光学散射法表面特征的测量与分析

光学表面评价和检测对光学研究，尤其是短波段光学研究具有重要的意义。介绍了短波段掠入射表面散射线性模型，并根据这个理论，建立了软X射线掠入射表面逆散射模型。利用这个数学模型对由软X射线反射率计测得的数据进行计算，得到通过散射测量所获得的样品表面特征值，所测结果与WYKO测量结果吻合。测量结果表明：掠入射软X射线光学散射法能够较为精确地计算出光滑表面粗糙度和表面自相关函数，可以很直观地反应出光学表面形貌特征。     

光学散射法表面特征的测量与分析*

光学表面评价和检测对光学研究, 尤其是短波段光学研究具有重要的意义。介绍了短波段掠入射表面散射线性模型, 并根据这个理论, 建立了软X 射线掠入射表面逆散射模型。利用这个数学模型对由软X 射线反射率计测得的数据进行计算, 得到通过散射测量所获得的样品表面特征值, 所测结果与WYKO 测量结果吻合。测量结果表明: 掠入射软X 射线光学散射法能够较为精确地计算出光滑表面粗糙度和表面自相关函数, 可以很直观地反应出光学表面形貌特征。     

同步辐射软X射线束线单色器

在同步辐射装置上，需要建立大量光束线，满足不同实验的要求，束线单色器就是光束线的核心。随着光栅理论和束线光学研究的不断深入，束线单色器得到不断发展，本文只就广泛应用于同步辐射装置中的几种软X波段掠入射束线单色器进行介绍，并结合当前工作，介绍两种正在研制的掠入射软X射线束线单色器。     

用聚毛细光学元件聚焦和准直X射线

用聚毛细光学元件聚焦和准直Ｘ射线Ｘ射线光学元件的发展始终是挑战性的。在Ｘ射线波长，多数材料的折射率接近１，而由菲汉耳方程决定的反射系数也小，除非使用掠入射结构。因此，不论是普通折射光学元件还是反射光学元件都不适合多数应用。甚至专为Ｘ射线应用发展的掠入...     

用于ICF实验的轴对称掠入射软X射线显微镜中的光学系统

简单叙述了几种可用于ICF实验研究的掠入射软X射线显微镜的主镜结构 ,详细介绍了WolterⅠ型轴对称掠入射软X射线显微镜的成像原理、系统的主镜参数以及系统中用到的观察瞄准系统的光学方案。     

锶掺杂钛酸钡陶瓷介电材料表面的掠出射角X射线能谱微分析

在前期工作中，我们对掠出射角X射线能谱微分析的方法和机理进行了研究。在此基础上，本文采用此方法对锶掺杂钛酸钡陶瓷介电材料的表面及基体相中锶的含量进行了研究。结果表明，在一定掺杂比的工艺中，陶瓷表面锶的含量比体相中的小，这就为掺杂陶瓷材料的研究提供了新数据，同时也证明了在通常的X射线微区分析设备上，掠出射角X射线能谱微分析方法有较高的表面灵敏度。     

早期的X射线光学——Albert V.Baez访谈摘录

1895年Roentgen发现X射线后,人们很快便知道了X射线的穿透性.但首先演示X射线可在掠入射下反射的是ArthurCompton.他因X射线散射获诺贝尔奖.此后,Baez在Kirrpatrick指导下开始了X射线在不同表面上反射的研究.理论上,入射于高原子序数材料表面时允许有较大掠入射角.于是,他们镀制了Ag、Au反射镜.确实在不同的表面上获得了X射线的反射.1922年前后,Arthur Compton有关论文     

用于X射线聚焦和准直的多细管式光学元件

X射线光学系统的发展总是遇到难以解决的问题.在X射线波段,对大多数材料的折射率接近1.根据费涅耳方程,X射线反射系数很小,仅在掠入射光学系统,X射线反射系数较大.因此,既不像普通的折光学系统也不像普通的反射光学系统可用于很多应用领域.甚至为X射线波段专设计的掠入射光学系统在技术是相当难实现的.多细管式光学元件可代替以往的光学元件用于X射线聚焦和准直.这种光学元件比其他方法有很多优点.     

KBA显微成像系统程序设计与模拟

近20年来,由于X射线光刻技术、空间技术以及激光引爆的惯性约束聚变(ICF)的过程诊断等的需求,X射线成像技术获得迅速发展.但是,由于常规的成像方法难以适应X射线波段,目前大多采用掠入射反射成像和编码孔径成像方法.KBA显微镜为掠入射非共轴X射线反射成像系统,而且四块反射镜是空间分布的,前两块反射镜和后两块反射镜之间并不是严格互相垂直的,这给像质分析带来相当大的困难.通常的光学CAD软件难于适应这种光学系统.因此设计了掠入射非共轴反射成像的KBA显微镜成像系统程序,并用该程序分析了该系统的综合误差. 物距公差为-0.4～+1 mm,掠入射角公差在-8″～0,双反射镜公差在-20″～0,弥散斑的变化在允许的范围内.     

采用成像系统的X射线显微镜

在X射线领域中，由于折射率接近1，而且做不出相当于可见区域中的折射型透镜那样的镜头；所以到目前为止仍未能得到赶上光学显微镜分辨率的显微镜图像。技术的进步使人们克服了原理性的难关，制造出在X射线领域也可成像的元件，在软X射线领域中(波长1～10nm)已超过了光学显微镜的分辨率。     

超低空状态下海面激光散射特性测试与分析

在海上使用的超低空雷达设计中,非常有必要了解不同海情下的海面激光散射特性。针对设计需求,在实验室内通过人工造波模拟海况,解决了实际海环境测试的困难,实现海面激光散射影响因素的定量控制。通过激光散射测试系统,获取各种状态和不同波束照射角情况下的近场激光散射数据,经过统计分析给出了规则正弦波海面和不规则(P-M谱)海面的激光散射特性。海面激光散射与漫反射板散射差异较大,海面散射以表面镜像散射分量为主。激光散射回波起伏随海表面波形空间波长而变化;散射回波大小随擦地角增大而增大;在固定的擦地角时,海情越高相应散射回波越强;当擦地角足够大时,散射回波大小随海情变化不大。     

波长为1.03nm的掠入射多层膜反射镜的设计

在软x射线短波段1.03nm处的掠入射多层膜反射镜的设计中，本文提出了一种理论设计的修改方法。该方法考虑了基底，膜层界面间的均方根粗糙度与反射率的影响，对界面的数学描述源于D.G.Sterns的散射理论。设计结果表明：要在1.03nm处制做较高反射率（10%）的掠入射多层膜反射镜，基底粗糙度小于0.56nm即可，使用超精加工的粗糙度为0.5nm的基片作为基底，沉积了多层膜反射镜后，其反射率结果是10%，与修改方法结果一致。     

各向异性粗糙海面对掠入射激光的散射特性研究

针对目前粗糙海面的激光散射场模型并不适用于激光束掠入射的情况以及忽略风速的影响,基于Cox-Munk模型及基尔霍夫近似（KA）模拟各向异性粗糙海面,建立海面对掠入射激光束的方向反射率分布模型,仿真分析了方向反射率随风速、风向、入射角、入射方位角、反射角、反射方位角的变化规律,并通过水池实验进行了验证。结果表明:粗糙海面对激光束的散射能量主要分布在以被照射海面为顶点的圆锥形角空域,此空域角方向位于镜面反射方向附近,且随着风速的增加,空域角逐渐变大,对于掠入射的激光束,由于海浪的遮蔽效应,空域角方向会偏离镜面方向。该模型可以为激光半主动制导导弹对海上小目标射击研究以及利用激光束照射粗糙海面布设激光诱饵研究提供一定理论依据。     

改进的一维时变海面模型及其分数阶功率谱研究

该文针对经典双尺度海面模型不能有效分析高海况和低掠射角条件下的非Bragg散射问题,在模型中引入调频率描述多普勒频率的变化,提出了一种更符合工程实际的1维时变海面散射模型。然后,通过计算改进模型的海面平均散射功率,得到了时变海面的角度散射特性。其次,研究了改进模型的分数阶功率谱(FPS)特性,得出在分数阶Fourier变换(FRFT)域,海面散射信号的功率谱由多分量冲激信号组成,其在FRFT域的位置可用于估计模型的频率参数。最后,采用X波段实测海面回波数据对改进模型进行验证,并讨论了入射波长和变换角对FPS的影响,仿真结果表明该模型适合分析和提取时变海面回波的频率变化及多普勒频移。     

Overview： Electromagnetic Scattering from Ocean Surface

Understanding the sea surface scattering process is very important in the development of models to detect the target above or under the surface. In this paper, both the analytical and the numerical methods applied in sea surface scattering are summarized. Some important problems concerned in this field are discussed. For numerical study, edge effect brings artificial nonrealistic scattering and therefore must be suppressed. Different edge treatment methods are compared in this paper. Scattering of breaking wave surface at very low grazing angle always needs more attentions than other scattering problems. Some numerical results show the existence of the special phenomena at very low grazing angle, for example, the ＂sea spikes＂ and the Doppler splitting.     

数值模拟低掠角入射海面与船目标的双站散射

为研究风驱粗糙海面上有船目标时的双站散射,提出了一种结合广义前后的迭代方法（GFBM）与谱加速算法（SAA）快速求解双站散射的Monte Carlo数值方法,计算了在TE、TM锥形波低掠角入射在一维Pierson-Moskowitz谱粗糙导体海面以及船目标存在时的双站散射,数值模拟了在低掠角入射条件下,包含多次散射传播的粗糙海面与目标的双站散射与极化、频率、视角和海面风速等参数的关系。     

考虑曲率修正效应时粗糙面电磁散射的微扰法

本文在分析传统粗糙面电磁散射微扰法的基础上,给出了一种新的考虑曲率修正效应的微扰法,解决了传统微扰法计算掠入射散射时的误差问题.文中同时采用传统微扰法和考虑曲率修正效应的微扰法对实际粗糙面的后向散射截面做了计算,并与有关实验测量结果做了比较,结果表明无论是中、小角度入射,还是掠入射,采用考虑曲率修正效应的微扰法的计算是准确的.     

Volterra Approximation for Low Grazing Angle Shadowing on Smooth Ocean-Like Surfaces

A new mathematical and numerical technique has been developed for calculating the electromagnetic current on smooth one-dimensional perfectly conducting surfaces for low grazing angles; the surfaces can have large vertical displacements compared with the incident wavelength, resulting in considerable shadowing. The new technique, which is based on approximating the usual Fredholm integral equation for the surface current by a Volterra equation, is highly accurate with the boundary conditions typically satisfied with errors of less than 1% for X-band (3 cm wavelength) at a 5-degree grazing angle     

Bistatic scattering from rough dielectric soil surface with a conducting object partially buried by using the GFBM/SAA method

A hybrid approach of the generalized forward-backward method (GFBM) with spectral accelerate algorithm (SAA) and Monte Carlo method is developed in this paper. It is applied to numerical simulation of bistatic scattering from one-dimensional arbitrary dielectric constant soil surface with a conducting object partially buried under the horizontal and vertical tapered wave incident at low grazing angle. The energy conservation is used to valuate accuracy of the GFBM/SAA. Numerical simulations of bistatic scattering at low grazing angle are discussed in this paper.