[发明专利]基于X射线光学仿真的掠入射光学系统聚焦性能分析方法

权利要求书

1.基于X射线光学仿真的掠入射光学系统聚焦性能分析方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、设置P个X射线光子在光学镜头内表面上的入射位置、光子能量和掠入射角，其中，第p个光子的入射位置坐标分别为x_p、y_p、z_p，所述位置坐标对应的坐标系的原点设定为探测器中心，Z轴设定为光学镜头的中心轴线；第p个光子的光子能量为E_p，E_p在设定的能量范围E_min～E_max内随机分布；第p个光子的掠入射角为θ_p，θ_p在设定的角度范围θ_min～θ_max内随机分布；p＝1、2、…、P，P为设定的X射线光子样本量；

(2)、根据步骤(1)设置的X射线光子入射位置坐标，计算每个所述光子在光学镜头内表面入射点处的镜头曲率半径，以及所述入射点到光学镜头中心轴线的距离；其中，γ_p为第p个光子入射点处的镜头曲率半径；d_p为第p个光子在光学镜头内表面入射点到光学镜头中心轴线的距离；p＝1、2、…、P；具体计算公式如下：

$d_p=\sqrt{x_p^2+y_p^2};$

(3)、根据步骤(2)计算得到的X射线光子在光学镜头内表面入射点处的镜头曲率半径和入射点到光学镜头中心轴线的距离，计算每个X射线光子的实际掠入射角；其中，计算得到第p个X射线光子的实际掠入射角为p＝1、2、…、P；

(4)、根据每个X射线光子的光子能量计算所述光子的临界入射角，其中，计算得到第p个X射线光子的临界入射角为φ_p，p＝1、2、…、P；

(5)、将每个X射线光子的临界入射角与所述光子的实际掠入射角进行比较，确定所述光子是否发生全发射，并对发生全发射的光子进行计数，得到到达探测器的光子总数N_total；

(6)、对步骤(5)统计得到N_total个发生全反射的X射线光子，进行如下计算，得到每个所述光子在镜头内表面上的反射角：

其中，α_q为第q个发生全反射的X射线光子在镜头内表面上的反射角，为第q个发生全反射的X射线光子的实际掠入射角，θ_q′为第q个发生全反射的X射线光子的掠入射角；其中，q＝1，2，…，N_total；

(7)、根据步骤(6)计算得到的每个所述光子在镜头内表面上的反射角，计算每个光子在径向和轴向方向上传播的分速度；然后根据轴向分速度、焦距和光子的Z坐标值，计算得到每个所述光子到达探测器焦平面的飞行时间；再根据运动方程计算得到每个发生全反射的光子到达探测器焦平面后的坐标值；其中，计算得到第q个发生全反射的X射线光子到达探测器焦平面后的X坐标和Y坐标分别为q＝1，2，…，N_total；

(8)、计算X射线光学聚焦性能参数，具体计算公式如下：

$RMS=\sqrt{\frac{\underset{q=1}{\overset{N_{total}}{\Σ}}{r}_q^2}{N_{total}}}$

其中，RMS为X射线光学聚焦性能参数的弥散斑均方根半径；r_q为第q个发生全反射的X射线光子到达探测器焦平面后的位置与探测器中心之间的距离，即