强度、减少曝光时间等。
大高宽比硬X射线波带片制作及聚焦测试李海亮;史丽娜;牛洁斌;王冠亚;谢常青【摘要】The high-resolution hard X-ray (>2 keV) Fresnel zone plates with high density and high aspect ratio was fabricated for Synchrotron Radiation Light Source .The electron beam lithography and the fabrication of hard X-ray zone plates were simulated with Monte Carlo method by combining high accelerating voltage (100 kV) with Si3N4 self-standing film to reduce the backscattering .The simulation result show s that Si3 N4 self-standing film substrate effectively reduces backscattering w hen electrons propagate in the resist ,so that the structure collapse and adhesion caused by high density and high aspect ratio are overcome .By adjusting the electron beam exposure dose ,hard X-ray Fresnel zone plates with the outermo st ring width of 150 nm ,gold absorber thickness of 1 .6 μm and the aspect ratio more than 10 were fabricated on a 500 nm Si3 N4 self-standing film .Meanwhile ,a random support structure was introduced to realize the self support of the zone plates and to improve theirstability .The focusing properties of the zone plates fabricated were tested with energy of 8 keV at 4W1A beamline of Beijing Synchrotron Radiation Facility ,and a clear focusing result was obtained .%为得到同步辐射光源硬X 射线波段(>2 keV)需要的高宽比高分辨率波带片,本文利用高加速电压(100 kV)电子束光刻配合Si3 N4镂空薄膜直写来减少背散射的方法,对硬X射线波带片制作技术进行了蒙特卡洛模拟和电子束光刻实验.模拟结果显示:Si3 N4镂空薄膜衬底可以有效降低电子在抗蚀剂中传播时的背散射,进而改善高密度大高宽比容易引起的结构倒塌和粘连问题.通过调整电子束的曝光剂量,在500 nm厚的镂空Si3 N4薄膜衬底上制备出最外环宽度为150 nm、金吸收体的厚度为1.6μm,高宽比大于10的硬X射线波带片.同时,引入随机支撑点结构,实现了波带片结构自支撑,提高了大高宽比波带片的稳定性.将利用该工艺制作的波带片在北京同步辐射装置X射线成像4W1A束线8 keV能量下进行了聚焦测试,得到清晰的聚焦结果.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)011【总页数】7页(P2803-2809)【关键词】硬X射线波带片;电子束光刻;大高宽比波带片;电子束光刻;镂空薄膜【作者】李海亮;史丽娜;牛洁斌;王冠亚;谢常青【作者单位】中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室 ,北京100029;中国科学院大学 ,北京100049;中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室 ,北京100029;中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室 ,北京100029;中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室 ,北京100029;中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室 ,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TN305.7根据折射原理，在可见光波段通常利用透镜进行聚焦；但在X射线和极紫外(EUV)波段，由于材料在这两个波段的折射率实部接近1，并且虚部不为零，有一定吸收，导致聚焦效率特别低甚至难以实现聚焦。
一种同步辐射硬x射线微聚焦实验方法与流程一种同步辐射硬X射线微聚焦实验方法与流程引言：同步辐射硬X射线微聚焦实验是一种重要的研究方法，它可以提供高分辨率的X射线图像，用于研究物质的结构和性质。
本文将介绍一种常用的同步辐射硬X射线微聚焦实验方法与流程。
一、实验准备1.选择合适的同步辐射光源：同步辐射硬X射线微聚焦实验需要使用具有高亮度和窄带宽的同步辐射光源，如加速器驱动的储存环或自由电子激光器。
2.选择合适的X射线光学元件：为了获得高分辨率的X射线成像，需要使用高质量的X射线光学元件，如反射镜、抛物线聚焦镜等。
3.选择合适的探测器：为了接收和记录X射线图像，需要选择高灵敏度、高空间分辨率的二维探测器。
二、实验流程1.调整同步辐射光源：首先需要调整同步辐射光源的参数，如电子束能量、束流强度等，以产生适合实验需求的硬X射线。
2.调整X射线光学元件：根据实验要求，调整X射线光学元件的位置和参数，以实现X射线的微聚焦。
这一步需要精确调整，以确保X射线能够准确地聚焦在样品上。
3.安装样品：将待研究的样品安装在实验平台上，并调整样品的位置和角度，使其与X射线束的路径正交或符合实验要求。
4.调整探测器：将探测器安装在合适的位置，并调整其参数，以确保能够准确地接收和记录X射线图像。
5.数据采集与处理：开始进行实验数据的采集和处理。
可以使用适当的软件对采集到的数据进行分析和重建，以获得高质量的X射线图像。
三、实验注意事项1.实验过程中需要保持实验环境的稳定，避免外界振动和干扰。
2.对于不同的样品和实验要求，可能需要调整实验参数和流程，以获得最佳的实验结果。
3.在进行实验前，需要对实验设备进行仔细检查和维护，确保其正常工作。
4.实验过程中需注意辐射防护，避免对人员和设备造成伤害。
结论：同步辐射硬X射线微聚焦实验是一种重要的研究方法，它可以提供高分辨率的X射线图像，用于研究物质的结构和性质。
本文介绍了一种常用的同步辐射硬X射线微聚焦实验方法与流程，希望能对相关研究工作者提供帮助。
Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2019, 9(2), 41-54Published Online May 2019 in Hans. /journal/nathttps:///10.12677/nat.2019.92005The Application and Fabricationof X-Ray Zone PlateYanli Li1,2, Daixie Chen3, Xiangdong Kong1.2*, Yong Men1.2, Li Han1.21Micro-Nano Processing and Intelligent Electrical Equipment Research Group, Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing3Bureau of Facility Support and Budget, Chinese Academy of Sciences, BeijingReceived: Apr. 8th, 2019; accepted: Apr. 22nd, 2019; published: Apr. 30th, 2019AbstractWith the emergence of a new generation of synchrotron radiation science devices, it is possible to obtain high-quality X-ray light sources. X-ray microscopic imaging technology is widely used in material science, life science, environmental science and other fields. As the core element of fo-cusing and imaging in X-ray microscopic imaging system, Fresnel Zone Plate (FZP) has attracted more and more attention in the methods of preparation and performance improvement. In this paper, the basic concepts, main types and application fields of FZP are introduced. Based on these, the current research and progress in the fabrication of FZP at home and abroad are reviewed. Fi-nally, the bottleneck of the development of FZP is summarized. It is pointed out that the multilay-er-film-slicing method is ideal for the preparation of hard X-ray FZP. And the relevant research is urgently carried out in our country.KeywordsX-Ray, Focus, Imaging, Fresnel Zone Plate, SlicingX射线波带片的应用及制备李艳丽1,2，陈代谢3，孔祥东1,2*，门勇1,2，韩立1,21中国科学院电工研究所，微纳加工与智能电气设备研究部，北京2中国科学院大学，北京3中国科学院财务与条件保障局，北京*通讯作者。
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硬x射线仪器设计及电磁辐射防护硬X射线仪器是一种关键的科学工具，广泛应用于医学、工程学、材料科学等领域。
它的设计和使用需要充分考虑电磁辐射的防护。
本文将详细介绍硬X射线仪器的设计原理，以及电磁辐射防护的重要性和方法。
一、硬X射线仪器的设计原理硬X射线仪器是通过产生和探测硬X射线来获取物质的内部结构和成分信息。
它主要由以下几个组件构成：X射线源、样品或探测器、滤波器和数据采集系统。
X射线源是产生X射线的关键部件，一般采用高能量电子束轰击金属靶材来产生硬X射线。
在设计中，需要考虑射线的能量范围、聚焦度和辐射剂量等因素。
对于医学应用中需要更低的辐射剂量，可以采用软X射线源。
此外，还需要考虑射线的束流稳定性和均匀性。
样品或探测器是接收并测量穿透样品后的X射线的部件。
样品可以是任何需要分析的物质，如医学影像中的人体组织或工程材料中的缺陷。
探测器可以是闪烁晶体或半导体探测器，具有高能量分辨率和空间分辨率，以便获取准确的X射线信息。
滤波器是用于控制射线的能量谱和剂量的部件。
通过选择合适的滤波材料和厚度，可以减少不必要的软X射线和散射射线，提高成像质量并降低辐射剂量。
数据采集系统是用于接收、处理和分析从探测器中获得的X射线信息的组件。
其中包括放大器、模数转换器和数据存储设备等。
高性能的数据采集系统可以提高数据的采集速度和质量，从而提高硬X射线仪器的性能。
二、电磁辐射防护的重要性在硬X射线仪器的设计和使用中，电磁辐射防护是至关重要的。
X射线是一种电磁辐射，具有高能量和强穿透性。
长期暴露于X射线辐射下可能会对人体健康和设备正常运行造成严重影响。
因此，在设计和使用过程中要采取有效的防护措施来减少辐射风险。
首先，要合理选择硬X射线仪器的设计参数。
尽量选择低辐射剂量的仪器，并在设计中考虑保护屏和隔离墙等防护设施的布置。
同时，控制射线源的输出能量和束流稳定性也是重要的防护措施。
其次，对于使用人员和周围环境的防护也要重视。
使用人员应该戴上防护眼镜、手套和导致防护服等个人防护装备，避免直接暴露在辐射源附近。
第６期王德强等：电子束和ｘ射线光刻制作高分辨率微波带片辐射ｘ射线光刻技术复制成功阴图形（大面积为不透光图形）微波带片．图２是电子束制作的最外环为１５０ｎｍ，直径为３２６肚ｍ，金属高度为４００ｎｍ的微波带片掩模阳图形的ＳＥＭ照片．图３为在一个４ｍｍ×４ｍｍ的自支撑氮化硅薄膜上制作的最外环宽度为１５０ｎｍ，直径为３２６弘ｍ，金属高度为５００ｎｍ的ＭＺＰ．图２电子束直写后电镀金的ｓＥＭ图（ａ）电子束直写得到的ＭｚＰ内环；（ｂ）ＭｚＰ最外环的局部Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｇｏｌｄＭＺＰｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｅ－ｂｅａｍ（ａ）ＩｎｎｅｆｐａｒｔｏｆＭＺＰ；（ｂ）ｏｕｔｅｒｐａｒｔｏｆＭＺＰ图３同步辐射ｘ射线光刻复制成功后电镀金的ｓＥＭ图（ａ）ｘ射线光刻复制成功的ＭｚＰ全貌图；（ｂ）ＭｚＰ的最外环局部Ｆｉｇ．３ｓＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｇｏｌｄＭｚＰｒｅｐｌｉｃａｔｅｄｂｙｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎｒａｄｉａｔｉｏｎｘ－ｒａｙｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（ａ）ＰｒｏｆｉｌｅｏｆＭｚＰ；（ｂ）ｏｕｔｅｒｗｉｄｔｈｏｆＭＺＰｗｉｔｈ１５０ｎｍ由于最外环显影液的浓度高，显影速度快，这对线光刻复制出现的这种现象处于最外面的胶环造成一个向内的压力，使得最外环展宽，同时使得最外的胶环宽度减小．图２给出电子束掩模经过电镀之后的效果，次外环的金属宽度很小，而最外环的金属宽度则较大，偏离了实际最外环宽度１５０ｎｍ的设计值．校正方法是：（１）选择合适的显影时间可以有效控制次外环的宽度，但外环的展宽是不可避免的；（２）对最外环进行图形校正．在电子束曝光之前，对版图的最外环选择合适的缩放比例．同步辐射ｘ射线光刻复制电镀之后形成图３的原因是：最外环由于外面大面积曝光很快被去掉，所以最外环的胶减薄并不多．但是从图３看出，电镀后次外环变得较宽，这是由于显影时间过长以及次外环中的显影液对于邻近内胶环形成一个向内的压力，造成其邻近胶环减薄和整体向内移动，形成了图３（ｂ）中次外环的邻近内环金宽度过小和空隙狭小的效果．总之，目前认为相较显影时间压力差是主要矛盾．解决方案是：图２中的现象能够很好消除之后，合理控制显影时间能够有效消除同步辐射Ｘ射６总结通过版图自动生成工具，设计了微波带片，解决了常用版图工具设计微波带片等复杂图形的限制，然后利用电子束直写技术和同步辐射ｘ射线光刻技术进行微波带片的制作，并成功地获得可以应用到ＩＣＦ诊断系统的ＭｚＰ．下一步，将对质量和分辨率更高的位相型微波带片进行设计和制作，以及开展ＭｚＰ在ＩｃＦ诊断系统中的实际应用测量．致谢非常感谢中国科学院微电子研究所陈宝钦老师的指导帮助和韩敬东工程师在提供ＳｉＮ。
