为改善光子计数成像探测器电荷感应层的性能，提高光子计数成像系统的成像质量，分别用直流磁控溅射法(DC)与射频磁控溅射法(RF)制备了不同厚度的Ge薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、表面轮廓仪、四探针表面电阻测试仪对两种方法所制备的薄膜进行了结构特征与电学性能的表征。结果表明：两种方法所制备的薄膜均为非晶态结构，DC制备的Ge薄膜比RF制备的Ge薄膜稀疏，其不同膜厚下的电阻率均大于RF所制备的薄膜。实验显示，薄膜越厚其电学性能受氧化影响越小，电学性能越稳定。实验对比了不同方阻下Ge薄膜应用于探测器的成像性能，结果表明：方阻在百兆级范围内时成像效果较好，且方阻变化时成像效果变化不大，但方阻大到2 GΩ/□时会导致系统分辨率下降。

为了满足类氖-锗X射线激光研究的需要, 设计制备了23.4 nm软X射线多层膜反射镜。 依据多层膜选材原则并考虑材料的物理化学特性选择新的材料Ti与Si组成材料对。 设计优化材料多层膜的周期厚度(d), 材料比例(Γ), 周期数(N), 计算出Ti/Si反射率曲线。 通过实验优化各种镀膜工艺参数, 制备出了23.4 nm的Ti/Si多层膜反射镜。 利用X射线衍射仪和软X射线反射率计对Ti/Si多层膜结构和反射率进行检测, 测量结果为Ti/Si多层膜反射镜中心波长λ0=23.2nm, 正入射峰值反射率为R=25.8%。 将Ti/Si多层膜反射镜与软X射线波段常用的Mo/Si多层膜反射镜相比, 在23.4 nm处, Ti/Si多层膜反射镜的反射率提高10%, 而带宽减小1.8 nm, 光学性能显著提高。

光谱响应度是探测器的重要技术参数之一, 随着紫外探测技术的发展, 精确测量紫外探测器的光谱响应度变得越来越重要。 文章分析了紫外ICCD(UV-ICCD)相对光谱响应度的测量原理, 采用了直接比较法测定待测探测器的相对光谱响应度, 并基于具有优异紫外响应能力的科研级光谱仪建立了UV-ICCD光谱响应的测量装置。 实验获取了UV-ICCD的相对光谱响应度曲线, 从曲线中可以看出, UV-ICCD光谱响应范围为220～300 nm, 峰值响应在270 nm附近,表明该器件具有日盲特性。 不确定度分析结果显示, UV-ICCD相对光谱响应度测量的最大不确定度约为7.79％, 满足测量要求。

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)的线性测量技术,提出了比较测量方法。参考探测器的光纤端面和UV-ICCD的光敏面置于同一截面内,首先使用线性参考探测器测量辐照度的衰减变化,然后将被测UV-ICCD置于辐照度场中心,记录不同辐照度下UV-ICCD的输出。最后,直线拟合给出UV-ICCD的灰度输出与输入辐照度关系曲线。参考探测器线性度的好坏直接决定线性测量的精度。为此,采用了非线性度不高于0.2%的科研级光谱仪。测量装置主要由标准氘灯、光学衰减器、积分球、参考探测器、电移台和计算机等组成,测量过程由计算机配套专用软件进行自动控制。实验结果表明,所测UV-ICCD的非线性度不高于3%,比较法测量的不确定度小于5%。

为保证紫外探测所得数值结果的准确性并为电力电晕探测等应用提供直接的技术支持,对UV-ICCD的辐射定标技术进行了研究,以建立靶面输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性关系。推导了辐射定标的原理,并基于标准氘灯对UV-ICCD探测器进行了辐射定标,其标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定,不确定度为5%。在固定积分时间和固定MCP增益情况下,实验标定了UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系。初步的定标数据显示,UV-ICCD探测器的响应是线性的,MCP增益与输出图像的平均灰度值成正比。最后,对影响定标结果不确定度的来源进行了分析,结果表明,辐射定标的最大不确定度约为7.94%,满足<10%的定标要求。

分析了"日盲"紫外ICCD(增强型电荷耦合装置)探测系统所采集紫外图像中噪声和目标的特点,基于紫外图像的特点,提出了一种紫外序列图像中目标提取的方法.该方法首先采用时域递归低通滤波算法对紫外图像进行降噪处理,有效抑制了图像中的随机噪声,提高了图像的对比度.然后运用自适应阈值分割算法对目标进行了提取.实验结果表明,该方法能较好地检测出紫外序列图像中的目标,具有较强的噪声抑制能力.

基于Nevot-Croce模型,计算了一系列具有粗糙界面的极紫外投影光刻掩模的反射光谱.通过拟合计算结果,得到了峰值反射率、带宽和中心波长与粗糙度的函数关系.根据光刻系统对照明均匀性的要求,讨论了在相同粗糙度变化范围内,分别由峰值反射率、带宽和中心波长引起的照明误差.结果表明,粗糙度对极紫外投影光刻掩模的峰值反射率影响最大.当掩模粗糙度为0.85±0.04nm时,峰值反射率将产生±0.9% 的波动,并由此产生±1.5% 的照明误差.为保证由峰值反射率导致的照明误差小于±1%,极紫外投影光刻掩模的粗糙度必须控制在±0.025nm以内.

介绍了X射线宽带多层膜材料W和B4C的选定方法,依据伯宁(BERNING)公式确定出了在0.154 nm处X射线宽带多层膜的最佳膜对数。引入适当的评价函数,利用具有全局寻优特性且效率较高的遗传算法,在波长0.154 nm处优化设计出了掠入射角(θ)0.5°～0.9°范围内反射率值达到40％的宽角度宽带多层膜。宽带多层膜反射镜采用磁控溅射方法制备,并用X射线衍射仪对样品进行了检测,结果表明在掠入射角(2θ)1.0°～1.8°之间的相对反射率光谱曲线比较平坦。

针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因.实验结果表明:Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价.