一種x射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及X射線探測領(lǐng)域，尤其涉及一種X射線聚焦光學(xué)，在微弱X射線信 號探測（如X射線脈沖星導(dǎo)航和X射線通信等）上具有重要應(yīng)用價值。
【背景技術(shù)】
[0002] 在極微弱X射線光子探測應(yīng)用中（如X射線脈沖星導(dǎo)航和X射線深空通信），由于 探測目標(biāo)輻射較弱，為了盡可能多的接收信號光子，通常采用的方法有兩個：一是增大X射 線探測器的面積，如中科院西安光機所提出的基于微通道板拼接的大面積X射線脈沖探測 方法（專利【申請?zhí)枴?01110449030. 7,201310283151.8)。二是采用X射線聚焦光學(xué)，增大X 射線收集面積，再將收集到的X射線光子匯聚到探測器接收面。
[0003] 通常大面積X射線探測器前面需要增加準(zhǔn)直器以盡量濾除背景輻射，可稱為準(zhǔn)直 型探測器。采用X射線聚焦光學(xué)的探測器，通常探測器面積不需要很大，這類探測器可稱為 聚焦型探測器。準(zhǔn)直型探測器可以實現(xiàn)較大的探測面積，具有覆蓋能量范圍大、探測效率較 高和設(shè)備緊湊等優(yōu)點。不過，隨著探測器面積增大，會造成探測器暗計數(shù)率和功耗隨之增 大，將會影響信號光子的提取。而聚焦型探測器具有較小的探測器面積，可以使空間帶電粒 子和散射X射線背景引起的噪聲大大降低。由于X射線脈沖星導(dǎo)航和X射線通信等應(yīng)用只 需要將X射線光子集中起來，并不需要真正的成像聚焦。因此，研宄一種高效簡便的X射線 聚焦光學(xué)系統(tǒng)具有十分重要的意義，可以有效減小探測器面積，為X射線脈沖星導(dǎo)航和X射 線深空通信等類似應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型提出一種高效的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其目的是提高X射線探測效率， 為X射線脈沖星導(dǎo)航和X射線通信等微弱X射線光子探測奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
[0005] 本實用新型的技術(shù)解決方案是：
[0006] 一種X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，包括鏡筒，安裝在鏡筒內(nèi)的反射鏡片組、支撐架，其特 殊之處在于：
[0007] 所述反射鏡片組為多個單層反射鏡片嵌套形成的多層套筒結(jié)構(gòu)，各單層反射鏡片 關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對稱，單層反射鏡片的內(nèi)表面為反射面，內(nèi)表面的形狀為圓錐曲面，單層反射 鏡片之間的徑向間距漸變且共焦點，能夠以掠入射的方式對平行或近似平行入射的X射線 通過單次反射進行聚焦，
[0008] 相鄰兩層鏡片的反射面之間應(yīng)滿足如下遞推關(guān)系：
【主權(quán)項】
1. 一種X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，包括鏡筒，安裝在鏡筒內(nèi)的反射鏡片組、支撐架，其特征 在于： 所述反射鏡片組為多個單層反射鏡片嵌套形成的多層套筒結(jié)構(gòu)，各單層反射鏡片關(guān)于 光軸旋轉(zhuǎn)對稱，單層反射鏡片的內(nèi)表面為反射面，內(nèi)表面的形狀為圓錐曲面，單層反射鏡片 之間的徑向間距漸變且共焦點，能夠以掠入射的方式對平行或近似平行入射的X射線通過 單次反射進行聚焦， 相鄰兩層鏡片的反射面之間應(yīng)滿足如下遞推關(guān)系： hi = L*tg Θ J
其中，L為聚焦系統(tǒng)沿光軸方向的長度； Iii為第i層和第i+Ι層間反射鏡片的徑向間距； Θ i為第i層反射鏡片的掠入射角； f為聚焦光學(xué)系統(tǒng)焦距； Di為第i層反射鏡片的入射端直徑； 所述支撐架用于支撐固定反射鏡片組，使得反射鏡片組中各層反射鏡片能夠按照相應(yīng) 間距和角度進行支撐固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于： 所述反射鏡片包括基底和蒸鍍在基底上的反射膜，所述反射膜為單層或多層，所述反 射膜位于反射鏡片的內(nèi)表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述基底的厚度為0. 1~ 0. 5mm〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述反射面的粗糙度小 于 Inm0
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述反射膜為金屬薄膜， 材料應(yīng)為對X射線吸收系數(shù)較小且原子序數(shù)較大的材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述反射鏡片 的內(nèi)表面為圓錐曲面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述鏡筒用于套裝多層 反射鏡片，形狀為圓柱體或多面體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在： 每一單層反射鏡片包括多個形狀結(jié)構(gòu)相同的小鏡片； 所述支撐架包括中心軸和多個定位支撐輻板，各定位支撐輻板圍繞中心軸均勻分布， 每一塊輻板兩表面以不同設(shè)計間距刻有相應(yīng)寬度和深度的槽，用于對反射鏡片組中的組成 單層反射鏡片組合的小鏡片進行定位和支撐固定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述中心軸的中心留有 通孔，便于鄰近光軸的X射線直接通過。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于： 還包括設(shè)置在反射鏡片組兩端防止鏡片受力擠壓變形的第一緩沖層和第二緩沖層； 還包括壓緊第一緩沖層的第一壓蓋和壓緊第二緩沖層的第二壓蓋。
【專利摘要】本實用新型涉及一種X射線聚焦光學(xué)系統(tǒng)，包括鏡筒，安裝在鏡筒內(nèi)的反射鏡片組、支撐架，反射鏡片組為多個單層反射鏡片嵌套形成的多層套筒結(jié)構(gòu)，各單層反射鏡片關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對稱，單層反射鏡片的內(nèi)表面為反射面，內(nèi)表面的形狀為圓錐曲面，單層反射鏡片之間的徑向間距漸變且共焦點，能夠以掠入射的方式對平行或近似平行入射的X射線通過單次反射進行聚焦。本實用新型可以有效提高X射線光子收集效率，為X射線脈沖星導(dǎo)航和X射線通信等非成像應(yīng)用情況下微弱X射線光子的探測提供了一種簡便、高效的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。
【IPC分類】G01T1-29
【公開號】CN204359942
【申請?zhí)枴緾N201420845744
【發(fā)明人】劉永安, 盛立志, 劉舵, 李林森, 代錦飛, 劉哲, 趙寶升
【申請人】中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月26日