空间X射线反射式聚焦系统的同步辐射表征技术 航空学报    2023, 44 (3): 527386-527386.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27386

图5 水平方向和竖直方向下细束扫描光束在超环面镜聚焦处的偏转特性

正文中引用本图/表的段落

细光束法是目前同步辐射领域最常见的在线面形检测技术，也是在空间X射线望远镜领域使用最早和最广的测量技术。该方法的实验搭建相对简便，通过调整测试系统的几何光学放大率和减小探测器像素尺寸可优化测量精度，具有最高均方根约25 nrad的测量精度［22］。如图5所示，通过限制光路中待测反射元件上游的狭缝尺寸产生的细束光束入射到反射镜局部区域后经过反射到达探测面，其相对于理论反射位置存在一个偏移，通过该偏移可计算出待测区域的面形斜率误差。探测器可采用面探测器读取光斑或者刀口扫描结合光强探测的方式。探测器的采样分辨率和反射镜到探测面的距离决定了该技术的角度分辨率。狭缝的衍射效应会限制细束测量法的灵敏度，但对于空间望远镜这类尺度相对较大的反射镜而言，这种影响较小。

国内的同步辐射线站已广泛利用该技术用于大尺度X射线反射镜元件的测量。比如上海同步辐射光源微聚焦线站可以使用细光束法分别对700 mm长的超环面形聚焦镜的子午和弧矢方向的面形斜率误差进行测试。此镜具有水平子午聚焦、竖直弧矢准直的特性。如图5所示，镜前的白光狭缝分别在2个方向限制入射光尺寸至20 μm，分别沿水平和竖直方向以2 μm的步长进行扫描，并利用镜后的电离室探测器记录扫描过程中的反射光强。通过比较测量光束与理论焦点位置的偏差Δx和Δz，可以计算反射镜子午和弧矢2个方向的面形斜率误差δ_l和δ_s，即

本文的其它图/表

• 图1 Wolter型X射线系统原理示意图^［1］
  
• 图2 龙虾眼型望远镜的原理示意图和首飞样机
  
• 图3 嵌套式的Wolter-I型X射线望远镜示意图
  
• 图4 反射镜测试中高度、斜率和曲率的示意图
  
• 图6 超环面形镜在子午和弧矢的斜率误差
  
• 图7 夏克-哈特曼波前传感器的原理示意图^［25］
  
• 图8 光栅干涉仪实验装置示意图 ^［40］
  
• 图9 二维相位光栅和分析光栅以及产生的莫尔条纹 ^［37］
  
• 图10 基于吸收光栅测量反射镜的面形斜率误差的光学设置和几何传播示意图^［47］
  
• 图11 散斑追迹技术的2种测量模式
  
• 图12 传播过程中2张散斑图的特定子集发生的位移 ^［53］
  
• 图13 上海光源微聚焦线站直通光的水平和竖直波前斜率误差
  
• 图14 X射线散斑扫描测量后各散斑图对应像素行拼接成新的散斑图
  
• 图15 2种一维散斑扫描测量示意图 ^［65］
  
• 图16 利用差分散斑扫描技术绝对测量的面形斜率误差与其他测量技术的比较 ^［70］
  
• 表1 不同在线检测技术的比较
  
• 图17 X射线望远镜装置以及在线调节^［74］
  
• 图18 X射线望远镜的调节和探测平台^［75］
  
• 图19 全场成像中丢失二次反射的情况和利用细光束入射并倾斜修正光源 ^［76］
  
• 表2 目前国际上可用于空间望远镜校准检测的光束线
  
• 图20 4块金反射镜的掠入射反射率测试曲线^［11］
  
• 图21 反射镜的模拟和测试的掠入射反射率曲线^［84］