龙虾眼光路在软X射线与极紫外波段成像性能仿真研究.pdf

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4、1t:(;·':f~:g:~~~~~~._J;.np~u.-~vf3JtJJ:2c{bS,J..bHM:2ct6I~.26密级:硕士学位论文龙虾眼光路在软X射线与极紫外波段成像性能仿真研究作者姓名：刘晶晶指导教师:韦飞研究员中国科学院国家空间科学中心学位类别:理学硕士学科专业:地球与空间探测技术研究所:中国科学院国家空间科学中心2016年5月SimulationresearchontheimagingpropertiesofsoftX-rayandEUVbasedonlobstereyeopticalpathByLiuJ

5、ing-jingADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofSpaceScienceNationalSpaceScienceCenterChineseAcademyofSciencesMay,2016摘要摘要高能电磁辐射在介质表面的反射效率通常非常低，通过仿生龙虾眼睛的球形微孔结构，在微孔两个相互垂直的内壁表面形成掠入射聚焦成像光路

6、，能够实现X射线和极紫外波段高能射线的宽视场成像。由于龙虾眼成像光路具有大视场和较高的空间分辨能力，其在空间科学探测任务中的应用被广泛关注，在关系国计民生的国防安全、医疗检测方面也具有重要的应用价值。本论文的主要内容是通过光线追迹的方法对龙虾眼光路在X射线和极紫外波段的成像性能进行仿真研究，实现合理的成像光路结构和参数设计。作者完成的主要工作如下：（1）对龙虾眼光学成像系统的研究背景与意义、龙虾眼成像技术的国内外现状开展必要的调研工作；（2）通过分析X射线和极紫外成像的一般方法，针对空间科学应用特点，研究平面和曲面方孔微

7、通道模型的方法和原理，对龙虾眼光路元件进行建模与聚焦成像分析，完成龙虾眼光路的总体方案设计。（3）使用Tracepro仿真软件对Schmidt和Angel龙虾眼结构的成像性能进行模拟仿真，研究了Schmidt模型和Angel模型两种光路的成像质量，针对Angel模型不同的结构参数对成像质量的影响进行深入分析研究，筛选优化的微通道参数设计，验证整个光路系统设计的可行性和正确性，获取优化条件下的信噪比、空间分辨率等参数。根据Schmidt和Angel模型仿真结果对比分析，针对空间科学仪器一般应用场景。微孔通道长度与孔的宽度比

8、值约为10时，Angel模型获得的信噪比较高，此比值约为50时，Angel模型空间分辨率更高。在固定的微孔面积与微孔和壁厚总面积的比值下，微孔通道长度与孔的宽度比值约为60时，图像具有较好的聚焦效果，成像结构清晰。本课题研究结果可为样机的实现提供理论基础。关键词：软X射线，极紫外，龙虾眼，Schmidt，Angel，