[发明专利]一种基于X射线聚焦图像的龙虾眼光学器件标定方法

说明书

本发明公开了一种基于X射线聚焦图像的龙虾眼光学器件标定方法，抽样选取龙虾眼光学器件的光轴，在该方向进行试验获得X射线聚焦图像，根据图像信息求解龙虾眼光学器件中参与成像部分的结构特征参数，当选取的光轴足够多时，可以更完整、更真实的反映龙虾眼光学器件的结构特征参数，将其与理论设计值进行对比可以实现对龙虾眼光学器件的标定。本发明能够根据统计特性反映龙虾眼光学器件微通道内部缺陷，解决了传统标定方法因龙虾眼光学器件微通道数量巨大无法逐个进行标定的困境，能够大幅缩短标定工作所需的时间。

技术领域

本发明涉及X射线龙虾眼光学器件技术领域，具体而言涉及一种基于X射线聚焦图像的龙虾眼光学器件标定方法。

背景技术

龙虾眼光学器件是大视场X射线望远镜的重要光学元件，其标定的准确性直接关系望远镜系统整体性能的标定。传统望远镜的标定方法是面向具有一个或多个特定光轴的系统，在该光轴方向上对望远镜的光学性能进行标定试验，形成望远镜的标定数据。但对于使用龙虾眼光学器件的望远镜，由于龙虾眼光学器件结构的特殊性，任意过龙虾眼光学器件球心的直线均为其光轴，且各光轴方向上的性能均会影响望远镜的角分辨率和空间定位精度，因此理论上需要对系统所有光轴即龙虾眼光学器件的各个微通道进行标定试验。龙虾眼光学器件的微通道尺寸通常为几十微米，一块尺寸约50×50mm的龙虾眼光学器件就有上百万个微通道，对每个微通道进行标定试验耗费的时间巨大，在工程上是难以接受的。

龙虾眼光学器件采用拉丝和刻蚀的方法制作，其复杂的结构在制作过程中容易存在缺陷，进而对龙虾眼光学器件的光学性能造成影响。龙虾眼光学器件的结构缺陷主要体现在微通道的位置和指向与理论设计值发生偏移。当具有缺陷的微通道参与X射线的反射时，其所成的聚焦图像不再是理想的十字形，焦斑和十字臂的形状都会发生偏差，最终影响龙虾眼光学器件的性能。

现有技术中，对龙虾眼光学器件的标定通常是采用步进扫描进行标定试验，利用插值方法填充扫描点之间的区域。但这种方法由于未覆盖的区域内可能存在结构缺陷，使用插值方法无法反映出未检测到的缺陷，因此标定得到的性能可能与实际不符，最终降低望远镜的空间定位精度和角分辨率。

发明内容

发明目的：为了克服现有方法对龙虾眼光学器件标定的不完善性，本发明提供一种基于X射线聚焦图像的龙虾眼光学器件标定方法，该方法充分考虑龙虾眼光学器件微通道的结构缺陷，利用聚焦图像进行分析，求解出龙虾眼光学器件中参与成像部分的结构特征参数，当选取的光轴足够多时，可以更完整、更真实的反映龙虾眼光学器件的结构特征参数，将其与理论设计值进行对比可以实现对龙虾眼光学器件的标定。本发明能够根据统计特性反映龙虾眼光学器件微通道内部缺陷，解决了传统标定方法因龙虾眼光学器件微通道数量巨大无法逐个进行标定的困境，能够大幅缩短标定工作所需的时间。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于X射线聚焦图像的龙虾眼光学器件标定方法，抽样选取龙虾眼光学器件的光轴，在该方向进行试验获得X射线聚焦图像，根据图像信息求解龙虾眼光学器件中参与成像部分的结构特征参数，抽样选取足够多的光轴获得龙虾眼光学器件整体的结构特征参数，将其与理论设计值进行对比可以实现对龙虾眼光学器件的标定。

进一步的，求解龙虾眼光学器件中参与成像部分的结构特征参数的方法具体包括以下步骤：

(1)将龙虾眼光学器件微通道内壁的结构特征参数化为位置和角度的数学模型；

(2)对模型参数赋予高斯分布，其均值为结构特征的理论设计值，标准差用于表示微通道内壁的缺陷程度；

(3)基于光线追迹方法，模拟当模型具有不同标准差时龙虾眼光学器件的成像情况；

(4)建立模型标准差与模拟图像的能量集中度、峰平比和十字臂宽度之间的关联；