微孔光学阵列长宽比对X射线聚焦性能的影响

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1、第36卷第3期航天返回与遥感2015年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING69微孔光学阵列长宽比对X射线聚焦性能的影响吴明轩刘兆军阮宁娟李维（北京空间机电研究所，北京100094）摘要微孔光学阵列聚焦镜头是实现X射线探测系统高探测效率、轻小型化的有效手段，近年来得到了深入研究。X射线探测系统通过测量脉冲星辐射的X射线光子的到达时间，重构脉冲轮廓来实现航天器导航。为了获得更精确的脉冲星信号，必须尽可能多地收集X射线光子，因此探测系统的聚焦性能是X射线探测系统的核心指标，也是微孔光学阵列主要的设计目标。文

2、章根据脉冲星能谱的分布特点，分析了微孔光学阵列通道长宽比对X射线聚焦性能的影响，提出了针对不同脉冲星选取特定长宽比的方法，实现了不同的脉冲星能谱分布下最优的聚焦效率，为后续微孔光学阵列的研制和工程搭载提供了参考。基于这种方法，文章对Crab脉冲星的能谱分布进行了微孔光学阵列设计，设计结果显示，其聚焦性能得到明显提高。关键词微孔光学阵列X射线脉冲星聚焦效率通道长宽比中图分类号:TH74文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)03-0069-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.03.01

3、0InfluenceofChannelRatioofMicroPlateOpticsonFocusingPerformanceforDifferentX-raySourcesWUMingxuanLIUZhaojunRUANNingjuanLIWei（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractThefocusinglensbasedonmicroplateopticsisaneweffectivemethodtoachieveX-r

4、ayde-tectionsystemwithhighdetectionefficiency,lightweightandminiaturiedvolumn,whichhasbeenpaidmoreandmoreattentionto.Spacecraftnavigationisbasedonpulsarpulsetimeofarrivingandreconstructionofpulsarprofile,X-rayphotonsshouldbecollectedasmanyaspossibletoachievehighly-accu

5、ratepulsarsignal.Accordingly,focusingefficiencyisthecorefactorofX-raydetectionsystemandthemaindesignobjectiveofmicroplateoptics.Thisarticleinvestigatestheinfluenceofchannelratioofmicroplateopticsonfocusingper-formancefordifferentpulsarX-raysources.Apracticalmethodforde

6、signofmicroplateopticsatdifferentenergyspectrumdistributionisproposed,whichbringshigherfocusingefficiency.Thismethodprovidesanimportantbasisforfutureresearchandengineering.Basedonthismethod,thecaseofCrabpulsarhasbeenstudied,theresultsshowthatthefocusingperformanceofdet

7、ectionsystemisimprovedprominently.Keywordsmicroplateoptics;theX-raypulsar;focusingefficiency;channelratio0引言自主导航对航天器的深空探测具有重要意义。随着航天技术不断向深空领域推进，航天器迫切需要收稿日期：2015-03-1070航天返回与遥感2015年第36卷[1-2]实时、高精度地确定自身的位置。基于X射线脉冲星的导航方法精度高、稳定性好、不受近地空间的限制，为深空自主导航提供了新的途径。由于传统上应用于X射线波段的Wolt

8、er系统质量较大，严重[2]阻碍了X射线脉冲星导航系统的实用化。为了实现X射线聚焦系统轻小型化的发展趋势，人们逐渐把[3][4]目光投向了微孔光学阵列。微孔光学阵列源于龙虾的视觉系统，单片尺寸仅为厘米级，这种光学系2统利用高长宽比镀膜