[发明专利]大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法

说明书

一种大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法，测量工具包括激光平面干涉仪、扩束准直系统、平面透射标准镜、精密旋转平台和计算机处理系统。该方法通过对激光平面干涉仪进行扩束准直得到大口径平行检测光束，并与精密旋转平台组成子口径拼接检测系统，实现大口径掠入射反射聚焦镜三维面形测量，降低了机械系统难度，提高了子口径定位精度，从而保障了面形拼接检测精度。

技术领域

本发明涉及大口径掠入射非球面检测，特别是一种大口径掠入射反射聚焦镜(如Kirpatrick-Baez镜)高精度面形检测方法。

背景技术

大口径掠入射反射聚焦镜(如KB镜)利用掠入射全反射原理实现keV能段X射线的2维聚焦成像，可实现X射线空间成像诊断。KB镜曲率半径一般有几百米，有较大的收集立体角,且容易实现多道成像,已成为ICF研究中重要的空间成像诊断工具。为了获得高的光子通量和高分辨率，对大口径掠入射反射聚焦镜表面质量和形貌的要求也越来越高。非接触大口径掠入射反射聚焦镜测量方法主要有顺序扫描法和干涉测量法。

基于顺序扫描实现的非球面轮廓测量的轮廓仪的基本原理为：两束平行光沿待测面的主方向进行扫描，反射后干涉条纹经透镜成像在探测器上，在扫描过程中，其面形是变化的，通过记录每个条纹的位置即得到对应待测点的角度值。扫描一次，得到一组角度变化曲线，而高度曲线，则可以通过角度曲线的积分获得。然而，长程面形仪为线扫描模式，只能测量二维面形信息，不能得到整体三维面形分布，因此长程面形仪只能用于KB镜元件角度误差终检，不能够提供三维面形信息指导元件的加工过程。

干涉测量法可以得到三维面形分布，可以指导KB镜元件加工，一般采用小口径激光平面干涉仪结合子口径拼接方法进行测量，小口径激光平面干涉仪的口径为φ100mm，通过平移干涉仪实现全口径测量。在子口径测量时，干涉仪平移后干涉图像会出现条纹太多以至于相机难以分辨的情况，需要对干涉仪角度进行调整，使得干涉条纹最少，能够被干涉仪精确测量。子口径拼接算法通过机械系统运动记录实现子口径定位，并通过重叠区域计算相邻子口径之间的倾斜系数和平移系数，从而实现子口径面形拼接。这种干涉测量方法具有以下缺点：小口径激光平面干涉仪需要同时进行位置平移和角度调整，机械系统的平移误差和角度调整误差叠加会增大子口径定位精度；子口径重叠区域对应的参考镜区域不同，这就增大了子口径拼接计算中对倾斜系数和平移系数计算误差，影响到全口径面形拼接精度。

发明内容

本发明提出了一种大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法，该方法通过对激光平面干涉仪进行扩束准直得到大口径平行检测光束，并与精密旋转平台组成子口径拼接检测系统，实现大口径掠入射反射聚焦镜三维面形测量，并且降低了机械系统难度，提高了子口径定位精度，从而保障了面形拼接检测精度。

本发明的技术解决方案如下：

一种大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法，测量工具包括激光平面干涉仪、扩束准直系统、平面透射标准镜、精密旋转平台和计算机处理系统；所述精密旋转平台用于放置待测大口径掠入射反射聚焦镜；

上述元件的位置关系如下：沿所述激光平面干涉仪发出的相干光方向依次是所述的扩束准直系统、所述的平面透射标准镜和所述的待测大口径掠入射反射聚焦镜，所述的精密旋转平台台面水平放置，所述的计算机处理系统分别与激光平面干涉仪和精密旋转平台的控制端相连，其特点在于，该方法包括下列步骤：

1)将待测大口径掠入射反射聚焦镜放置于所述的精密旋转平台的台面上，待测大口径掠入射反射聚焦镜的长边方向与精密旋转平台台面平行，并且待测大口径掠入射反射聚焦镜的待测面面对着透过所述的平面透射标准镜的平行光；