单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜的分辨率模型

１ 单层膜 Ｋ Ｂ显 微 镜 初 始 结 构
Ｋ 显 微 镜 由 两 块 正 交 放 置 的掠 入 射 球 面 或 柱 面 反 射 镜 构 Ｂ 成 ， ］ 分别在 子午 和弧矢方 向上 实现 聚焦 ， 正 了单 块球 面反射 镜 在 校 掠 入射情 况下严 重 的像 散 ， 光路 结 构如 图 １ 示 。根 据 Ｃ ｄ ｉｇｏ 所 ｏ ｄｎ ｔ ｎ 公式 ， ＫＢ显微 镜 的子 午方 向和弧 矢方 向 的成像 关 系为
本文在计算kb显微镜系统几何像差的基础上分析了衍射效应光学表面质量对像面弥散斑的影响构建了综合各种因素的空间分辨率模型并通过kb显微镜的显微镜初始结构fig1schematicofthekbmicroscopeopticalassembly1kb显微镜光路结构kb显微镜由两块正交放置的掠入射球面或柱面反射镜构分别在子午和弧矢方向上实现聚焦校正了单块球面反射镜在掠入射情况下严重的像散光路结构如图所示
第２ ０卷第 １ １期
２０ ０ ８年 Ｉ １月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ Ｇ ＰＡ ＲＴ Ｉ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ１ ２ ． ０，ＮＯ １ ．１
Ｎ ｏ ．， ２ ０ ｖ ０ ８
文章 编 号 ： １ ０ ３ ２ ２ ０ ） １１ ７ — ５ ０ １４ ２ （ ０ ８ ｌ ８ ２０
单层 膜 Ｋｉ ｐ ｔｉｋＢ ｅ 显 微 镜 的分 辨率 模 型 ｒ ａｒｃ — ａ ｚ ｋ
伊圣振， 穆宝忠， 王 新， 黄圣铃， 王 占山
（ 同济 大 学 精 密光 学 工 程 技 术 研 究所 ，上 海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２
摘 要 ： 分 析 了几 何 像 差 、 射 效 应 和 光 学 加 工 精 度 等 因 素 对 不 同 工 作 能 点 的 单 层 膜 Ｋｉ ｐ ｔｃ～ ａｚ 衍 ｒ ａｒ ｋＢ ｅ ｋ ｉ
由公式 （ ） （ ） １ 和 ２ 确定 ＫＢ显 微镜 的初 始结构 参数 见表 １ 其 中 Ｍ 为放 大倍 数 。 ，
第 １ １期
伊 圣 振 等 ：单 层 膜 Ｋｉ ｐｔｉ — ａｚ 微 镜 的 分 辨 率 模 型 ｒ ａｒ ｋＢ ｅ 显 ｋ ｃ
全外 反射 的临界 角与 工作 波长成 正 比， 因此 对 于不 同工 作 波 长 的 ＫＢ系统 ， 选 择 的掠 入 射 角度 ０ 可 与 是不 同 的。本文 所用 ＫＢ显 微镜 采用 的单 层膜 材料 是 Ｉ， ｒ厚度 ２ ｍ， 于 ８ｋ Ｖ 能 点 （ 长 ０ １ ４ｎ ， ０ｎ 对 ｅ 波 ． ５ ｍ） 临界 角 － ０ ６ １ ， ． ０ 工作 掠入 射角度 可选 择 为 ０ 一Ｏ ４ ６ ｏ ０ —０ ４ ６５ ， 算 得 到其 反 射 率 约 为 ８ ％Ⅲ 。对 于 ０ ． ２ 及 ２ ． ７ 。计 ０
子午 方 向
１ “＋ １ （ ／ ／ ＋ ２ ）＝ ／ ｉＯ ｄ ＝ Ｒｓｎ １ ＝２ （） １
弧矢 方 向
＊ 收 稿 日期 ：０ ８ ０ ｌ ２０ —８１ ； 修 订 日期 ：０ ８ １ ０ ２ ０ — ０ １ 基 金 项 目 ： 家高 技 术 发 展 计 划项 ！ 国 Ｐ ｌ 作 者 简 介 ： 圣振 （９ ４ ） 男 ． 东 巨野 人 ， 士 研 究 生 ， 伊 １８～ ， 山 硕 主要 从 事 ｘ射 线 成 像 研 究 ；ｙｓ ｅｇｈ ｎ １ ３ Ｃｒ。 ｉ ｎ ｚ ｅ＠ ６ ．Ｏ ｈ ｎ 通 信 作 者 ： 宝忠 ，ｒｕ ｚ ｏ ｇｉｅ ｕ Ｃ． 穆 ｎ ｂ ＠ｔ ｎ ｊ ｄ ． Ｄ ． 。
ｘ射线 Ｋｉ ｐ ｔｉ — ａｚ ｒ ａｒ ｋＢ ｅ 显微 镜 （ Ｂ显 微镜 ） ｋ ｃ Ｋ 是惯性 约 束 聚变 （Ｃ ） 究 的重要 诊 断设 备 ， 功应 用于 美 ＩＦ 研 成 国 ＯＭＥ Ａ， Ｇ ＮＯＶＡ 等装置 ｕ ｊ 。在 内爆诊 断实验 中， ＫＢ显 微镜 的空 间分 辨 能力 是表 征 其成 像性 能 的关 键 指 标 。 由于 ＫＢ显微 镜是基 于 Ｘ射线掠 入射 反射式 成像 原理 ， ］ 因此 其 轴外 像差 很 大 ， 质 受视 场影 响 明显 ， 像 通 常 以空 间分 辨率 随视场 的变化 作为 ＫＢ显微镜 像 质评价 的标 准 。ＫＢ显微 镜 的理 论分 辨 率通 常 由几 何 光线 追
低能 Ｘ射线 ， Ｅ一１ ２ｋ Ｖ，０ｎ 厚 Ｉ 膜 的全外 反射 临界 角 ０＝ ３ ３ 。此 时 Ｋ 如 ． ｅ ２ ｍ ｒ ＝ ． ４ ， ＝ Ｂ显微 镜 的工 作 掠入 射 角度
的选取 范 围也较 大 ， 作掠 入射 角度 可 选择 为 ０ 一 １ ２ ０Ｏ 和 ０ ＝１ ２ ０５ ， 算 得 到其 反射 率 约 为 ８ 工 ． ０ 。 ２ ． ０ 。计 ｏ 。
显 微 镜 成 像 质 量 的 影 响 ， 建 了该 显 微 镜 的 均方 根空 间分 辨 率 模 型 ， Ｉ 单 层 膜 ＫＢ显 微 镜 获 得 了 ８ｋ Ｙ能 量 构 用 ｒ ｅ
的 ｘ 射 线 成像 结 果 ， 中 心 视 场 的 分辨 率 约 为 ２ ｍ， Ｏ ｍ 视 场 的 分 辨 率优 于 ５／ 其 ±５ ｚ 实 验 结 果 与 分 率 模 ｍ。
型 的对 比表 明 ， 中心 视 场 的分 辨 率 受 球 差 、 射 效 应 和 反 射 镜 加 工 精 度 的 综 合 影 响 ， 缘 视 场 的分 辨 率 主 要 由 衍 边
系统 的几 何 像 差 决 定 。
关 键 词 ： Ｋｉ ｐｔｉ — ａｚ 微 镜 ； 空 间分 辨 率 ； 单层 膜 ； 视场 ｒ ａｒ ｋＢ ｅ 显 ｋ ｃ 中 图分 类 号 ： ０４ ４ １ ３ ． 文献标志码 ： Ａ
迹 的方式 获得 ， 与实 际值存 在一定 的偏差 ， 中心视 场处尤其 明显 ｌ 一致使 光学设 计结果 难 以准确反 映 系统 但 在 ４ ， ～ 的实 际性能 。本 文在计算 Ｋ Ｂ显微镜 系统几何 像差 的基 础上 ， 析 了衍 射效 应 、 学表 面质量 对像 面 弥散斑 的 分 光
影响， 构建 了综合 各种 因素 的空间分 辨率模 型 ， 通过 ＫＢ显微 镜 的 ｘ射线 成像 实验对 该模 型进行 了验证 。 并