随着同步辐射光源中光束线的分辨率不断提高，衍射光栅成为影响分辨率的关键因素，因此，在将光栅安装到光束线之前，需要进行准确的测试。用长程面形仪测量合肥光源光电子能谱线所需的变线距光栅的线密度，光栅衍射角变化范围超出长程面形仪的测量范围，因此采用拼接测量。用数据重叠测试及数据处理方法，消除了转台定位误差，有效抑制了随机误差，使光栅周期测量的重复性有较大提高。不同重叠率的测试结果显示，测量一致性优于1.13×10^-6（RMS），满足了变线距光栅的测试需求。

离子轰击固体表面诱导的纳米结构具有小周期（10~100 nm）、大面积、准周期的特点。利用氩离子轰击在减反膜上制备出横向特征尺寸在100 nm附近、横向周期性与纵向连续性逐步明显的准周期纳米波纹结构。为了增大表征面积，利用极紫外散射法表征了上述自组织纳米波纹的形貌特征。结果显示，面内和锥角模式的极紫外散射法所获得的样品横向和纵向形貌特征，均能够与原子力扫描显微镜所获得的样品形貌特征相对应，这初步说明了此方法表征准周期纳米波纹结构基本形貌特征的可行性，为后续的定量分析提供基础。同时，利用极紫外同步辐射光表征的自组织纳米结构面积达到了mm²量级，将合肥光源计量光束线的表征范围拓展到自组织纳米结构，这也为未来探索极紫外光刻掩模的散射表征等研究提供参考。

利用低能离子轰击在光刻胶表面诱导产生自组织纳米波纹结构,将其作为掩模,与反应离子束刻蚀技术相结合,在熔石英表面制备了亚波长纳米结构。与直接利用离子轰击产生的纳米结构相比,此方法制备的结构显著提高了自组织纳米结构的振幅和高宽比。这种具有表面亚波长纳米结构的熔石英样品在600~1300 nm波段范围内的透过率约为94%。初步结果显示离子轰击技术在功能性表面纳米结构制备方面极具潜力。

在激光等离子体诊断等领域中,以平焦场光栅为核心器件的软X射线光谱仪发挥着重要作用。利用电子束光刻-近场全息法制作的平焦场光栅兼具电子束光刻线密度变化灵活,以及全息光栅低杂散光、抑制高次谐波等的特点。采用光线追迹方法分析电子束光刻-近场全息法制作平焦场光栅的主要制作误差对其光谱成像特性的影响。结果表明:电子束光刻制备熔石英掩模和近场全息图形转移过程的制作误差均会导致谱线展宽;以目前应用较多的软X射线平焦场光栅(中心线密度为2400 line/mm、工作波段在0.8~6.0 nm)为例,当熔石英掩模在光栅矢量方向的长度为50 mm时,电子束光刻分区数目应保证在1500以上;熔石英掩模线密度偏差引入的谱线展宽可以通过调整近场全息制作参数来消除;确定了近场全息中的两个主要影响因素--熔石英掩模与光栅基底的间距和夹角;近场全息中各误差因素之间有相互补偿的效果,故除了尽可能消除制备过程中的每一种制作误差外,也可以通过优化不同误差之间的分配来降低制备误差。本研究对优化电子束直写掩模策略、降低掩模制作难度、设计和调整近场全息光路有重要帮助。

为了拓宽软X射线平场全息凹面光栅的工作波段, 提出了并联平场全息凹面光栅的优化设计方法。利用遗传算法, 将两块工作波段不同的平场光栅设计在同一基底上。两块平场光栅的工作波段分别为2~5 nm 和5~30 nm, 两者使用结构完全相同。应用光线追迹的方法, 研究了并联平场光栅的分辨特性, 其分辨率与现有商用平场光栅的分辨率相当。基于光程函数理论, 给出了并联平场光栅的制作光路, 理论设计值和光路优化值的线密度偏差在±1 line/mm以内。 数值模拟结果显示, 并联平场光栅既拓宽了工作波段, 又保证了分辨率与现有平场光栅分辨率相当, 其设计适用于记录更宽波段的软X射线光谱。

We present a replication process, named reversal soft ultraviolet (UV) nanoimprint, to fabricate a high-aspect-ratio flexible subwavelength grating (SWG) on a polyurethane acrylate (PUA). This nanopatterning technique consists of casting, reversal UV imprint, and dry release. The UV curing process of PUA to avoid pattern collapse is investigated. Revalpha film acts as the supporting and sacrificial layer during the whole process due to its special surface energy property. The free-standing PUA structures with a period of 200 nm and a depth of 350 nm can be automatically released from the Revalpha film by heating. The PUA resist is well suited to replicate fine patterns of the mold with high aspect ratio and large area precisely and uniformly for low surface energy and low viscosity. The measured transmittance is compared with the calculation results based on rigorous coupled-wave analysis in the wavelength region ranging from 500 to 800 nm. The experimental results agree well with the theoretical calculations.