针对ASO-S/HXI光栅摆放角分布的测试与分析

发布时间：2021-02-25 21:52

　　先进天基太阳天文台（ASO-S）卫星的3大载荷之一硬X射线成像仪（Hard X-ray Imager, HXI）是一套基于傅立叶变换调制成像技术的望远镜.它利用91组不同摆放角和节距的光栅子准直器排列摆布,获得45个基于空间调制的傅立叶变换对,重建太阳耀斑源30–200 keV的硬X射线像,最高分辨率可达3.1′′.在光栅节距已经确定的前提下,它的摆放角分布仍会影响成像质量.通过对HXI仪器傅立叶分量μν分布与点扩散函数（PSF）的空间演化关系分析研究,寻求HXI光栅摆放角的最优分布.其结果将作为改进HXI仪器设计和开发相应科学分析软件的依据. 

【文章来源】：天文学报. 2020,61(04)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

HXI理想准直器光栅的透过率,红线和蓝线分别对应余弦和正弦准直器随入射角度变化的透过率.

根据当前设计,HXI由3台结构上独立的单机组成:准直器、量能器以及电控箱,如图1所示.准直器和量能器一起安装在卫星平台舱外的载荷光学基准板上.电控箱则安装在卫星平台舱内,通过电缆一方面连接准直器和量能器,另一方面与卫星平台进行通讯.HXI准直器包括承力框架、准直器光栅阵列和指向镜系统3部分,主要完成X射线光子流量调制、太阳指向测量和准直器自身形变测量的功能.固定在钛合金框架结构前后两端、间距约为1.2 m的两块基板上分别提供了99个阵列安装位置,其中91个用于安装子准直器光栅对(其中88个相位差为90?的子准直器组成44个正余弦傅立叶分量,3个相位差为120?的子准直器组成一个傅立叶分量),5个用于安装指向镜系统(前板中配置3个毛玻璃、入射窗和指向镜镜头,后板中配置2个指向镜相机电控盒),剩余3个位置为全敞开状态,用于配合量能器上对应的总流量探测探头.91个子准直器光栅对具有不同的节距和摆放角,对X射线的调制共形成45个傅立叶分量.

图2为HXI准直器的成像原理示意图.可以看到,当X射线光子照射HXI溴化镧探测器时,一部分光子透过光栅间的狭缝进入探测器,一部分光子由于光栅的阻挡而无法被探测器探测到.随着光子入射方向(α)的改变,它们在探测器上的透过率将会发生变化.如果准直器光栅中狭板宽(d1)与狭缝宽(d2)相等,光栅节距p=d1+d2,那么理想光栅(即光栅厚度为0,且能够完全吸收X射线)的透过率将呈现完美的周期性三角波,其值在0–0.5之间变化[16–17].而在非理想情形下,透过率还与光子能量、入射方向以及光栅节距、厚度等有关,本文对此不作深入讨论.理想光栅的透过率T(?)与光子入射角成线性关系的三角周期函数,其形式如图3所示,对其进行傅立叶级数展开,可以得到如下形式[18]:

【参考文献】：
期刊论文
[1]空间太阳硬X射线成像仪量能器读出电子学设计[J]. 张岩,郭建华,张永强.  天文学报. 2019(05)
[2]刘力:创意设计为建筑增添价值[J]. 赵敏,刘力.  建筑知识. 2013(07)
[3]太阳硬X射线成像望远镜模拟研究[J]. 滕藤,伍健,常进.  天文学报. 2011(04)



本文编号：3051630