近日，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室研究團隊在水吸附與電子束高反膜性能的相互作用研究方面取得新進展。采用致密的頂層保護層延長電子束薄膜的吸水飽和過程，對電子束薄膜的性能不穩(wěn)定性機理進行了深入研究，并基于等效介質理論和有限元分析方法，提出了適用于多數(shù)多孔薄膜的水蒸氣透過率計算模型。相關成果發(fā)表在《固體薄膜》（Thin Solid Films）上。 EnG
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　　電子束沉積的大口徑多層高反射膜是大型激光設備的關鍵部件，控制著激光從放大器組件到終端光學組件的傳輸。由于其多孔結構特性，電子束薄膜的各項性能對環(huán)境濕度非常敏感：水分子的吸附/解吸導致電子束薄膜性能不穩(wěn)定，甚至會降低整個激光系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。在鍍膜過程中的最后放氣階段，薄膜的吸水過程太過迅速，對電子束薄膜的水蒸氣透過率測量及水分子與薄膜的相互作用機理研究造成極大的困難。 <THwl/a  
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　　研究人員采用致密的等離子體輔助沉積的覆蓋層將電子束薄膜的上表面隔離，水分子只能通過膜的側壁傳輸，大大延緩了電子束薄膜的吸水飽和過程，這使得電子束薄膜的水蒸氣透過率測量成為可能。研究結果表明：電子束薄膜中的水分傳輸可分為填充、穩(wěn)定、基質膨脹和再填充四個步驟；應力和傅里葉變換紅外分析表明水的大量吸附將導致薄膜應力在初期往壓應力方向發(fā)展，而水解反應、基質膨脹和薄膜中的水向冰/類冰結構演化將造成應力由壓應力向張應力方向轉化發(fā)展。借助致密的覆蓋層，提出了一種基于等效介質理論和有限元分析方法的電子束薄膜的水蒸氣透過率計算模型。 o{>4PZ}=g  
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　　該項研究解析了電子束薄膜的濕致失穩(wěn)機理，為提高電子束薄膜的性能穩(wěn)定性提供了理論和實驗基礎，有助于提升大型激光系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。 wK0x\V6dJ  
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　　相關工作得到國家青年拔尖人才專項計劃、國家自然科學基金委、中科院青年創(chuàng)新促進會基金、上海市青年拔尖人才項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等的支持。 9% C]s  
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　　　　圖1 (a)致密層的應力和光譜時效演化。(b)M1(無致密保護層)和M2(有致密保護層)多層高反膜的峰值反射率處的波長時效演化。(c)M2中HfO2、SiO2層折射率（1064nm處）的時效演化。(d)圖(c)中部分區(qū)域的坐標放大圖，背景色塊表示四個連續(xù)的水傳輸步驟。 $@@ii+W}\  
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　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.tsf.2020.137826 VH4wsEH]