一种多倾斜角复合多层膜劳厄透镜及其设计方法_2

文档序号:8261434阅读:来源:国知局
层的位置以此类推。
[0017](7)对于多倾斜角复合MLL中第2个Tilted MLL,其第一层膜层(假设膜层编号为P)在出射面上的位置,Xre(p) = xM(p-l)+d(p)/cos( Θ J,在入射面上的位置Xin(P)=Xre(P)+WX tan( Θ 2)。第二层膜层在出射面上的位置为Xre(p+1) =xre(p)+d(p+l)/cos( θ 2),在入射面上的位置为xin(ρ+1) = xin(P)+d(p+l)/COS(02),后续膜层的位置以此类推。
[0018](8)对于多倾斜角复合MLL中第2个以后的Tilted MLL,其膜层位置的推导与第2 个 Tilted MLL 相同。
[0019](9)根据二分法的原则,首先计算多倾斜角复合MLL由2个(Z1)Tilted MLL构成时的情形。具体来说即先将m = 21代入步骤(4)、(5)、(6)、(7)及⑶中得到多倾斜角复合MLL的具体结构参数,再运用TTD或者CWT计算在最佳深度处的波前分布,然后再运用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分计算焦点附近的光强分布以及焦点附近的最强峰值;判断焦点附近的光强分布图是否有明显的干涉条纹,判断Strehl Rat1是否大于0.8,这儿StrehlRat1指的是多倾斜角复合MLL的最强峰值与Wedge MLL最强峰值(由步骤(2)计算得到)的比值。如果焦点附近具有明显的干涉条纹且Strehl RaticK0.8,则依次计算多倾斜角复合MLL由22、23、24、……、2J、……个Tilted MLL构成时的情形。如果当多倾斜角复合MLL由2M"Tilted MLL构成时,焦点附近没有明显的干涉条纹且Strehl Rat1X).8,则停止计算。此时多倾斜角复合MLL由Y个Tilted MLL构成,其每一层膜层在入射面和出射面的位置参数可以由前述的步骤所得到。这儿需要指出的是根据二分法的原则m通常等于2\1=1,2,3,……),但是这并不是绝对的,其可以取任意正整数值,只要满足本步骤的中要求即可,即焦点附近的光强分布图是否有明显的干涉条纹,Strehl Rat1是否大于0.8。
[0020](10)根据步骤(9)的计算结果,运用CWT或者TTD计算由2外Tilted MLL构成的多倾斜角复合MLL在不同深度下的衍射效率,得到新的最佳深度值。计算在最佳深度时出射面上的波前分布,运用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分计算焦点附近的光强分布和焦点附近的最强峰值,得到该多倾斜角复合MLL所对应的效率、聚焦分辨率以及Strehl Rat1。
[0021]与现有技术相比,本发明具有以下的优点:
[0022]1,在物理口径相同的情况下,与单个Tilted MLL相比,多倾斜角复合MLL在实现衍射极限聚焦时具有更高的效率。
[0023]2,与Wedge MLL相比,由于多倾斜角复合MLL只有很少的几层膜层具有不同的倾斜角,因此能极大的降低工艺难度,同时又具有与Wedge MLL相似的效率。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图;
[0025]图2为单个Tilted MLL、Wedge MLL以及多倾斜角复合MLL在实现衍射极限聚焦时出射面上的衍射效率分布图。
[0026]图3为不同MLL在实现衍射极限聚焦时焦点附近的强度分布图,z沿着入射光方向,χ垂直于入射光方向;其中图(a)为单个Tilted MLL、图(b)单个Wedge MLL、图(c)为多倾斜角复合MLL。
[0027]图4为单个Tilted MLL、Wedge MLL以及多倾斜角复合MLL在实现衍射极限聚焦时在最佳焦平面上的光强分布曲线,χ垂直于入射光方向。
[0028]图5为不同MLL构成多倾斜角复合MLL在焦点附近的强度分布图,z沿着入射光方向,χ垂直于入射光方向;其中,图(a)由2个Tilted MLL构成、(b)由4个Tilted MLL构成、图(c)由8个Tilted MLL构成。
[0029]其中,1、2和3分别为多倾斜角复合MLL中第I个、第2个及第3个Tilted MLL ;4和5分别为第I个Tilted MLL中第一层膜层在入射面和出射面上的位置;6和7分别为第2个Tilted MLL中第一层膜层在入射面和出射面上的位置;8为入射X射线。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0031]实施例:
[0032]I,假定入射X射线能量为12.0keV,要求的衍射极限聚焦分辨率为10nm,根据镀膜的能力,选定焦距f为4mm,此时膜层总厚度约41.3微米;根据镀膜的精度以及工作距离,选定最外层膜层厚度为4nm,其膜层编号为6458,最内层膜层厚度为20nm,膜层编号为258,总的膜层数N为6200层。
[0033]2,运用TTD计算Wedge MLL在不同深度下的衍射效率,得到最佳深度值约12微米。其衍射效率分布如图2所示,总的效率约47.06%,焦点附近强度分布如图3所示,最佳焦平面上的光强分布曲线如图4所不,最强峰值约1944。
[0034]3,根据波带片公式计算Flat MLL中每一个膜层的厚度。
[0035]4,首先假设多倾斜角复合MLL由2个Tilted MLL构成,每个Tilted MLL的膜层数为3100层。第I个Tilted MLL中膜层与入射X光的夹角为3.42mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为10.36699、10.38698微米,在出射面上的位置分别为10.32599、10.34599微米;第2个Tilted MLL中膜层与入射光的夹角为5.63mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为37.32636,37.33191微米,在出射面上的位置分别为37.25881、37.26435微米。运用CWT计算得到在最佳深度12微米处出射面上的波前分布,在运用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分计算焦点附近的光强分布和焦点附近的最强峰值,焦点附近光强分布如图5所示,最强峰值约422.5,从图5可以看出焦点附近存在明显的干涉条纹,且StrehlRat1约为0.217。因此2个Tilted MLL构成的多倾斜角复合MLL不满足要求。
[0036]5,继续计算多倾斜角复合MLL由4个Tilted MLL构成时的情形,每个TiltedMLL的膜层数为1550层。第I个Tilted MLL中膜层与入射X光的夹角为2.58mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为10.35698,10.37697微米,在出射面上的位置分别为10.32599、10.34599微米;第2个Tilted MLL中膜层与入射光的夹角为4.08mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为27.39176,27.39932微米,在出射面上的位置分别为27.34276,27.35031微米;第3个Tilted MLL中膜层与入射光的夹角为5.17mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为37.32078,37.32633微米,在出射面上的位置分别为37.25879,37.26434微米;第4个Tilted MLL中膜层与入射光的夹角为6.06mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为45.11504,45.11963微米,在出射面上的位置分别为45.04235,45.04693微米。其焦点附近光强分布如图5所示,最强峰值约848.7,从图5可以看出焦点附近存在明显的干涉条纹,且Strehl Rat1约为0.437。因此4个Tilted MLL构成的多倾斜角复合MLL不满足要求。
[0037]6,继续计算多倾斜角复合MLL由8个Tilted MLL构成时的情形,前7个TiltedMLL的膜层数为776层,最后一个Tilted MLL的膜层数为768层。第I个Tilted MLL中膜层与入射X光的夹角为2.04mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为10.35049、10.37049微米,在出射面上的位置分别为10.32599、10.34599微米;第8个Tilted MLL中膜层与入射X光的夹角为6.23mrad,其第1、2层膜层在入射面上的位置分别为48.57265、48.57691微米,在出射面上的位置分别为48.49747,48.50173微米。其焦点附近光强分布如图5所示,最强峰值约1328,从图5可以看出焦点附近存着一定的干涉条纹,且StrehlRat1约为0.683。因此8个Tilted MLL构成的多倾斜角复合MLL不是太满足要求。
[0038]7,继续计算多倾斜角复合ML
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