90年代多层膜软X射线反射镜的发展状况与未来动向

1　引言　　多层膜软 X射线反射镜简单地说是从E.Spiller开始 ,由 T.W.Barbee,Jr,A.V.Vinogradov,J.H.Underwood等人建立的基础 ,后来又有众多研究人员加入到此多层膜软 X射线反射镜的研究和应用研究中 ,不仅实现了反射镜的高品质化 ,而且还将其应用于分光、聚光、X射线望远镜、X射线显微镜、X射线激光器、激光核聚变等离子体观察、X射线缩小曝光 (极紫外光刻 )等 ,还开发了用于 X射线光束分离器、多层膜衍射光栅、超级反射镜、软 X射线偏光子等的元件 ,并取得了一定成果 ,到了 2 0世纪 90年代 ,多层膜软 X射线反射镜的品质 ,尤其…     

圆锥近似Wolter-I型X射线望远镜用柱面反射镜面形误差检测方法

基于热弯玻璃的圆锥近似Wolter-I型X射线聚焦望远镜采用在凸柱面镜模具上热弯超薄玻璃的反射镜片制作方式,柱面镜低频面形误差和中频波纹度是影响望远镜聚焦性能的主要因素,因此高精度快速检测凹凸柱面镜中低频表面误差是研制中的关键技术。传统的柱面样板法无法检测超薄镜片,且只能检测对应样板半径的面形,检测效率低,无法满足要求。采用基于计算全息的零位补偿干涉检测法和激光扫描两种方法,对超光滑凸柱面模具和超薄凹柱面镜片进行快速定量检测,计算了两种检测方法的功率谱密度,通过表面的斜率误差拟合得到点扩散函数曲线和半功率直径。结果表明:两种方法都能够快速定量表征中低频表面误差对X射线望远镜角分辨率的影响,为提高反射镜制作精度和改善X射线望远镜聚焦性能提供了技术支撑。     

X射线空间观测站观察天体的X射线发射图像

外号为牛顿的新 X射线观察站在 2 0 0 0年 2月拍摄了它的首批照片 ,给出宇宙新景像。图像证实 X射线多反射镜飞船的 X射线望远镜以及其他仪器工作正常。初步研究显示几个天体的独特 X射线图像。1 999年 1 2月 1 0日欧洲空间局 (ESA)在法属圭亚那用亚丽安娜火箭发射 XMM卫星 ,并在一星期内使其进入工作轨道。欧洲的大学和工业界参与了该计划。XMM是欧洲迄今制造的最大科学卫星 ,长 1 0 m,重近 4T,装载迄今最大的 X射线望远镜。该卫星是欧洲空间局 Horizon2 0 0 0计划的第二个主要飞行任务和三个最近计划发射的国际 X射线观察站的第二…     

高分辨率X射线反射镜

X射线光学元件方面的进展，既有希望制造高分辨率的X射线扫描显微镜,也有希望使X射线望远镜的质量大大改进。设在纽约约克敦高处的国际商业机械公司的科学家们已制备出一种反射镜，它能反射大约10%的垂直入射的软X射线，波长范围从45埃至大约200埃。     

科技简讯

目前在太空有7个卡尔·蔡司厂开发与制作的光学装置和系统。1989年8月,为了测量星体的位置,曾发射了HIPPARCOS卫星(高精度视差测量卫星),该卫星以极高的精度(2/1000 arcsec)测量了110000个星体的位置及其自身的运动。1990年以来,德国的X射线卫星ROSAT,投入太空研究使用。它包括一个沃尔特X射线望远镜,其反射镜系统是由蔡司厂提供的。通过利用蔡司厂的特殊抛光技术,使反射镜的显微粗糙度达到小于0.2nm。在天文观测中,ROSAT卫星在宇宙空间发现了120000以上新的X射线光源。欧     

旋铸巨型麦哲伦望远镜的8．4m反射镜

2005年7月，亚里桑拿大学将启用旋转熔炉，开始为世界最大的地基望远镜生产8．4m直径反射镜。望远镜名为巨型麦哲伦望远镜（GMT），其主镜的设计为六个8．4m离轴反射镜环，和一个中心轴上反射镜，其分辨率为哈勃空间望远镜的10倍。     

X射线反射镜的加工

近年来,X射线聚光技术正应用于X射线蚀刻、微机械和各种分析领域.X射线光学系统的最大课题是研制具有亚纳米级表面粗糙度和亚微米形状精度的象差小的非球面反射镜.过去所使用的反射镜形状是柱面或者有两个曲率的圆环面,其缺点是象差大.本文以硬质脆性材料为对象,介绍大型、小象差的非轴对称、非球面离轴椭球的超精     

基于多元约束的小型软X射线偏振望远镜光学设计及优化

作为揭示物质在强磁场、强引力场中的行为方式以及天体辐射偏振产生原因的重要手段，X射线偏振探测在近40年来一直是高能天体物理的研究热点。小型软X射线天文偏振探测望远镜采用抛物面聚焦方式将X射线会聚至探测器处，通过在反射镜表面镀制多层膜实现高反射率和能量分辨。文中对小型天文偏振望远镜抛物面的两种空间布局方式，即中心环绕旋转式镜面布局和交叉对称式镜面布局进行了理论分析，构建了综合集光面积和制作难度的优化模型，基于多元约束方式进行了参数优化。结果显示，在系统口径受限、探测器有一定尺寸的实际应用环境中，参数优化后的交叉对称式镜面布局方案较常规中心环绕式设计更有优势，既能获得较大的集光面积，又能兼顾镜面加工的可行性。     

软X射线高反射率多层膜反射镜

日本松下技术研究所用准分子激光CVD工艺技术实现软X射线聚光用高反射率多层膜反射镜,这种反射镜是在硅基板上由钨(W)和硅(Si)交互沉积的多层膜(W/Si)构成椭圆柱面反射镜(尺寸:55×55mm~2,短半径60mm),(图1).多层膜的各层,在基板纵剖面内的膜厚是不同的.该椭圆形反射镜能把点光源发出的软X射线聚成光束.所发出的两条光线能聚焦成一点.     

硬X射线用的层叠式波带板

随着同步辐射(SR)光的出现，期待着X射线的微光束技术。波带板(以下简称ZP)是X射线聚光器件之一，目前来说，它能形成最微细的光束。因此．作为软X射线显微镜的透镜而被广泛使用。ZP是以利用衍射现象的聚光器件，是对入射X射线透明和不透明的同心圆环交替重叠几层的平板(见图1(C))。     

硬X射线光学系统和图像记录的现状及未来

在硬X射线区(10～100keV),单层反射镜的总外反射对掠入射光学件不再有用,而多层的布拉格反射在此区域则较有利。最近有一台用多层反射镜制造的硬X射线望远镜在进行试验,拟实用于24～36keV区。其聚焦像用新研制的位置敏感CdZnTe固体探测器测量。硬X射线光学系统的进一步发展正在进行,以便将能量范围扩展至100eV,并改进图像分辨率。这些发展可能在硬X射线区打开新的研究领域。     

美科学家设计出高分辨率X射线望远镜

美国科学家设计出一种新型X射线望远镜,其分辨率可望达到目前普通X射线望远镜的上百万倍.这将使天文学家能够清晰地观测到太阳系附近的恒星,甚至拍摄到黑洞的照片.美国宇航局发表的新闻公报说,这种X射线望远镜是使用X射线干涉测量技术,利用多个小型X射线望远镜来构成一个观测系统,以达到大型望远镜的观测效果.该局和美国科罗拉多大学的科学家已经用新技术设计出一个小型样镜,并在真空罐中进行了试验,取得的结果是目前普通X射     

美架设世界上最大的天文望远镜

美国科技人员正在夏威夷的凯克天文台架设一座世界上最大的天文望远镜。这座天文望远镜共有36个玻璃反射镜,每个约重363kg,它们将于1991年下半年安装完毕。这座望远镜的聚光能力将比帕洛     

用激光脉冲列研制X射线显微镜

1．前言生物体内的水分，比碳、氮、氧和钙等元素对波长在2．3～4．4um的水窗X射线吸收更弱，因此可以在含水分的情况下，利用水窗波段的X射线对生物体内上述轻元素的空间分布情况进行观察。本文介绍观察生物体样品X射线显微镜的预备实验。2.实验装置实验装置大致分为三部分：产生激光脉冲列的激光器，X射线产生装置和图像处理系统。激光器以外的装置概图如图1所示。Nd：YAG激光脉冲由反射镜、光束分束器等形成脉冲列，经倍频后照射Mo（钥）靶。由波长0．53tim、脉宽为100ps、脉冲间限为3O0ps的出个脉冲，总共IJ的激光照射靶时就产生X…     

月球望远镜的液体镜

汞的冰点为-38℃，将其放入圆形容器中并匀速旋转，使其保持抛物面形状，就制作成了一面液体反射镜，反射率达到80％。与传统玻璃反射镜相比，液体镜非常轻，成本低，便于长途运输，已经广泛用于地面望远镜中。然而由于受到大气分子和人造光源的影响地面望远镜的成像能力有很大的局限性。     

非传统材料制成的光学反射镜

在过去的一个世纪里,光学望远镜只是沿着建造反射镜系统的道路来发展的,直到现在,玻璃和以玻璃为基础的晶体材料在反射望远镜的制作过程中起着重要的作用,因此我们称之为传统光学材料.     

空间望远镜光学系统中的轻型反射镜

本文概述了空间望远镜中的被动式轻型反射镜制造技术，它标志了空间望远镜制造技术的最新进展。反射镜采用非传统材料一碳化硅，使大于3米直径的反射镜达到衍射极限的质量成为可能。     

液体反射镜

虽然液体反射望远镜的设想对一般人可能是新的,但对天文学界并非是如此。事实上这种设想已经存在约一个多世纪，并有R. W. Wood文献纪录的尝试。他制作了一台50 cm的液体反射镜，并于1908年得到了星体的轨迹。     

Mo/B4C多层膜界面热稳定性的TEM研究

软Ｘ射线光学多层膜反射镜应用于Ｘ射线激光、Ｘ射线显微镜、望远镜、Ｘ射线曝光机，同步辐射引出装置等，作为关键部件。这种多层膜由高原子序数和低原子序数的两种材料交替沉积堆垛而成。可看作间距纳米量级的一维晶体。目前Ｍｏ／Ｓｉ多层膜应用在波长为１３ｎｍ左右，...     

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.