[发明专利]测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置和方法

说明书

发明公开了一种测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置和方法，该测试装置主要以真空系统为主体，搭载X射线光源、CMOS探测器、平面龙虾眼光学器件(Micro Pore Optic,简记为MPO)、刀口狭缝系统和位移控制系统，利用平面MPO光学器件的点对点聚焦成像特性实现对平面MPO质量的过程检测，检测参数主要包括X射线焦距、焦斑半高宽包围直径(Full Width at Half Maximum,简记为FWHM)，角分辨率、均匀性和有效面积等关键技术指标。本发明测量精度高，能够准确获取不同位置处成像信息，可实现对平面MPO光学器件质量的X射线检测，有助于发现质量问题，指导工艺生产，进而提高平面MPO聚焦性能。

技术领域

本发明涉及X射线探测和成像领域，尤其是涉及一种测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置和方法。

背景技术

1979年，J.R.P.Angel根据深海平面龙虾眼眼球方形结构特性，提出了一种新型平面龙虾眼掠入射X射线天文望远镜(Lobster eye optic,简记为LE)。LE成像系统不同于传统的K-B型和Wolter型X射线望远镜，其特殊的正交几何结构，使其在各个方向的聚焦成像能力都相同，理论上视野能达到4π空间角，这是其他掠入射光学系统无法企及的。同时LE系统具备体积小、重量轻等特性，相对于金属材质的Wolter-I型望远镜单位有效面积重量之比高1000倍，符合未来卫星载荷X射线天文探测的发展潮流。由于其具有大视野、高分辨率、聚焦性能好等优点，MPO作为一种新型的X射线光学器件已经被广泛应用于X射线天文、X射线探针、X射线显微镜以及X射线荧光谱仪等多个领域。

在完成拉丝、复丝、排屏、压屏、切片、抛光和腐蚀以后形成的重要中间产品即为平面MPO平片，其X射线特性决定了最终球面MPO光学器件的聚焦性能，而球面MPO光学器件的聚焦性能是作为X射线探测器和成像系统的核心器件的最重要技术参数。因此对平面MPO平片的进行X射线检测可以实现对拉丝、排屏和压屏等前行工艺过程检测，有利于指导工艺生产和研究，进而提高球面MPO光学器件聚焦性能。截止到目前为止，国内外对平面MPO的检测都是非真空环境下光学测试，但由于平面MPO的几何参数的限制，常规光学检测手段会生干涉和衍射现象而无法准确获得平面MPO的X射线聚焦传输特性，这难于满足实际生产和指导工艺的要求，检测平面MPO质量最有效的方法是在真空下使用X射线光束进行测试。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置和方法，用于评价平面MPO光学器件的关键指标—聚焦性能，实现对拉丝、排屏和压屏等前行工艺过程检测，指导工艺生产和研究，提高平面MPO光学器件聚焦性能。

本发明的上述目的的通过独立要去的技术特性实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为实现上述目的，本发明提出了一种测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置，所述真空测试装置以真空系统为主体，搭载X射线光源、CMOS探测器、刀口狭缝系统和位移控制系统，利用平面MPO光学器件的点对点聚焦成像特性实现对平面MPO光学器件聚焦性能的检测，其中：

所述真空系统用于提供X射线测试所需的真空环境，所述真空系统由三部分组成，分别为光源管路、探测器管路和测试腔体，真空管道的总长度范围为7m～10m，平面MPO光学器件作为待测试元件设置在测试腔体内部，固定在一多自由度运动平台上，进行和姿态调节，其中测试时真空环境的真空度小于10^-3Pa；

所述X射线光源用于通过光源管路朝向平面MPO光学器件发射X射线束；

所述平面MPO光学器件设置于X射线光路中，用于汇聚X射线光源所发出的X射线束，并且汇聚后的射线束通过探测器管路射向CMOS探测器，所述刀口狭缝系统设置在真空系统的外部并位于平面MPO光学器件与CMOS探测器之间；