[发明专利]一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构

说明书

本发明公开了一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构，涉及显微成像技术领域，其技术方案要点是：包括物平面、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和像平面；物平面设有物点，像平面设有像点；物平面、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和像平面依次设置，第一反射镜和第三反射镜在子午方向的聚焦成像，第二反射镜在弧矢方向的聚焦成像。该光学结构有助于改善串联型正交式掠入射X射线显微成像光学结构客观存在的两个聚焦方向上放大倍数不一致的难题，减小由于放大倍数不一致引起的图像畸变，提升X射线显微成像对物方目标形状、轮廓的刻画能力。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，更具体地说，它涉及一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构。

背景技术

激光惯性约束聚变(ICF)是一项仍处在开发阶段的受控核聚变技术，对能源发展、基础科学研究和战略国防等都有着重要意义。以美国NIF装置为代表的高功率激光打靶装置，已经有能力将兆焦耳量级的激光能量压缩到极小的时空尺度内进行研究，将聚变燃料的状态推进到点火悬崖的边缘。

基于超光滑反射镜的高精密X射线成像诊断设备具备高空间分辨率、高集光效率、可谱段筛选的特点，已经成为揭示极端环境下内爆物理状态的关键，并作为主力设备应用于辐照均匀性、内爆压缩对称性、流体力学不稳定性以及燃料混合等多个物理问题的研究中。

Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜是目前在诊断科学中得到广泛应用的串联型正交式掠入射光学结构。其基本原理是利用两块前后正交放置的子午镜和弧矢镜，实现二维方向上的聚焦成像。但由于反射镜前后串联放置，受制于客观存在的沿轴镜长，难以实现两个成像方向上等放大倍数成像。在内爆诊断的应用中，会引起两个方向上图像放大比例不一致的难题，造成图像畸变，给内爆热斑轮廓的判别带来困难。

为了改善以上不足，本发明提出了一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构。实现水平方向和子午方向的等放大倍数成像，减小由于放大倍数不一致引起的图像畸变，提升X射线显微成像对物方目标轮廓的刻画能力。能够在几百微米视场、高精密(优于3μm)的显微观测中发挥重要作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构，能够改善串联型正交式掠入射X射线显微成像光学结构存在的两个聚焦方向上放大倍数不一致的难题。减小由于放大倍数不一致引起的图像畸变，提升X射线显微成像对物方目标轮廓的刻画能力。能够在几百微米视场、高精密(优于3μm)的显微观测中发挥重要作用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种串联型正交式等放大倍数的X射线显微成像光学结构，包括物平面、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和像平面；物平面设有物点，像平面设有像点；物平面、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和像平面依次设置，第一反射镜和第三反射镜在子午方向的聚焦成像，第二反射镜在弧矢方向的聚焦成像。

本发明进一步设置为：第一反射镜和第三反射镜构成分离型的双镜结构，实现子午方向的成像(竖直方向)；第二反射镜位于第一反射镜、第三反射镜之间，分离式的双镜结构将子午面内系统主平面置于第二反射镜中心位置，与弧矢面系统主平面重合，实现两个成像方向的等放大倍数。

本发明进一步设置为：第一反射镜—第三反射镜的面型为球面镜—球面镜、圆柱面镜—圆柱面镜或者双曲柱面镜—椭圆柱面镜。

本发明进一步设置为：在弧矢方向采用第二反射镜单镜构型，所述第二反射镜的面型为球面镜、圆柱面或者椭圆柱面。

本发明进一步设置为：第一反射镜和第三反射镜构成的双镜结构，其曲率半径值的就算公式如下：

其中，R₁是第一反射镜的曲率半径，R₃是第三反射镜的曲率半径，M是系统放大倍数，u是物点至第二反射镜中心的距离，θ₁是第一反射镜的掠入射角度；