针对30CrMnSiA和30CrMnSiNi2A高强钢的修复问题,采用30CrMnSiA合金粉末在两种基体上进行多层多道激光熔覆,研究了熔覆层、基体、热影响区的微观组织和力学性能。对于30CrMnSiA基体,其熔覆层组织主要为索氏体;随着层数增加,熔覆层中的索氏体减少,马氏体增多,盖面层主要为马氏体组织;热影响区组织主要为马氏体和少量块状铁素体,其中块状铁素体为原基体中铁素体的未熔相。对于30CrMnSiNi2A基体,其熔覆层组织主要为索氏体,随着层数增加,马氏体含量逐渐增加,但仍以索氏体为主;热影响区组织主要为索氏体和粗晶马氏体。在力学性能上,30CrMnSiA基体上熔覆层的硬度大于30CrMnSiNi2A基体上熔覆层的硬度,热影响区软化现象不明显,而30CrMnSiNi2A热影响区软化现象明显;30CrMnSiA基体上熔覆层试样的抗拉强度为基体的90%以上,且其冲击韧性、延伸率均优于基体;30CrMnSiNi2A基体上熔覆层试样的冲击韧性优于基体,但其抗拉强度、延伸率则大大低于基体。实验结果表明:30CrMnSiA合金粉末适合用于30CrMnSiA钢的激光熔覆修复,而对于30CrMnSiNi2A钢,则需要进一步减少热输入,以减小热影响区的宽度,减少粗晶马氏体的生成以及多层熔覆过程中马氏体的分解。

Mo/Si多层膜镀膜工艺是极紫外光刻的关键技术之一,为了优化并提升Mo/Si多层膜的镀膜工艺,研究了气压、靶-基底间距这两个工艺参数对Mo/Si多层膜表面粗糙度的影响。根据磁控溅射物理过程,建立了一个原子沉积的物理模型,分析了原子沉积到基底时的入射角度和入射能量分布对气压、靶-基底间距的影响。此外,利用直流磁控溅射镀膜机,制备了Mo/Si多层膜样片,并测量了膜表面粗糙度和功率谱密度,研究了膜表面粗糙度和功率谱密度随气压和靶-基底间距的演化规律。理论和实验的结论一致,所提模型从理论上解释了实验测量结果。

提出了一种基于量子遗传算法的宽带极紫外多层膜的离散化设计方法, 解决了在膜系设计中普遍采用的遗传算法存在求解精度低的问题.同时在基于量子遗传算法的膜系设计方法中对膜系进行了离散化设计, 解决了在仅由时间控制膜厚且沉积速率较大的镀膜系统中的膜厚高精度控制的问题.依据量子遗传算法的膜系设计结果采用磁控溅射镀膜系统镀制宽带极紫外多层膜.测试结果表明, 宽角度极紫外多层膜的入射角为0°~15°, 反射率达45%以上; 宽光谱极紫外多层膜的入射波长为13~15 nm, 反射率达20%以上.相关研究工作为宽带极紫外多层膜的研发提供了另一种可供选择的且较优的搜索优化算法, 同时该算法结合实验, 实现膜厚的离散化设计, 使镀制出的多层膜具有较好的光谱性能.

在极紫外波段，任何材料都表现出极强的吸收特性，因此，采用多层膜实现高反射率是构建正入射式光学系统的唯一途径。本文总结了极紫外多层膜的发展进程，叙述了制备极紫外多层膜的关键技术(磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射)以及它们涉及的相关设备。由于多层膜反射式光学元件主要应用于极紫外光刻与极紫外天文观测，文中重点讨论了极紫外光刻系统对多层膜性能的要求，镀膜过程中的面形精度和热稳定性等问题；同时介绍了极紫外天文观测中使用的多层膜的特点，特别讨论了多层膜光栅的制备技术和亟待解决的问题。

为消除溅射沉积多层膜过程中产生的膜厚随机误差，实现多层膜膜厚的精确控制，提出了一种精确标定薄膜沉积速率的方法。该方法通过对多次实验结果进行最小二乘拟合得到薄膜沉积速率。对随机误差基本特性的分析表明，随着实验次数的增加，沉积速率将逐渐逼近真值。基于这一原理，可以对薄膜的沉积速率进行精确标定，同时提取出膜厚随机误差，进而确定镀膜机的膜厚控制精度，获得精确控制多层膜膜厚所需要的完整信息。选用两种精度不同的沉积设备，采用提出的方法对所制备的多层膜进行了测试。结果表明，多层膜的膜厚控制精度随沉积设备而异：其中低成本的普通镀膜机只能实现0.1 nm的膜厚控制精度; 而另一台性能较高的镀膜机的膜厚控制精度优于0.01 nm。

用台阶仪、Normaski和原子力显微镜图貌分析了与HfO2/SiO2薄膜激光损伤密切相关的表面微结构缺陷节瘤、划痕和孔洞等缺陷的形态结构。用脉宽10 ns的1064 nm激光进行了损伤实验,研究了各种缺陷与激光损伤能流密度的对应关系, 以及激光损伤创面的图貌特性, 比较了高反、增透和偏振膜激光损伤特性的差异。

用光学全息方法在涂有光刻胶的多层膜表面上形成布拉格-菲涅耳元件所需的波带片图形, 通过离子束刻蚀方法将波带片图形转写到多层膜上, 完成元件的制作, 给出布拉格-菲涅耳光学元件测量结果。 测量结果表明上述方法适于制作布拉格-菲涅耳元件。

从理论和实验结果两方面探讨了基底表面和多层膜膜面的均方根粗糙度对软X射线多层膜的光学特性的影响。 指出了分析表面粗糙度最合适的方法和对表面粗糙度的着重研究方向。