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高精密镀膜装置,高能同步辐射光源的重要使者
2021-08-10

       在中科院高能所的大力支持下,中科科仪控股公司中科科美突破多项先进制造技术,成功研制的直线式劳埃透镜镀制装置及纳米聚焦镜镀制装置于2021年6月8日正式投入使用,这标志着我国重大科技基础项目—高能同步辐射光源建设进入关键期。近日,小编看到网络上有自媒体朋友将此事件与我国EUV光刻机研制技术联系起来,称高精密镀膜装置的成功研制将会攻克EUV光学镜头的技术壁垒,使我国在短时间内掌握了制造光刻机的核心技术。针对这些评论,小编首先对社会各界对中科科美的密切关注表示感谢,其次,也借此机会为大家正式解读一下直线式劳埃透镜镀制装置及纳米聚焦镜镀制装置在高能同步辐射光源中的具体作用是什么?与EUV光刻机的研制又有何关系?

01 高能同步辐射光源(HEPS)
       同步辐射是接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射,1947年人类在电子同步加速器上首次观测到这种电磁波,称其为 “同步辐射”。同步辐射具有从远红外、可见光、紫外到X射线范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源,可应用于物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、力学、地学、医学、药学、农学、环境保护、计量科学、超微细加工等众多前沿微观科学技术研究。
       同步辐射光源是产生同步辐射的物理装置。同步辐射装置的建造及在其上的研究、应用,经历了三代的发展。由国家发展改革委立项支持、中科院高能物理研究所承建的高能同步辐射光源(HEPS),是国家“十三五”重大科技基础设施项目之一,于2019年6月29日在北京怀柔科学城开工建设,2021年6月28日首台科研设备安装,将于 2025年底验收并投入运行,建成后将是中国第一台高能同步辐射光源,也将是世界上最亮的第四代同步辐射光源。它的整体建筑外形似一个放大镜,寓意为探测微观世界的利器。


                                    照片来源:百度百科
       高能同步辐射光源主要包括加速器,增强环,储存环,光速线和实验站。光束线沿着电子储存环的外侧分布,是用户实验站与电子储存环之间的“桥梁”。它通过安装在真空管道内的一系列精密光学系统(涉及的主要光学元件有准直狭缝、聚焦镜、单色仪和反射镜等),对从电子储存环引出的同步辐射光,按要求进行加工,如分光、准直、聚焦等,并输送到用户实验站。


                                      照片来源:百度百科

02 劳埃透镜和纳米聚焦镜
       劳埃透镜和纳米聚焦镜是对光进行加工的非常重要的精密光学镜。劳埃透镜主要用于X射线的聚焦,衍射极限可达1nm以下,可进行单原子的检测试验,如此高的空间分辨能力将使得材料结构在一个崭新的微观尺度得以呈现。纳米聚焦镜用于同步辐射光的调制,包含对光速线单色、准直、聚焦、散焦、限能等。对于应用于高能量、短波长X射线聚焦的劳埃透镜,膜层质量要求极高:高精度纳米量级万层膜,膜厚精度控制在0.1纳米以内,最大总膜厚控制在100μm以内,膜层及膜层界面粗糙度均控制在0.5nm以内。纳米聚焦镜,除上述这些要求外,还需要制备出精密均匀的二维曲面膜。这些严苛指标,对镀膜系统总体性能提出了极大挑战,特别是对镀膜系统的长距离运动精度、工艺重复精度、精密导轨直线度、磁控靶溅射精度及均匀性,精确变加速运动控制和精确靶功率控制、自动化技术等均提出了极高要求。

03 劳埃透镜镀制装置及纳米聚焦镜镀制装置
       中科科仪控股公司中科科美凭借在真空系统集成领域深厚的专业技术积淀、强大的整体方案解决能力和一站式服务能力,突破了大型真空腔室及复杂运动系统的精密加工制造、超高真空获得、高精度直线运动控制、高难度自动化镀膜工艺技术等多项核心技术,成功交付直线式劳埃透镜镀制装置及纳米聚焦镜镀制装置,可实现多种高精密光学镜,如聚焦镜、单色镜、劳埃镜、纳米聚焦镜等高质量膜层的制备,这些特殊的现代化的光学透镜将为光束线中特定波段光源的选择、加工、和输送到实验站起到关键作用。
       看到这里,小编不说想必大家也很清楚了,我们研制的直线式劳埃透镜镀制装置及纳米聚焦镜镀制装置主要用于同步辐射光源中精密光学镜的镀制,这些融入多项高端技术的光学透镜会对入射光源进行选择,从而得到科学家需要的波段去做对应的微观探测。两装置与EUV光学镜头的研制设备是完全不同的技术思路和工艺路线,两者没有实质性的联系,万万不能混为一谈。
       中科科仪是一家具有六十余年的发展历史的科学仪器设备制造商,依托真空、电子光学与质谱技术,服务国家重大需求和工业水平提升。控股公司中科科美深耕于真空系统集成领域多年,参与了多项国家重大科技项目,未来,我们将继续助力解决关键技术卡脖子问题,服务于国家战略科技力量发展。
 

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