同步辐射装置中的光学元件在一段时间使用后表面会被污染。随着同步辐射能量的提高，这种现象越来越严重。经研究，表面污染物的主要成份是碳，结构为石墨型。这层污染物会导致通过光学元件光通量的损失，同时增加表面杂散光。高于碳吸收边能量(约280eV)的射线被极大吸收，导致无法利用这部分同步辐射。为了使受污染的光学元件性能得到恢复，国内外研究了很多清洗技术，取得了一定效果。但是这些技术需要额外的辅助装置，同时会带来二次污染。本文研究了利用同步辐射活化氧对受污染处进行清洗，实现了污染和清洗都使用同一束光。该清洗方法不需要设计其他装置，是真正意义上的原位清洗。该技术操作简便，清洗完后无需对光束线进行烘烤。论文主要分以下几个部分： 1.实验系统研制本文中阐明了实验系统设计过程。该系统有以下几个功能：(1)实现差分功能，满足与光束线连接的真空要求；(2)样品安放功能；(3)系统中各气体分压测量功能；(4)完成氧气在同步辐射下分解研究；(5)完成清洗研究。 在研制过程中，从真空和机械两个方面考虑，同时结合系统安放场地空间进行设计。完成后的系统符合实验要求，达到各项设计指标。 此外，完成了差分系统设计的程序化，使得差分管设计变得简便，缩短了设计时间。 2.同步辐射下氧气分解研究同步辐射活化氧技术采用纯氧作为原始清洗气体。氧气在同步辐射下分解产生的强氧化性物质(O和O<,3>)与污染物反应，并生成气态物质而脱离光学元件表面达到清洗目的。因此对该部分的研究十分重要的。 氧气在同步辐射下分解产生的主要物质为O和O<,3>。它们的量受氧气压强和同步辐射能量的影响。在研究中发现，O和O<,3>的量与氧气压强成正比，与同步辐射能量成正比。 3.碳污染清洗定量研究及模型本文从两个方面对碳污染清洗进行研究： A．清洗元件表面碳有机物光学元件表面的污染物主要是石墨型碳，但是其最表层附着少量的碳氢物质(主要是同步辐射照射时间不长，有机物没完全分解形成石墨型碳)。在不同的氧气压强下对表面有机物进行清洗，得到以下结论：(1)氧气与有机物的反应产生的主要物质是CO<,2>；(2)在研究的氧气量范围内，氧气压强高，反应生成的CO<,2>量越多：(3)同步辐射光束流越高，反应相对越快，产生的CO<,2>量越多。 B．清沈硅片上的碳层基于光学元件表面污染物的特性，通过在硅晶片上的碳层模拟污染物，通过清洗前后反射率变化来确定碳层的厚度。经过研究得到以下几点认识：(1)本文研究方法能有效清除碳层；(2)在四个小时清洗中，碳清除率可到1.75nm/h；(3)清洗后表面粗糙度有所增加，离光照射处越近反射率下降越多，相应粗糙度越大。 通过以上的研究，提出了清洗可能发生的模型，认为清洗过程是一个污染和清洗并存逐渐清洗的过程。模型在一定程度上符合实验结果。