一種X射線聚焦光學系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種X射線聚焦光學系統，包括鏡筒，安裝在鏡筒內的反射鏡片組、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構，各單層反射鏡片關于光軸旋轉對稱，單層反射鏡片的內表面為反射面，內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。本實用新型專利技術可以有效提高X射線光子收集效率，為X射線脈沖星導航和X射線通信等非成像應用情況下微弱X射線光子的探測提供了一種簡便、高效的聚焦光學系統。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及X射線探測領域，尤其涉及一種X射線聚焦光學，在微弱X射線信 號探測（如X射線脈沖星導航和X射線通信等）上具有重要應用價值。
技術介紹
在極微弱X射線光子探測應用中（如X射線脈沖星導航和X射線深空通信），由于 探測目標輻射較弱，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【申請號】201110449030. 7,201310283151.8)。二是采用X射線聚焦光學，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。 通常大面積X射線探測器前面需要增加準直器以盡量濾除背景輻射，可稱為準直 型探測器。采用X射線聚焦光學的探測器，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。準直型探測器可以實現較大的探測面積，具有覆蓋能量范圍大、探測效率較 高和設備緊湊等優點。不過，隨著探測器面積增大，會造成探測器暗計數率和功耗隨之增 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射線脈沖星導航和X射線通信等應用只 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 聚焦光學系統具有十分重要的意義，可以有效減小探測器面積，為X射線脈沖星導航和X射 線深空通信等類似應用奠定技術基礎。
技術實現思路
本技術提出一種高效的X射線聚焦光學系統，其目的是提高X射線探測效率， 為X射線脈沖星導航和X射線通信等微弱X射線光子探測奠定技術基礎。 本技術的技術解決方案是： 一種X射線聚焦光學系統，包括鏡筒，安裝在鏡筒內的反射鏡片組、支撐架，其特 殊之處在于： 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構，各單層反射鏡片 關于光軸旋轉對稱，單層反射鏡片的內表面為反射面，內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滿足如下遞推關系：【主權項】1. 一種X射線聚焦光學系統，包括鏡筒，安裝在鏡筒內的反射鏡片組、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構，各單層反射鏡片關于 光軸旋轉對稱，單層反射鏡片的內表面為反射面，內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滿足如下遞推關系： hi = L*tg Θ J其中，L為聚焦系統沿光軸方向的長度； 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為聚焦光學系統焦距； 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 間距和角度進行支撐固定。2. 根據權利要求1所述的X射線聚焦光學系統，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表面。3. 根據權利要求2所述的X射線聚焦光學系統，其特征在于：所述基底的厚度為0. 1~ 0. 5mm〇4. 根據權利要求2所述的X射線聚焦光學系統，其特征在于：所述反射面的粗糙度小 于 Inm05. 根據權利要求2所述的X射線聚焦光學系統，其特征在于：所述反射膜為金屬薄膜， 材料應為對X射線吸收系數較小且原子序數較大的材料。6. 根據權利要求1至5之一所述的X射線聚焦光學系統，其特征在于：所述反射鏡片 的內表面為圓錐曲面。7. 根據權利要求6所述的X射線聚焦光學系統，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. 根據權利要求7所述的X射線聚焦光學系統，其特征在： 每一單層反射鏡片包括多個形狀結構相同的小鏡片； 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計間距刻有相應寬度和深度的槽，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. 根據權利要求8所述的X射線聚焦光學系統，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.根據權利要求8或9所述的X射線聚焦光學系統，其特征在于： 還包括設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】本技術涉及一種X射線聚焦光學系統，包括鏡筒，安裝在鏡筒內的反射鏡片組、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構，各單層反射鏡片關于光軸旋轉對稱，單層反射鏡片的內表面為反射面，內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。本技術可以有效提高X射線光子收集效率，為X射線脈沖星導航和X射線通信等非成像應用情況下微弱X射線光子的探測提供了一種簡便、高效的聚焦光學系統。【IPC分類】G01T1-29【公開號】CN204359942【申請號】CN201420845744【專利技術人】劉永安, 盛立志, 劉舵, 李林森, 代錦飛, 劉哲, 趙寶升 【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所【公開日】2015年5月27日【申請日】2014年12月26日本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種X射線聚焦光學系統，包括鏡筒，安裝在鏡筒內的反射鏡片組、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構，各單層反射鏡片關于光軸旋轉對稱，單層反射鏡片的內表面為反射面，內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滿足如下遞推關系：hi＝L*tgθi其中，L為聚焦系統沿光軸方向的長度；hi為第i層和第i+1層間反射鏡片的徑向間距；θi為第i層反射鏡片的掠入射角；f為聚焦光學系統焦距；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間距和角度進行支撐固定。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永安，盛立志，劉舵，李林森，代錦飛，劉哲，趙寶升，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：新型
國別省市：陜西;61