您需要为您的EUV/SXR光路定制高精度反射镜吗？

太阳发出的辐射覆盖了所有的电磁波谱，而VUV被认为是下一代太阳光谱研究的理想波段。马克思·普朗克太阳系研究所和optiX fab.共同研发了一款组合镀层镜片[1]，用于太阳高分辨率成像光谱仪-SPICE，其结构如下图2。

该主镜在17-200nm达到较高的反射率，尤其是16.9-21.5 nm和46-127.5 nm两个波段。其最上层是15nm的B4C单层膜，在波长大于45nm以上具有宽带的高反射率。下面是22个周期的Mo/Si多层膜，用于优化短波反射率。Mo/Si多层膜之间添加0.5nm的阻挡层，作为相互扩散屏障，且增强热稳定性和反射率。

除此之外，镜片不但要达到科学目标还需满足太空的恶劣使用环境，因此镜片参数必须严格表征。如下图3所示，利用XRR测试镜片在高温下的膜层厚度变化（仅有0.043nm），利用AFM测试镜片的表面粗糙度（约0.19nm rms），以及在PTB的MLS标定镜片的反射率。

只有以时间分辨的方式观察反应的演变，才能获得分子形成、内部重排和分裂的完整图景。由于分子内的电荷迁移和能量重新分配等基本过程通常发生在几到几十飞秒内，因此需要一种足够快的光谱技术来记录反应，即基于FEL或HHG的超快XUV-XUV pump-probe技术。

在德国汉堡自由电子激光FLASH2的FL26光束线上安装的反应显微镜（REMI）终端站就是利用XUV-XUV pump-probe技术研究原子、分子和小团簇在其自然时间尺度上的动力学。如下图4所示，optiX fab.为终端站提供了分割（Split）平面分束镜和一块椭球面聚焦镜^[2]。分割（Split）平面分束镜将入射的FEL光束分成两束，通过移动上层的分束镜引入路径差，从而产生时间延迟，椭球面聚焦镜则用于将分束后的光束聚焦到REMI的超音速喷射气体中。所有镜片都采用8°的掠入射角，且镀有30nm厚的碳膜，以确保在30到180 eV的宽带宽实现高反射率。

在极端掠入射角度和波长低于10nm的情况下，碳膜与传统的金膜相比，碳膜的反射率显著提高，且具有高损伤阈值。

与FEL相比，HHG源是实验室最容易获取的pump-probe技术研究手段。德国哥廷根大学的研究人员利用实验室的HHG光源搭建了一套1 MHz极紫外光束线，以用于时间分辨动量显微研究。如下图5所示，该系统通过高次谐波生成产生26.5 eV（11th）的EUV光，经过Z构型的两块多层膜镜片（平面镜搭配球面镜）聚焦到样品上，这两块镜片由optiX fab.提供，设计能量26.5eV，在5°入射角下，总反射率大于9%^[3]。Z构型的镜片组合有效地反射所需的谐波，并保持脉冲持续时间，与13th谐波相比，镜片的消光率约为1:470，确保了谐波之间的干净分离。

EUV和软X射线光源在纳米尺度成像领域展现了巨大的潜力，其细分技术路线包括：相干衍射成像（CDI）和X射线叠层衍射成像（X-ray ptychography）、极紫外相干断层扫描技术（XCT）、水窗波段显微成像等。

澳大利亚斯威本科技大学研究人员利用桌面型HHG光源实现了45 nm的高分辨率相干衍射成像。如下图6所示，研究人员使用了平面多层膜镜和球面多层膜将30 nm波长的高次谐波光束单色聚焦到样品上^[4]。通过优化光束的聚焦和相位匹配，研究人员成功地在2秒的曝光时间内获得了高质量的衍射图案，并重建了3 μm × 3 μm样品的图像。optiX fab.镜片的高反射率（35%）和窄带宽特性（λ/Δλ > 250）确保了光束的单色性和高光子通量，显著提升了成像的分辨率和效率。

德国耶拿大学的研究人员开发了一种基于HHG光源的极紫外相干断层扫描（XCT）装置，用于纳米级亚表面成像。如下图8，该技术利用宽谱极紫外辐射，特别适用于硅基纳米结构的无损检测，轴向分辨率可达16 nm^[6]。XCT技术通过测量样品在宽谱范围内的反射率，结合傅里叶变换算法，能够实现纳米级层状结构的高精度三维成像，为半导体制造和纳米材料研究提供了强大的工具。

如下图8所示，optiX fab.提供的XUV超环面聚焦镜片镀有B4C膜层，在10°掠入射下，对于30-130 eV的带宽，具有高达56%-85%的反射率，确保了XUV光束的高效聚焦和成像质量。镜片的精密设计和制造工艺使其能够在高真空环境下稳定工作，同时支持快速调整和优化光路，为纳米级材料的精确分析提供了可靠支持。

水窗x射线显微镜允许二维和三维成像完整的未染色细胞在其冷冻固定的近原生状态下具有独特的对比度和高分辨率。目前的生物水窗显微镜是基于同步加速器设施，这限制了它们的可及性和与互补方法的整合。如下图9，瑞典皇家理工学院（KTH）和卡罗林斯卡学院的研究人员利用实验室激光打靶的光源，搭建了水窗波段（2.3nm-4.4nm）的冷冻X射线显微镜，监测了饥饿状态下HEK293T细胞中碳密集囊泡的分布，并成像了自然杀伤细胞（NK细胞）与靶细胞之间的相互作用^[7]。

如图9所示，optiX fab.提供的多层膜收集镜，设计能量2.48nm，采用500对的Cr/V膜层设计，其平均反射率从0.6%提升至4.66%，极大地增强了软X射线的聚焦效率，使得在2D和3D成像中都能以极短的曝光时间（10秒和20分钟）获得100nm左右的高分辨率和高对比度的细胞图像。

[1]  Teriaca L, Feigl T, Schühle U. Broadband EUV/FUV mirror coatings for a solar spectrograph mission. Space Telescopes and Instrumentation 2018: Ultraviolet to Gamma Ray. SPIE, 2018, 10699: 739-746.

[2]  Schmid G, Schnorr K, Augustin S, et al. Reaction microscope endstation at FLASH2. Journal of synchrotron radiation, 2019, 26(3): 854-867.

[3]  Keunecke M, Möller C, et al. Time-resolved momentum microscopy with a 1 MHz high-harmonic extreme ultraviolet beamline. Review of Scientific Instruments, 2020, 91(6).

[4]  Vu Le H, Ba Dinh K, Hannaford P, et al. High resolution coherent diffractive imaging with a table-top extreme ultraviolet source. Journal of Applied Physics, 2014, 116(17).

[5]  Truong N X, Safaei R, Cardin V, et al. Coherent tabletop EUV ptychography of nanopatterns. Scientific Reports, 2018, 8(1): 16693.

[6]  Nathanael J, Wünsche M, Fuchs S, et al. Laboratory setup for extreme ultraviolet coherence tomography driven by a high-harmonic source. Review of Scientific Instruments, 2019, 90(11).

[7]  Fogelqvist E, Kördel M, Carannante V, et al. Laboratory cryo x-ray microscopy for 3D cell imaging. Scientific reports, 2017, 7(1): 13433.