真空紫外光源在天文物理、化学、生命科学、材料科学等领域有着广泛的应用。同步辐射是该波段的一种重要光源,具有光谱连续、亮度高、准直性好、又有偏振、脉冲时间结构等特点,与其它光源相比,具有无可比拟的优越性。目前,各国的同步辐射光源真空紫外波段光束线基本上都是采用光栅作为单色器分光元件,光栅的衍射特性直接影响到同步辐射光束线的特性。然而在小于110 nm的波段,所有的材料都有强烈的吸收。因此,该波段目前常用的光栅及反射镜效率都很难提升,严重影响了光束线的通量。本课题针对真空紫外波段同步辐射常用光栅单色仪目前存在的问题,从改善光栅性能着手,研究新型同步辐射多层膜光栅的设计和制作方法,以提高光栅的衍射效率和抑制高次谐波的性能,从而改善真空紫外波段同步辐射光束线的性能。论文的主要工作包括:1.真空紫外同步辐射多层膜光栅的设计和制作针对最常用的正入射Seya-Namioka光栅单色仪的工作条件,设计了亚四分之一波长多层膜光栅用于提高单色仪的输出效率。多层膜的设计方面,介绍了亚四分之一波长多层膜理论和选材规则,设计和模拟了四种45-110 nm宽波段具有高反射率的多层膜系,使该波段光栅效率的提高成为可能。光栅的设计方面,编写了一套基于严格耦合波方法的能计算有吸收波段的多层膜光栅衍射效率计算程序。为分析光栅槽形参数与衍射效率之间的关系提供了理论指导。分别利用该程序和PCGrate软件优化设计了两种结构的多层膜光栅,衍射效率可达单层膜光栅的两倍,并有较好的抑制高次谐波效果。工艺制作方面,采用先刻蚀再镀膜的光栅结构,利用全息-离子束刻蚀方法先制作出光栅基底,然后用磁控溅射方法制作多层膜。工艺过程能被精确的控制,最终制作出来的光栅槽形与设计值的偏差都在设计的宽容度内。2.光谱辐射标准和计量线站真空紫外波段效率测量的修正方法研究合肥光谱辐射标准和计量线站(U27)是国内唯一可以提供真空紫外45-110 nm波段效率测量的光源。由于该波段辐射光谱被高次谐波严重污染,导致光束线不能很好的应用。本文首先介绍了利用一块3300 l/mm金自支撑透射光栅定量分析45-110 nm波段高次谐波成分的方法,并将定量分析的结果应用于元件效率测量的修正中,通过对金膜反射率的测量及修正,验证了该方法的有效性。其次讨论了在该实验线站上测量光学元件效率时,可能引起测量误差的因素和相应的解决方法。最后,利用这种测量和修正方法对本课题制作的多层膜光栅的衍射效率进行了测量和分析。测量结果与模拟结果符合的比较好,并且验证了多层膜光栅在45-110 nm波段的衍射效率明显高于单层膜光栅,达到了预期的结果。3.光谱辐射标准和计量线站SGM分支高次谐波抑制系统的设计论证了SGM光栅单色仪真空紫外波段几种高次谐波抑制方法的可行性。根据目前U27光束线的现状,利用入射光频率小于表面等离激元共振频率时,半导体材料具有强烈吸收作用的原理,设计了具有抑制高次谐波的反射镜系统。此外,还设计了具有抑制高次谐波效果的光栅和滤片,可以提高单色器的输出光谱纯度,为合肥光源U27光束线的3期改造工程提供了一个可靠的改造方案。