KBA X射线显微镜的像差及成像质量分析

论文摘要

近年来,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射线成像技术迅速发展。X射线在介质中被强烈地吸收,再加上介质的折射率在X射线波段略小于1,这些因素给X射线成像增加了很多难度,常规的成像方法难以适应X射线波段。目前多采用掠入射反射成像和编码孔径成像方法。本文详细地论述了我们根据使用要求所设计的非共轴掠入射反射成像KBA X射线显微镜系统。鉴于KBA显微镜系统结构的特殊性,一般的光学设计CAD软件难以适应,我们编写了适用于KBA显微镜系统的光路计算程序,并利用这个程序进行了大量的光路计算。本文从光学设计的角度出发,在KBA显微镜的结构设计、像差分析、成像质量评价和误差分析等方面做了深入的研究和分析,并提供了大量的数据,这些数据是分析KBA显微镜系统的合理性及系统加工和装调的可靠依据。从分析的结果来看,所设计的KBA X射线显微镜是一个消像散的系统,但存在球差,慧差。在2mm视场的范围内,分辨率可以达到5～7μm,4mm视场内的分辨率优于25～30μm,符合使用要求。

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Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 掠入射X射线成像系统

1.2.1 KB结构

1.2.2 Wolter系统

1.3 本文选题背景及意义

2 KBA显微镜原理

2.1 KBA显微镜结构

2.2 双镜结构的作用

2.2.1 单球面反射镜成像特性

2.2.2 双镜的成像特性

2.3 掠入射角的选取

2.3.1 掠入射角对反射率的影响

2.3.2 消像散考虑

3 KBA显微镜像差分析

3.1 光路计算

3.1.1 共轴球面折射系统光路计算

3.1.2 KBA显微镜光路计算

3.2 像散

3.3 视场倾斜

3.4 球差

3.5 慧差

4 KBA显微镜成像质量评价

4.1 点列图分析

4.2 调制传递函数分析

5 KBA显微镜系统参数误差分析

5.1 KBA显微镜系统参数对成像的影响

5.1.1 物距对成像的影响

5.1.2 离焦对成像的影响

5.1.3 曲率半径对成像质量的影响

5.1.4 双镜夹角对成像质量的影响

5.1.5 掠入射角对成像的影响

5.2 公差

5.3 小结

6 总结

参考文献

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