龙虾眼型X射线成像系统设计与仿真

发布时间：2021-08-25 09:39

　　龙虾眼光学系统能够在高能X射线波段实现大视场、高集光效率成像,在天文、安检等领域具有重要的应用。围绕有限远物距、高集光效率的高能X射线成像需求,开展了Schmidt型龙虾眼成像系统的设计与仿真研究。构建了Schmidt型龙虾眼光学系统的设计与成像仿真模型,研究了放大倍率、焦距、光学元件厚度及间距等对系统集光效率的影响,分析了物像关系与像散的关联。在此基础上,设计了高集光效率、高分辨率的Schmidt型龙虾眼光学系统,通过实验检验了系统成像性能,为高性能X射线成像光学系统的研制提供了一种有效的方法。 

【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

龙虾眼光学系统成像原理

为解决像散的问题，第2组物镜的焦距需要比第1组物镜小一些，以保证前后两组物镜的像面互相重合。根据龙虾眼物镜的设计，物距u1=1 m，像距v1=500 mm，将第2组物镜紧贴第1组物镜出瞳面放置，因此第2组物镜的物距u2=1.1 m，像距为v2=400mm。根据龙虾眼光学系统物像公式:式中，f=R/2。将第2组物镜的物像距代入式(10)，得到R2=1.26 m，经过优化的物镜物像关系示意图如图3所示，结构参数见表4。通过调整两个物镜的焦距解决像散问题的方法，会导致子午面与弧矢面内的放大率不一致。根据式(4)，第1组物镜对应的子午方向的横向放大率为0.5，而第2组物镜对应的弧矢方向的横向放大率为0.36。

式中，f=R/2。将第2组物镜的物像距代入式(10)，得到R2=1.26 m，经过优化的物镜物像关系示意图如图3所示，结构参数见表4。通过调整两个物镜的焦距解决像散问题的方法，会导致子午面与弧矢面内的放大率不一致。根据式(4)，第1组物镜对应的子午方向的横向放大率为0.5，而第2组物镜对应的弧矢方向的横向放大率为0.36。图4所示为经过优化的物镜模拟结果。由图4可见，与由两个完全相同的物镜组成的龙虾眼光学系统相比，像散得到了明显的改善，中央亮斑的尺寸也更小，对比度更清晰。

【参考文献】：
期刊论文
[1]毛细管X光透镜聚焦的微束能量色散X射线衍射分析的研究[J]. 段泽明,姜其立,刘俊,潘秋丽,程琳.  光学学报. 2018(12)



本文编号：3361875