[发明专利]一种高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构

权利要求书

1.一种高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：包括开放式旋转双曲面镜、开放式旋转椭球面镜、成像探测器和成像物平面；建立光学结构的方法如下：建立空间直角坐标系，将开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜置于空间直角坐标系的第八象限，调节开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜之间的角度，确定双曲面焦点和椭球面焦点的位置；双曲面焦点和椭球面焦点均位于空间直角坐标系的x轴上，成像物平面位于双曲面焦点处，成像探测器位于椭球面焦点处。

2.根据权利要求1所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜镜长均为5～200mm，镜宽均为2～20mm，面型精度rms值均为λ/10～λ/100，粗糙度均大于0.3nm。

3.根据权利要求2所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：空间分辨能力与垂轴像差呈负相关，垂轴像差表达式如下：

其中，σ是视场角，可以近似根据σ＝q/u计算得出，q是物方视场的垂轴距离，u是从物点至第一块反射镜中心的物距，K₁和K₂分别为拟合系数。

4.根据权利要求3所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：减小垂轴像差，实现高分辨率光学结构设计方法如下：扩大掠入射角、缩短镜长和增大物距。

5.根据权利要求4所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：集光效率与几何集光立体角呈正相关，几何集光立体角的计算方法如下：

其中，w是镜宽，掠入射角θ₀，L₁是镜长，u是从物点至开放式旋转双曲面镜或开放式旋转椭球面镜中心的物距，进一步得出，开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜反射率的有效集光立体角的表达式如下：

其中，η₁和η₂分别是开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜的反射率。

6.根据权利要求5所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：提升有效集光立体角的设计方法如下：扩大镜长和镜宽、提升掠入射角度、提升镜面反射率和减小物距。

7.根据权利要求6所述的高分辨率高集光效率的X射线显微成像光学结构，其特征在于：采用弹性发射加工、离子束抛光光学加工技术制备开放式旋转双曲面镜和开放式旋转椭球面镜。