[发明专利]一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置

说明书

本发明涉及一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置。包括：激光等离子体光源组件、极紫外聚焦滤光组件、样品台组件、控制组件、极紫外能量衰减组件和真空组件。本发明对光学系统、极紫外能量衰减方式、激光等离子体光源和控制系统进行了优化设计，采用激光等离子体光源、改进型施瓦兹希尔德物镜和聚焦点构成共轴结构，利用滤片保护罩和对激光等离子体导入高速喷射气体有效保护了锆滤片，基于气体吸收方法调控极紫外光能量密度，实现薄膜等材料极紫外波段抗辐照损伤能力测试研究。与现有技术相比，本发明具有能量密度高、稳定性好、系统性能可靠等优点，适用于在实验室内对光学元件开展极紫外抗损伤能力测试研究。

技术领域

本发明涉及光学元件在极紫外波段的抗损伤性能测试领域，尤其是涉及一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置。

背景技术

在极紫外波段，激光等离子体和自由电子激光等新技术的不断发展为人们提供了高亮度、超强的新型光源。光学元件是新型光源发展和应用不可或缺的关键元件之一，其可以实现极紫外光的传输、偏折和聚焦等功能。然而，超强的极紫外光辐照光学元件极易造成元件表面的损伤，并导致元件光学性能的下降，降低极紫外光的传输效率和光源品质。因此，极紫外波段光学元件抗损伤能力测试对于元件在新型光源中的应用非常重要。此外，光学元件在极紫外波段损伤机理研究也可以进一步优化和改进薄膜制备工艺，提升光学元件的抗损伤能力。

极紫外波段光学元件抗损伤性能测试需要高能量密度的极紫外光源。对于大多数光学元件，极紫外光损伤阈值大约在0.1-2.0J/cm²范围内变化，例如CaF₂光学材料在13.5nm波长的损伤阈值约为1.4J/cm²。因此，为满足极紫外光辐照损伤测试需求，极紫外光源输出的最大能量密度需要达到2.0J/cm²以上。其次，损伤阈值标准测试方法要求光源输出的能量密度可调，通过在不同能量密度下测试光学元件辐照损伤概率而得到损伤阈值。极紫外能量密度调控的方法一般通过衰减极紫外光的能量实现，衰减过程中要求极紫外光斑的形貌保持不变。最后，极紫外光源输出的最大能量密度要求稳定，方均根值小于1％，这样才能得到可靠的损伤阈值。

为了开展极紫外波段光学元件抗损伤性能测试，国际上一般使用基于加速器物理的自由电子激光大型科学装置或基于激光等离子体的极紫外光源。德国汉堡FLASH和意大利FERMI自由电子激光装置提供了极紫外波段超强的自由电子激光，可以开展光学元件的抗损伤性能测试。这些自由电子激光装置具有波长可调、亮度高等优点，但是由于这些大型科学装置依靠电子直线加速器，所以具有设备体积庞大，造价高昂、实验机时有限、不能及时有效地开展实验等不足。