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WolterⅠ型反射镜面形检测及成像性能检测研究

崔天刚  
【摘要】:X射线天文学逐渐成为国际空间研究热点。针对未来进行空间软X射线波段成像观测的迫切需求,本实验室研制出国内首台太阳软X射线-极紫外波段复合型望远镜样机,其中软X射线波段采用掠入射式Wolter I型筒状反射镜聚焦X射线成像。为实现高的空间分辨率和光能转换效率,需要高面形精度的反射镜,这就对Wolter I型反射镜加工和面形检测提出了严格要求。为此,研制高精度的非球面表面面形测量装置具有重要意义。本文的主要工作是围绕Wolter I型反射镜面形检测和成像性能检测两部分来进行的: 1、研究目前广泛采用的表面检测方法,重点讨论光学干涉法和细光束扫描法应用在Wolter I型反射镜面形检测中的优劣。最终选定细光束扫描测量法,对其典型仪器——长程轮廓仪进行详细分析,为仪器的研制奠定理论基础。 2、以长程轮廓仪为基础,结合实验室现有条件,研制出一台Wolter I型反射镜面形检测装置。对各个组成部件性能指标及数据采集、处理方法进行讨论。最后对该面形检测装置进行标定:其倾斜度测量误差为1.70μrad(RMS值),轮廓高度测量误差为56nm(PV值)。结果表明测量精度满足加工要求。 3、建立Wolter I型反射镜加工与在线面形检测系统。在线实时测量加工反射镜样品表面轮廓变化。实测加工样品抛物面部分轮廓面形误差为1.51μm(PV值),双曲面部分轮廓面形误差为3.52μm(PV值),为面形精细加工提供可靠的反馈数据。 4、搭建Wolter I型反射镜成像性能检测装置,进行成像实验。通过与理论模拟的比较,分析影响像质的因素。结果表明:反射镜表面波纹度引起的散射对成像质量影响较大,加工样品的面形质量有待提高。


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