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X射线掠入射望远镜像质评价与计算机仿真

作　者: 魏筱斌
导　师: 李保权
学　校: 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
专　业: 空间物理
关键词: X射线掠入射望远镜表面散射像质评价点扩散函数
分类号: TH743
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 60次
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内容摘要

为满足国内掠入射X射线成像望远镜的工程研究需求,本文深入研究X射线掠入射望远镜成像质量评价方法。详细阐述了几何光学光路计算方法、孔径衍射分析方法、表面散射分析的线性系统理论、镜片移位误差的TRA计算方程。自主开发光学分析软件,该软件可以计算在几何光学像差、孔径衍射、表面散射、镜片移位误差和低频表面误差单独作用下X射线掠入射望远镜光学系统的点扩散函数GPSF、ADPSF、SSPSF和RSEPSF;根据线性系统理论,上述所有点扩散函数的卷积运算结果就是系统综合的点扩散函数APSF。在光学设计和望远镜加工阶段,使用该软件可以分析和预测望远镜成像质量,提出合理的误差容限;在望远镜定标测试阶段,根据实测的光学制造公差或者镜片的能谱密度数据,可以预测望远镜成像质量,分析不同成像条件下望远镜的系统性能。对于正在研制的X射线掠入射望远镜,本文使用该软件计算了表面粗糙度取不同值时系统的SSPSF响应曲线,对比分析结果提出了合理的表面粗糙度误差容限;计算不同遮拦比取值时的ADPSF响应曲线,结果表明可以忽略孔径衍射对成像质量的影响;给定遮拦比、X射线波长、视场角、表面粗糙度和L-F多项式系数等各参数值,根据望远镜具体的结构设计参数计算出系统综合的APSF和FEE响应曲线,据此预测望远镜成像质量;改变各参数取值,对比综合考虑各种因素情况时系统的FEE与GPSF、ADPSF、SSPSF、RSEPSF的FEE曲线可以得出不同成像条件下望远镜成像质量的主要影响因素。这些计算结果对于X射线掠入射望远镜的工程研究具有重要的指导意义。本文在国内首次提出采用系统工程的分析方法处理X射线掠入射望远镜的像质评价。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章引言  8-12
  1.1 太阳活动监测  8-9
  1.2 掠入射X 射线成像望远镜  9-12
第二章国内外研究现状  12-18
  2.1 定标测试环境  12-13
  2.2 成像质量分析方法  13-18
第三章像质评价方法  18-22
  3.1 像质评价标准  18-19
  3.2 PSF 与FEE 的计算方法  19-22
第四章孔径衍射对成像质量的影响  22-24
第五章几何光学像差对成像质量的影响  24-32
  5.1 WOLTER型X 射线掠入射望远镜  24-25
  5.2 WOLTER I 型掠入射望远镜系统参数  25-29
  5.3 二次曲面光路计算的向量公式  29-31
  5.4 几何像差点扩散函数（GPSF）  31-32
第六章表面散射对成像质量的影响  32-48
  6.1 简介  32-35
  6.2 标量理论与表面散射现象  35-36
  6.3 散射表面的传递函数特性  36-40
  6.4 考虑中频表面误差  40-41
  6.5 散射表面点扩散函数（SSPSF）  41-48
第七章镜片移位误差对成像质量的影响  48-56
  7.1 简介  48-49
  7.2 误差分析和描述  49-52
  7.3 误差计算结果  52-53
  7.4 RSEPSF  53-56
第八章望远镜成像质量的综合评价标准  56-58
结论  58-60
参考文献  60-62
硕士在学期间发表论文  62-63
致谢  63-64
附录英文缩略词  64

X射线掠入射望远镜像质评价与计算机仿真

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