[發明專利]測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置和方法

有效

• 申請號: 201911279497.4
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111076900B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 黎龍輝;張臣;金戈;袁為民;張雙南;顧燕;孫建寧;張振;徐昭;姜博文
• 申請（專利權）人: 北方夜視技術股份有限公司;中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01T1/24;G01T1/29
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

1.一種測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于，所述真空測試裝置以真空系統為主體，搭載X射線光源、CMOS探測器、刀口狹縫系統和位移控制系統，利用平面MPO光學器件的點對點聚焦成像特性實現對平面MPO光學器件聚焦性能的檢測，其中：

所述真空系統用于提供X射線測試所需的真空環境，所述真空系統由三部分組成，分別為光源管路、探測器管路和測試腔體，真空管道的總長度范圍為7m~10m，平面MPO光學器件作為待測試元件設置在測試腔體內部，固定在一多自由度運動平臺上，進行和姿態調節，其中測試時真空環境的真空度小于10^-3Pa；

所述X射線光源用于通過光源管路朝向平面MPO光學器件發射X射線束；

所述平面MPO光學器件設置于X射線光路中，用于匯聚X射線光源所發出的X射線束，并且匯聚后的射線束通過探測器管路射向CMOS探測器；

所述刀口狹縫系統設置在真空系統的外部并位于平面MPO光學器件與CMOS探測器之間；

所述CMOS探測器放置于平面MPO光學器件的焦距處，用于收集平面MPO光學器件的聚焦X射線焦斑；

所述位移控制系統用于控制多自由度運動平臺的運動，使得X射線光源、平面MPO光學器件、刀口狹縫系統和CMOS探測器的中心共軸且對應齊平；其中X射線光源到平面MPO光學器件的距離與CMOS探測器到平面MPO光學器件的距離相等；

其中，所述對平面MPO光學器件聚焦性能的檢測包括：

（1）依次將所述X射線光源、CMOS探測器、平面MPO光學器件、刀口狹縫系統放置于光軸中心位置處，并進行調節使得X射線光源、平面MPO光學器件、刀口狹縫系統和CMOS探測器的中心共軸且對應齊平；

（2）關閉所述測試腔體，開啟機械泵和分子泵，使得真空系統的真空度小于10^-3Pa；

（3）開啟所述X射線光源和CMOS探測器，通過所述位移控制系統調節平面MPO光學器件的位置和姿態，保持CMOS探測器位處于平面MPO光學器件的焦距位置處，使平面MPO光學器件的十字線的線條最細；

（4）移動所述刀口狹縫系統對所述平面MPO光學器件進行全口徑掃描，CMOS記錄不同區域的成像數據；

（5）再通過數據處理系統對數據進行分析，得到焦斑半高寬包圍直徑FWHM，角分辨率、均勻性和有效面積測試結果。

2.根據權利要求1所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述X射線光源的出射X射線光子的能量為0.4keV ~10keV。

3.根據權利要求1所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述CMOS探測器的靶面像素大小為2000×2000個，單個像素大小為10μm～20μm，同時具備成像和能譜分辨能力，能量分辨率的范圍為100eV～200eV(@1keV)。

4.根據權利要求1-3任一項所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述平面MPO光學器件的外型為平板狀，厚度為1mm～100mm；其內部包括若干根相同的單通道，所述單通道的截面為正方形，所述單通道排布角度一致，所述單通道指向平板平面的垂直方向。

5.根據權利要求4所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述平面MPO光學器件包括500萬~1000萬根單通道，每個單通道的邊長尺寸為10μm～1000μm。

6.根據權利要求4所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述刀口狹縫系統通過四臺直線位移臺來控制狹縫開口大小和位置，以便獲得不同區域的成像情況，狹縫開口正方形的邊長尺寸為1mm～100mm，回程間隙范圍為1μm～10μm，重復定位精度范圍為1μm～10μm。

7.根據權利要求1所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述位移控制系統的角度重復定位精度為1角秒～5角秒，空間重復定位精度范圍為1μm～10μm，載重范圍為5kg～10kg。

8.根據權利要求1所述的測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，其特征在于：所述數據處理系統對CMOS探測器收集到得數據進行強度和能量分析過程中，通過提取并統計不同半徑范圍內的成像強度值和單光子能量計數，定量測試得到焦斑半高寬包圍直徑FWHM、對應的角分辨率、均勻性和有效面積參數。