大口徑平面微結(jié)構(gòu)光子篩設(shè)計與成像特性研究.pdf

1、光子篩成像是近幾年發(fā)展起來的一種新型成像器件和概念。具有體積小,重量輕,光譜范圍可覆蓋到軟X射線、極紫外等傳統(tǒng)折射或反射難以實現(xiàn)的區(qū)域。是近幾年來的研究熱點之一。本論文主要研究了光子篩成像的基本原理,計算和設(shè)計方法(包括嚴格解析解和專業(yè)軟件方法)；光子篩參數(shù)的公差分析；提出了分區(qū)光子篩的設(shè)計方法,以及光子篩的制作技術(shù)并進行了實驗成像驗證,為大口徑、高數(shù)值孔徑光子篩的設(shè)計、制作打下了堅實基礎(chǔ)和提出了方向。具體內(nèi)容包括(1)光子篩成像機理研

2、究,建立一個適合高數(shù)值孔徑和任意波段的非近軸光子篩衍射的一般模型,建立光子篩焦平面上光場分布表達式,形成光子篩設(shè)計的主要理論基礎(chǔ)。(2)光子篩成像特性與優(yōu)化設(shè)計方法,重點研究了微孔在不同排列形式下對焦平面上光束聚焦特性的影響,得出了不同的微孔排列本質(zhì)上等同于不同的微孔密度調(diào)制,為進一步優(yōu)化光子篩成像特性提供了新的方向。(3)運用蒙特卡洛方法對光子篩結(jié)構(gòu)參數(shù)的制作公差進行了分析,首次得出了微孔孔徑和微孔沿徑向分布位置的具體公差,為研制光子

3、篩制作設(shè)備和像質(zhì)分析提供了依據(jù)。(4)首次提出利用分區(qū)設(shè)計方法進行大口徑光子篩思想和分區(qū)光子篩的設(shè)計原則,分別設(shè)計了口徑為50mm,125mm,420mm焦距500mm的三分區(qū)和四分區(qū)光子篩,提供了解決大口徑光子篩設(shè)計和制造難題的方案。(5)提出并利用專業(yè)軟件ZEMAX進行光子篩計算和設(shè)計的思想,證明了利用ZEMAX進行光子篩設(shè)計可行性。利用ZEMAX對無解析解的橢圓孔光子篩和傾斜入射進行了計算。(6)首次實驗制作了口徑125mm的三分