[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

發明公開了一種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，該測試裝置主要以真空系統為主體，搭載X射線光源、CMOS探測器、平面龍蝦眼光學器件(Micro Pore Optic,簡記為MPO)、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質量的過程檢測，檢測參數主要包括X射線焦距、焦斑半高寬包圍直徑(Full Width at Half Maximum,簡記為FWHM)，角分辨率、均勻性和有效面積等關鍵技術指標。本發明測量精度高，能夠準確獲取不同位置處成像信息，可實現對平面MPO光學器件質量的X射線檢測，有助于發現質量問題，指導工藝生產，進而提高平面MPO聚焦性能。

技術領域

本發明涉及X射線探測和成像領域，尤其是涉及一種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。

背景技術

1979年，J.R.P.Angel根據深海平面龍蝦眼眼球方形結構特性，提出了一種新型平面龍蝦眼掠入射X射線天文望遠鏡(Lobster eye optic,簡記為LE)。LE成像系統不同于傳統的K-B型和Wolter型X射線望遠鏡，其特殊的正交幾何結構，使其在各個方向的聚焦成像能力都相同，理論上視野能達到4π空間角，這是其他掠入射光學系統無法企及的。同時LE系統具備體積小、重量輕等特性，相對于金屬材質的Wolter-I型望遠鏡單位有效面積重量之比高1000倍，符合未來衛星載荷X射線天文探測的發展潮流。由于其具有大視野、高分辨率、聚焦性能好等優點，MPO作為一種新型的X射線光學器件已經被廣泛應用于X射線天文、X射線探針、X射線顯微鏡以及X射線熒光譜儀等多個領域。

在完成拉絲、復絲、排屏、壓屏、切片、拋光和腐蝕以后形成的重要中間產品即為平面MPO平片，其X射線特性決定了最終球面MPO光學器件的聚焦性能，而球面MPO光學器件的聚焦性能是作為X射線探測器和成像系統的核心器件的最重要技術參數。因此對平面MPO平片的進行X射線檢測可以實現對拉絲、排屏和壓屏等前行工藝過程檢測，有利于指導工藝生產和研究，進而提高球面MPO光學器件聚焦性能。截止到目前為止，國內外對平面MPO的檢測都是非真空環境下光學測試，但由于平面MPO的幾何參數的限制，常規光學檢測手段會生干涉和衍射現象而無法準確獲得平面MPO的X射線聚焦傳輸特性，這難于滿足實際生產和指導工藝的要求，檢測平面MPO質量最有效的方法是在真空下使用X射線光束進行測試。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供了一種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，用于評價平面MPO光學器件的關鍵指標—聚焦性能，實現對拉絲、排屏和壓屏等前行工藝過程檢測，指導工藝生產和研究，提高平面MPO光學器件聚焦性能。

本發明的上述目的的通過獨立要去的技術特性實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特征。

為實現上述目的，本發明提出了一種測量平面龍蝦眼光學器件聚焦性能的真空測試裝置，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；