[發明專利]基于X射線光學仿真的掠入射光學系統聚焦性能分析方法

有效

• 申請號: 201510243043.7
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104865050B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李連升;梅志武;呂政欣;左富昌;鄧樓樓;莫亞男
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

1.基于X射線光學仿真的掠入射光學系統聚焦性能分析方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、設置P個X射線光子在光學鏡頭內表面上的入射位置、光子能量和掠入射角，其中，第p個光子的入射位置坐標分別為x_p、y_p、z_p，所述位置坐標對應的坐標系的原點設定為探測器中心，Z軸設定為光學鏡頭的中心軸線；第p個光子的光子能量為E_p，E_p在設定的能量范圍E_min～E_max內隨機分布；第p個光子的掠入射角為θ_p，θ_p在設定的角度范圍θ_min～θ_max內隨機分布；p＝1、2、…、P，P為設定的X射線光子樣本量；

(2)、根據步驟(1)設置的X射線光子入射位置坐標，計算每個所述光子在光學鏡頭內表面入射點處的鏡頭曲率半徑，以及所述入射點到光學鏡頭中心軸線的距離；其中，γ_p為第p個光子入射點處的鏡頭曲率半徑；d_p為第p個光子在光學鏡頭內表面入射點到光學鏡頭中心軸線的距離；p＝1、2、…、P；具體計算公式如下：

$d_p=\sqrt{x_p^2+y_p^2};$

(3)、根據步驟(2)計算得到的X射線光子在光學鏡頭內表面入射點處的鏡頭曲率半徑和入射點到光學鏡頭中心軸線的距離，計算每個X射線光子的實際掠入射角；其中，計算得到第p個X射線光子的實際掠入射角為p＝1、2、…、P；

(4)、根據每個X射線光子的光子能量計算所述光子的臨界入射角，其中，計算得到第p個X射線光子的臨界入射角為φ_p，p＝1、2、…、P；

(5)、將每個X射線光子的臨界入射角與所述光子的實際掠入射角進行比較，確定所述光子是否發生全發射，并對發生全發射的光子進行計數，得到到達探測器的光子總數N_total；

(6)、對步驟(5)統計得到N_total個發生全反射的X射線光子，進行如下計算，得到每個所述光子在鏡頭內表面上的反射角：

其中，α_q為第q個發生全反射的X射線光子在鏡頭內表面上的反射角，為第q個發生全反射的X射線光子的實際掠入射角，θ_q′為第q個發生全反射的X射線光子的掠入射角；其中，q＝1，2，…，N_total；

(7)、根據步驟(6)計算得到的每個所述光子在鏡頭內表面上的反射角，計算每個光子在徑向和軸向方向上傳播的分速度；然后根據軸向分速度、焦距和光子的Z坐標值，計算得到每個所述光子到達探測器焦平面的飛行時間；再根據運動方程計算得到每個發生全反射的光子到達探測器焦平面后的坐標值；其中，計算得到第q個發生全反射的X射線光子到達探測器焦平面后的X坐標和Y坐標分別為q＝1，2，…，N_total；

(8)、計算X射線光學聚焦性能參數，具體計算公式如下：

$RMS=\sqrt{\frac{\underset{q=1}{\overset{N_{total}}{\Σ}}{r}_q^2}{N_{total}}}$

其中，RMS為X射線光學聚焦性能參數的彌散斑均方根半徑；r_q為第q個發生全反射的X射線光子到達探測器焦平面后的位置與探測器中心之間的距離，即