本论文对中阶梯光栅分层厚铝膜的硬度测试及影响因素进行了深入研究。由于中阶梯光栅具有高衍射次级、极高的光谱分辨本领、宽光谱范围和高色散率等优点,因此被广泛的应用在光谱分析领域。由于中阶梯光栅的具有较深的槽深与较大的槽宽等自身结构特点,只能采用机械刻划方式进行制备。可简述为刻划刀具在厚铝膜上进行逐次刻划从而产生周期性结构的过程。为了获得高质量的铝膜而采用分步镀制工艺,使得铝膜内部呈现分层结构。前期理论与工艺研究成果表明:铝膜硬度如果过硬,在刻划过程中会使刻划刀具产生过度磨损,进而造成刻划成型质量严重下降;如果硬度过软则不宜成槽。尤其是制备大面积的中阶梯光栅,硬度既是评价铝膜镀制质量重要指标,也是影响刻划工艺的重要影响因素。因此,能够获取分层厚铝膜的真实硬度有助于镀制工艺和刻划工艺的优化研究。同时,获取分层厚铝膜内部硬度变化特征对刻划刀具的晶体结构设计具有重要的参考意义。本论文以79g/mm的大面积中阶梯光栅刻划所用分层厚铝膜为研究对象。在测定了不同镀制工艺参数制备铝膜硬度的前提下,首次对分层厚铝膜的硬度计算方法进行了修正,系统的研究了分层厚铝膜的硬度特点与测试影响因素。以纳米压痕理论与试验技术为基础,分析总结了硬度计算方法(O&P法与压痕功法)在分层厚铝膜硬度测试中的特点与适用性。根据测试过程中出现Pile-up现象的特点修正了O&P法中投影接触面积计算方法,使O&P法能够更加准确计算出层厚铝膜的硬度。基于体积不变原理,修正了压痕功法中塑性变形体积计算方法;利用数值积分在处理大量数据时的优势,挺高了塑性功计算精度,使得压痕功法能够更加准确的表征分层厚铝膜硬度。为工程实际应用提供了准确的硬度测试方法。测试过程中,由于尺寸效应与基底效应的影响,会导致测试结果偏离真实值。针对二者的影响,开展试验与表征研究,明确了二者对硬度的影响规律,获得了准确的表征模型和规避影响的压深区间;结合试验结果开展理论与有限元模拟研究,分析了产生影响的原因,明确了分层厚铝膜细观结构(晶粒尺寸与分层层数)对二者表征及规避区间的影响规律。本论文成果为中阶梯光栅分层厚铝膜的硬度测试提供了准确的硬度计算方法;测试了分层厚铝膜的硬度;明确了尺寸效应与基底效应对测试结果的影响原因与规律。研究了细观结构对尺寸效应与基地效应表征的影响和规避区间的影响规律。本论文成果还能够对刻划刀具晶体结构设计具有参考意义,对镀制工艺与刻划工艺的优化能够起到借鉴意义。