月基极紫外相机多层膜反射镜

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地球等离子层(PLS)处于电离层之上 ，从其边缘向外延伸到3-6RE[']的环形区域，是内磁层多种耦合作用的核心部分。PLS对大气层、电离层影响巨大并且严重影响近地空问环境[ 。PLS中 H 含量 约为 85 ，He 含量约为 5 ～1O ，其余主要为 0 ，o 与 H 密度比在 1 ～10 之间，而He 与 H 密度比也会因为地球磁愁动而改变，变化区间在3%～5O 之间[a-5]。PLS能与阳光中的极紫外(EUV)光形成共振散射，散射点离子密度越大，散射强度也越大[6-s]。PLS中有两条重要的谱线：He 30.4 nm和0 83.4nm。由于 He 30.4 ilm辐射机理简单，辐射强度大，通常被选为观测谱线，对其进行光学探测。

20世纪 6O年代，Don Carpenter研究VLF whistler现象时发现了PLS。从那时到现在，发达国家如美国、日本等对PLS进行了多次探测 ，其中较为重要的，具有重大意义的科学探测如表 1所示Lg 。

Table 1 Several important observationsof PLS made internationally中国对PLS的研究起步较晚，但是我国正在进行的探月工程二期将会发射月球车勘察月球，开展科学研究。这使我们有机会从月球上对PLS整体实施成像观测。月-地平均距离约为38万公里，月球地质构造稳定，基本无大气，拥有无磁尝高真空、弱重力等优势口 ]，是观测 PLS的理想场所。

依据计算得到的地球等离子体层分布特性，设计了月基极紫外相机。该相机光学系统采用Herschel望远镜结构，由球面多层膜反射镜、A1/C吸收滤光片和球面微通道板光子计数探测器组成。相机工作波长为 3O.4 nln，光谱带宽<5nnl，视城 15。，角分辨率0.1。，曝光时间<10 rain，灵敏度>O.1 cps.R- bin 2]。极紫外多层膜反射镜是EUV相机光学系统的关键性元件，相机的成像质量与多层膜反射镜的质量直接相关。本文根据EUV相机的设计指标，研制了用于月基极紫外相机的多层膜反射镜。

1 多层膜结构设计EUV波段也属于电磁波，此波段的薄膜元件与长波段薄膜元件实质上是-样的，因此长波段薄膜光学的研究方法及其基本理论都可用于 EUV波段。不过由于 EUV波段光子能量大大高于材料的带隙，导致几乎任何材料都对EUV波段存在强烈吸收，因此 EUV波段与长波段也存在很大差异，在膜系设计时需要考虑其独特之处[1引。

根据 砹JV波段选择材料 的基本原则，将 Si，A1，C，SiC，134C，Mo，Mg，MgzSi等作为镀制 EUV多层膜反射镜收稿日期 ：2012-03-15。修订日期：2012-06-20基金项目：国家自然科学基金项目(40774098，10878OO4)资助作者简介：刘 震，1980年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士后 e-mail：liuzhencl###163.corn284 光谱学与光谱分析 第 33卷的候选材料。经过优化后的膜系设计和理论计算的反射率曲线如表 2和图 1所示。

Table 2 Designs ofmultilayers at30.g nIn从上述理论计算结果可以看出，由Mg和 Al组成的多层膜系反射率都比较高，但是 Mg，A1的化学性质很活泼，0.7O.6皇 0.5屯 0.40.30.2O.1O0.60.5皇 0-4o-30.2O.10O.50.4軎0.30.20.102O 25 3O 35 40Wavelength/nm2O 25 3O 35 40W avelength/nm24 26 28 30 32 34 36Wavelength/nm2O 25 3O 35 40Wavelength/nm很容易被氧化，尤其是金属 Mg，在空气中就可以与氧气发生反应，而