【摘 要】
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掠入射型望远镜是一种典型的空间X射线光学系统,广泛应用于巡天观测、空间辐射、同步定位与授时等科研与工程领域。掠入射镜是掠入射型X射线望远镜的核心器件,其制造精度直接决定了系统的光学性能。论文针对筒形X射线掠入射反射镜内表面面形的检测问题,提出了一种基于极坐标条纹反射法的面形检测方案,详细分析了检测原理。该方案根据掠入射镜封闭式筒状结构特点,在极坐标系下结合条纹反射法测量原理构建了一种新型的检测光路
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掠入射型望远镜是一种典型的空间X射线光学系统,广泛应用于巡天观测、空间辐射、同步定位与授时等科研与工程领域。掠入射镜是掠入射型X射线望远镜的核心器件,其制造精度直接决定了系统的光学性能。论文针对筒形X射线掠入射反射镜内表面面形的检测问题,提出了一种基于极坐标条纹反射法的面形检测方案,详细分析了检测原理。该方案根据掠入射镜封闭式筒状结构特点,在极坐标系下结合条纹反射法测量原理构建了一种新型的检测光路,通过对标准环形与圆周正弦条纹成像,依据数字相移法原理,计算极坐标系下的相位偏移量,重构掠入射镜面形。论文推导了极坐标系下基于Zernike多项式的面形重构算法的原理公式,并利用线性回归法对矩阵方程求解。结合检测光路结构,提出了基于交点数据的面形重构迭代算法。在Zemax软件中建立了掠入射镜内表面面形检测光路模型,通过光线追迹得到理想坐标点数据,利用提出的迭代算法实现了面形检测仿真。最终面形重构误差的PV值为2.6562 nm,RMS值为0.1266nm。仿真结果表明了设计的迭代算法可以有效提高面形重构精度,论文提出的用于检测掠入射镜内表面面形的极坐标条纹反射法具有一定的准确性。论文根据Zemax软件中建立的仿真模型,搭建了实验平台,制定了分四次采集条纹的实验策略,依次进行了系统标定、条纹采集、相位解调、面形重构四个检测步骤,分别完成了对柱面反射镜和X射线掠入射反射镜的面形检测实验。柱面反射镜重构面形误差的RMS值为1.3787 μm,PV值为6.1554 μm,与激光干涉仪的测量结果误差数值较为接近,验证了本文提出的极坐标系条纹反射检测法的正确性。X射线掠入射反射镜重构精度相对设计值的误差的RMS值为0.9112 μm,PV值为5.2762μm。实验结果表明,在论文中给出的实验条件下,采用极坐标条纹反射法能够实现对X射线掠入射反射镜内表面面形的高精度检测,具有较好的应用价值。
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