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空间X射线反射式聚焦系统的同步辐射表征技术

田纳玺, 谢佳男, 蒋晖, 杨宇

航空学报 2023, 44 (3): 527386-527386. DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27386

摘要（1507）

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针对脉冲星观测与计时导航等领域对空间X射线望远镜测试与标定的迫切需求，综述了目前国内外基于同步辐射和X射线自由电子激光光源发展的多种高精度的反射式聚焦系统的面形检测、系统标定和反射率计量测量技术。着重介绍了细光束、哈特曼波前传感器、光栅干涉、近场散斑等面形测试方法在不同尺度和面形的反射镜在线测量中的应用，阐明了其在工程应用中的优劣。介绍了同步辐射装置在空间X射线望远镜的在线成像和校准以及反射率计量上已开展的卓有成效工作。期望通过相关综述介绍，可以推广空间X射线望远镜反射元件广泛利用同步辐射等大科学装置进行性能表征实验，以此促进相关领域的进一步发展。国内同步辐射大科学装置的建立和蓬勃发展为大尺度空间X射线望远镜的在线检测、校准和光学性能表征提供了重要支撑。

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图8 光栅干涉仪实验装置示意图 ^［40］

正文中引用本图/表的段落

当单色X射线光入射具有π或π/2相移的周期性结构物体后，其衍射光束在元件下游会发生干涉现象，并在其分数Talbot距离上产生高衬度的自成像［39］，此时Talbot距离满足d=mp₁2/（8λ），m为奇数，p₁为衍射光栅的周期。使用面探测器记录光栅调制后的条纹图样，通过测量条纹畸变和偏移就可以计算局部波前偏转角度，再进行求和即可恢复整个波前。该方法的测量原理如图8所示［40］。

光栅干涉仪所用的光栅加工精度要求很高且制作成本昂贵，2块光栅的安装和校准精度会影响最终的测量精度，于是利用光束几何放大效应发展的单光栅干涉仪被用来进一步简化光栅干涉仪的系统结构，成功检测出大曲率纳米光束的波前分布［44-45］.美国SLAC自由电子激光的研究人员利用单个光栅的Talbot效应从软X射线［46］到硬X射线对波前进行探测，检测精度好于λ/100.由于此方案没有使用吸收光栅，显著提高了光子通量和脉冲探测效率. ...

Two-dimensional X-ray grating interferometer

2010

... X射线光栅干涉仪是一种基于周期性光栅干涉特性的波前检测装置，已经广泛应用于X射线相位成像［32-33］、光学元件面形斜率检测［34-35］、元件热形变［36］和在线自适应波前优化［37］中.通过旋转一维光栅或使用二维光栅，这种技术可以实现精确的二维面形测量［38］. ...

Fractional Talbot imaging of phase gratings with hard X rays

1997

... 当单色X射线光入射具有π或π/2相移的周期性结构物体后，其衍射光束在元件下游会发生干涉现象，并在其分数Talbot距离上产生高衬度的自成像［39］，此时Talbot距离满足d=mp₁2/（8λ），m为奇数，p₁为衍射光栅的周期.使用面探测器记录光栅调制后的条纹图样，通过测量条纹畸变和偏移就可以计算局部波前偏转角度，再进行求和即可恢复整个波前.该方法的测量原理如图8所示［40］. ...

X-ray grating interferometer for in situ and at-wavelength wavefront metrology

2017

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