已有匹配算法对低重叠度点云的配准精度较低,且对不同尺度的点云比较敏感,为了达到较好的配准效果,需要对点云进行预处理或调节较多参数。快速点特征直方图(FPFH)的复杂度较低,且能保留点云的大部分特征,因此,基于点云的FPFH提出了一种改进的配准算法。首先,基于FPFH提取多尺度特征的关键点,以适应不同规模的点云数据集,同时降低需要调节的参数量。然后,对经过FPFH匹配初步筛选的对应点关系进行精确提取,增加点云内的距离约束条件,降低算法对重叠度的敏感性,获取配准的初步变换矩阵。最后,经过迭代最近点算法进行微调,达到精确配准的目的。实验结果表明,该算法在不同重叠度以及不同规模的点云数据集上均具有较好的配准精度。

为了修正和提高计量线覆盖的5～140 nm波段光学元件性能的定标和测量精度, 根据国家同步辐射实验室光谱辐射标准和计量光束线的高次谐波分布设计了高次谐波的抑制方案。利用3 500, 840 l/mm金膜自支撑透射光栅和光电二极管探测器研究了计量线在5～140 nm波段高次谐波的分布情况, 并据此提出了利用Si、Al、Al/Mg/Al滤片以及LiF窗、MgF2窗在不同波段对高次谐波进行抑制的方法。实验结果显示: 在5～15 nm波段, 无滤片情况下高次谐波含量极低; 在15～40 nm波段, 通过在相应波段添加适当滤片的方式, 经探测器量子效率修正后的高次谐波比例可抑制在18％以下; 在105～140 nm、115～140 nm波段, 运用LiF窗、MgF2窗滤波可使高次谐波比例基本为零。由此表明, 使用滤波片对全波段抑制谐波的方案是有效的。

为了抑制同步辐射光通过光栅单色器后出射的单色光在长波段的高次谐波以及提高光源在该波段的偏振特性，计算分析了三镜偏振器Au_Si_Au的偏振特性及其对长波段高次谐波的抑制效果。比较了Au_Si_Au，Au_SiC_Au和Au_Be_Au 3种不同材料的偏振镜抑制高次谐波的能力和对偏振度的提高。计算分析表明，Au_Si_Au三镜组合镜对长波段的高次谐波抑制效果较好，光源通过Au_Si_Au三镜反射后，P分量的反射率几乎为0，而S分量在30 eV以后几乎全被抑制。Au_Si_Au三反射镜不仅可以抑制30 eV以上的高次谐波，而且使该波段光源的偏振性得到提高，20 eV时最高偏振度可达99%以上，从而在极大地改善同步辐射光源纯度的同时提高了光源的偏振度。

连续光谱的同步辐射光通过入射狭缝照射到光栅单色器后，在出射的单色光λ中总是不可避免的混有基波λ的高级次谐波λn=λ/n。采用自制的3300 1p/mm 金膜自支撑透射光栅和美国IRD公司的AXUVI00G光电二极管探测器，定量研究了光谱辐射标准和计量光束线在5~40 nm波段的高次谐波。研究了Zr，Si，Al和Al/Mg/Al滤片在不同能量范围对高次谐波的抑制作用，给出了实验数据和曲线。在5~40 nm波段，适当的选用Zr，Si，Al和Al/Mg/Al 滤片可有效地抑制高次谐波，在5~34 nm波段将高次谐波与基波的信号强度比例控制在8.06%以内，经量子效率修正后小于3.08%，在35~40波段经探测器量子效率修正后高次谐波比例小于10.00%。

基于DILL 经典曝光模型,对其分别在深度轴和时间轴上进行扩展:在深度轴上,以基尔霍夫衍射公式为基础,引入复折射率,利用光束传输法的思想计算了某曝光时刻下胶体内部的光场分布;在时间轴上,分析SU8光刻胶的特点及曝光反应过程,建立合适的光交联反应动力学模型,计算不同曝光时刻下的光场分布。通过整个曝光模型的建立,最终给出一定曝光时间后的光场分布;结果表明,在曝光阶段,胶内深层光场整体分布随时间变化不大,曝光时间对曝光阶段光场分布的影响较小,这种影响将在后烘阶段得以放大。

利用自行设计的实验装置,研究了同步辐射光活化氧对光学元件表面碳污染的清洗作用。清洗前样品的碳层厚度为10.3 nm,同步辐射光被引入实验用真空室内,真空室内干燥氧气的压强维持在1.0 Pa,研究显示同步辐射活化氧能有效地清除硅片表面的石墨型碳层。通过测试清洗前后碳膜的反射率和使用IMD软件对清洗后硅片反射率的拟合,可得碳层的去除率为1.75 nm/h。

掩模图形不同区域的波前因衍射光的相干叠加作用而对光刻胶上的场点产生不同的影响。为研究这一作用规律,采用波前分割的方法对掩模图形上的波前进行区域划分,并利用光场相干叠加相互抵消的性质,最终得到了掩模图形上对场点光场影响最大的波前区域。理论分析表明,对于图形内部场点而言,这个区域范围为场点附近约一个半波带的大小;而对靠近图形边缘的场点,其范围与边缘形状有关,一般要稍大于一个半波带。利用该方法可以显著提高仿真效率,对于分析由衍射造成的光刻误差来源和大小具有一定的理论指导意义。该理论计算结果得到了实验验证。

在深紫外LIGA加工中,制作高精度大高宽比的微器件是很困难的.难点在于SU-8光刻胶对紫外光的吸收系数随着波长变短而很快变大,而且其穿透深度也相应迅速变小;同时由于紫外光的衍射效应,获得高精度的大高宽比结构并不容易.本文深入研究了影响紫外深度光刻图形转移精度的如下因素;衍射效应、曝光剂量、紫外光波长和蝇眼透镜的分布等等.建立了基于模型区域的校正系统,该校正系统采用了分类分区域的思想将掩模图形按其畸变的特点进行了分类,在校正过程中对不同的类别分别建立校正区域,在每一校正区域内进行校正优化处理和校正评价,这种基于模型的分类分区域评价思想,使得校正过程有效且实时,该校正方法不仅降低了校正的复杂性,同时提高了校正的效率.

在同步辐射应用中,光学元件被污染是一个常见问题,而光学元件的污染会造成光通量的极大损失.为了有效地清洗光学元件,研究了清洗过程中的光化学反应,进行了氧气在同步辐射光作用下分解的实验.通过对实验中产生的气体成份分析,进行光化学反应研究.首先,测量通氧气时的气体成份;然后,测量通氧气和同步辐射光照时的气体成份.通过两者比较,分析氧气分解的情况.实验结果表明,氧分子在同步辐射光作用下发生分解,产生质量数为16的氧原子、氧离子和质量数为48的臭氧,它们的成份分别占1%和0.005%～0.01%.

国家同步辐射实验室光谱辐射标准和计量光束线(U27)的SGM分支是专门为光学元件性能测试和探测器定标而建造的.为了能够精确测量光学元件在极紫外和软X射线波段的性能,必须充分抑制高次谐波提高光谱纯度.对于已经建成的光束线,要改变光学设计和现有结构来抑制高次谐波是困难的,最简单且有效的方法是用不同材料的滤片来抑制不同波段的高次谐波.为了研究高次谐波的抑制效果,可将840 1/mm透射光栅放在U27光束线SGM分支的出射狭缝后面色散出射光,用探测器做角度扫描记录下信号强度曲线,然后分析得到高次谐波的含量和分布.本文分别研究了不同厚度的Al(200、400和600 nm)、Si3N4/Mo/Si,Si3N4/Mo/Si/Mo/Si多层膜滤片(100/50/200 nm,100/50/150/150/250 nm)和Al/Mg/Al滤片对13～43 nm光谱高次谐波的抑制效果.研究结果显示,400 nm厚的Al滤片适合于17～33 nm光谱高次谐波的抑制,在保证探测器信号强度的条件下,高次谐波信号强度占探测器信号强度的比例＜2%,经探测器量子效率修正后,高次谐波比例＜0.6%.Si3N4/Mo/Si/Mo/Si多层膜滤片可以有效地抑制13～19 nm的高次谐波,Al/Mg/Al滤片对30～43 nm的高次谐波有很好的抑制作用.这一结果为光学元件的透射率、反射率和探测器精确定标奠定了基础.