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真空紫外光谱技术（100-200nm）因空气吸收、材料限制及复杂光学设计，面临多重技术挑战，但其解决方案正推动其在空间探测、半导体制造等领域实现突破性应用。
关键挑战一：空气吸收与真空环境依赖
真空紫外波段光子易被空气中氧气和氮气吸收，导致信号衰减超99%。传统解决方案依赖高真空系统，但火箭、卫星等空间载荷需兼顾轻量化与密封性。例如，早期火箭搭载的掠入射分光计通过真空封装消除空气干扰，但需复杂压强平衡设计。现代解决方案采用氮气吹扫或局部真空腔体，如McPhersonVUVAS系统通过一键式真空控制，在10秒内将测量室压强降至10⁻⁴Pa，同时支持样品室与外界气压动态平衡，实现深紫外到真空紫外波段（115-380nm）的高精度测量。
关键挑战二：光学材料与镀膜技术瓶颈
传统氧化物材料（如Al₂O₃）在深紫外区吸收显著，且多层镀膜易因热应力开裂。针对此，氟化物材料（如LaF₃、MgF₂）因低吸收特性成为主流，但需优化磁控溅射工艺以避免结晶缺陷。例如，X-CubeVUV光源采用无窗放电技术，通过纯氘气放电产生172nm光子，结合LaF₃镀膜反射镜，实现光强>20mW/cm²且寿命>2000小时。此外，原子层沉积（ALD）技术可实现原子级厚度控制，将膜层缺陷密度降低至10⁻³/cm²，满足高功率激光系统需求。
关键挑战三：复杂光学系统设计
真空紫外光谱仪需兼顾高分辨率与紧凑结构。传统Czerny-Turner结构因像差问题难以实现亚纳米级分辨率，而改进型Seya-Namioka设计通过校正凹面全息光栅，将波长范围扩展至30nm-可见光区，同时保持单块光栅的成像稳定性。例如，McPherson234/302光谱仪采用此结构，在193nm波长处分辨率达0.01nm，且通光量提升3倍。对于空间探测场景，掠入射罗兰圆结构通过80°以上入射角设计，将光谱探测范围延伸至8nm，应用于罗塞塔号彗星探测任务，成功解析彗尾中稀有气体分子光谱。
应用突破：从实验室到产业化的跨越
真空紫外技术已渗透至高精尖领域。在半导体制造中，X-CubeVUV光源的172nm光刻技术实现400nm以下分辨率，用于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微结构3D打印；在空间科学中，VUVAS系统支持Theta/2-theta测量模式，可5°-180°扫描样品表面，助力冥王星大气成分分析。随着光学镀膜技术向超宽带增透（400-1200nm反射率<0.5%）和超窄带分光（半高宽<1nm）演进，真空紫外光谱仪正从科研工具转变为产业标准设备。
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