本发明实施例公开了一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法。该软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法通过设定的检测光路和计算方法，间接地进行软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测，具有检测难度系数低且提高软X射线掠入射望远镜的研制效率优点。
1.一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：步骤S1：基于可见光波段的角分辨率检测光路系统，对软X射线掠入射望远镜进行成像检测，获得可见光波段的分辨率测试靶像；
步骤S2：根据衍射光学原理获得用于计算软X射线掠入射望远镜在可见光波段和工作波段的衍射点扩散函数，再采用图像复原方法从所述可见光波段的分辨率测试靶像中去除孔径衍射效应，获得分辨率测试靶的几何像；所述图像复原方法为将所述可见光波段的分辨率测试靶像与所述可见光波段的衍射点扩散函数进行多次迭代的反卷积运算；
步骤S3：采用表面轮廓仪测量望远镜的掠入射反射镜的表面功率谱密度，并基于所述表面功率谱密度和表面散射理论计算获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数；其中，所述步骤S3的具体过程包括：采用表面轮廓仪测量反射镜的表面功率谱密度，所述表面功率谱密度包括中低频成分和高频成分；
采用一个高斯函数、两个洛伦兹函数与一个K相关函数之和对所述表面功率谱密度进行拟合，获得表面功率谱密度的表达式；
对所述表面功率谱密度的表达式进行傅里叶变换，获得所述反射镜的表面自协方差函数；
根据所述反射镜的表面自协方差函数，利用表面散射理论计算获得反射镜的双向反射分布函数；
根据所述反射镜的双向反射分布函数，在Zemax中建立软X射线掠入射望远镜的散射模型，并通过非序列光线追迹获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数；
步骤S4：将所述分辨率测试靶的几何像、所述工作波段的衍射点扩散函数和所述工作波段的散射点扩散函数进行卷积运算，获得工作波段的分辨率测试靶像；
步骤S5：根据所述工作波段的分辨率测试靶像，获得能够相互分辨的线对，根据所述线对计算得到工作波段的角分辨率。
2.根据权利要求1所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述可见光波段的角分辨率检测光路系统包括：光源；
透镜，设置在所述光源的前方，用于对所述光源发射的光进行聚焦作用；
毛玻璃，设置在所述透镜的前方，用于使透过所述透镜的光束变得均匀；
窄带滤光片，设置在所述毛玻璃的前方，用于对透过所述毛玻璃的光束进行滤光以获得准单色光；
分辨率测试靶，设置在所述窄带滤光片的前方，所述分辨率测试靶被透过所述窄带滤光片的光束照亮，用于检测可见光波段的分辨率；
平行光管，用于接收透过所述分辨率测试靶上的光束并将所述光束平行化；
软X射线掠入射望远镜，设置在所述平行光管的前方，用于接收从所述平行光管中出射的光束并将所述光束进行会聚；
CCD探测器，设置在所述软X射线掠入射望远镜的前方，用于接收从所述软X射线掠入射望远镜角中出射的光束并形成可见光波段的分辨率测试靶像。
3.根据权利要求2所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述平行光管的焦距为3.75毫米，口径为250毫米，出射光的发散角度小于2″。
4.根据权利要求2所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述分辨率测试靶采用三条靶的分辨率测试靶。
5.根据权利要求2所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述CCD探测器的像元尺寸为6.5μm、像元数目为576×720。
6.根据权利要求2所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，所述光源采用钨灯。
7.根据权利要求1所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，采用均方误差判别法确定所述多次迭代的具体次数。
8.根据权利要求7所述的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法，其特征在于，将所述可见光波段的分辨率测试靶像与所述可见光波段的衍射点扩散函数的反卷积运算的结果与所述可见光波段的分辨率测试靶像进行均方误差计算，当所述均方误差保持不变时的迭代次数即为最终迭代次数。
一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及软X射线掠入射望远镜的技术领域，具体涉及一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法。
背景技术
[0002] 软X射线掠入射望远镜是进行空间天气预报的重要仪器。为保证软X射线掠入射望远镜在轨时能够获得清晰的观测图像，在发射升空之前，软X射线掠入射望远镜必须在地面进行角分辨率的检测。目前，软X射线掠入射望远镜的角分辨率检测都是在工作波段进行。这种方法需要建造庞大的检测设备，并且这种检测方法需要在真空中进行，这大大增加了软X射线掠入射望远镜的角分辨率的检测难度和成本。
[0003] 因此，针对现有的软X射线掠入射望远镜的角分辨率检测方法存在难度高且成本大的问题，本发明实施例提出一种间接但快速的软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法。
发明内容
[0004] 针对现有的软X射线掠入射望远镜的角分辨率检测方法存在难度高且成本大的问题，本发明实施例提出一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法。该检测方法通过设定的检测光路和计算方法，间接地进行软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测，具有检测难度系数低且提高软X射线掠入射望远镜的研制效率优点。
[0005] 本发明实施例中提供的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法的具体方案如下：一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法包括：步骤S1：基于可见光波段的角分辨率检测光路系统，对软X射线掠入射望远镜进行成像检测，获得可见光波段的分辨率测试靶像；步骤S2：根据衍射光学原理获得用于计算软X射线掠入射望远镜在可见光波段和工作波段的衍射点扩散函数，再采用图像复原方法从所述可见光波段的分辨率测试靶像中去除孔径衍射效应，获得分辨率测试靶的几何像；步骤S3：采用表面轮廓仪测量望远镜的掠入射反射镜的表面功率谱密度，并基于所述表面功率谱密度和表面散射理论计算获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数；步骤S4：将所述分辨率测试靶的几何像、所述工作波段的衍射点扩散函数和所述工作波段的散射点扩散函数进行卷积运算，获得工作波段的分辨率测试靶像；步骤S5：根据所述工作波段的分辨率测试靶像，获得能够相互分辨的线对，根据所述线对计算获得工作波段的角分辨率。
[0006] 优选地，所述可见光波段的角分辨率检测光路系统包括：光源；透镜，设置在所述光源的前方，用于对所述光源发射的光进行聚焦作用；毛玻璃，设置在所述透镜的前方，用于使透过所述透镜的光束变得均匀；窄带滤光片，设置在所述毛玻璃的前方，用于对透过所述毛玻璃的光束进行滤光以获得准单色光；分辨率测试靶，设置在所述窄带滤光片的前方，所述分辨率测试靶被透过所述窄带滤光片的光束照亮，用于检测可见光波段的分辨率；平行光管，用于接收透过从所述分辨率测试靶上的光束并将所述光束平行化；软X射线掠入射望远镜角，设置在所述平行光管的前方，用于接收从所述平行光管中出射的光束并将所述光束进行会聚；CCD探测器，设置在所述软X射线掠入射望远镜的前方，用于接收从所述软X射线掠入射望远镜中出射的光束并形成可见光波段的分辨率测试靶像。
[0007] 优选地，所述平行光管的焦距为3.75毫米，口径为250毫米，出射光的发散角度小于2″。
[0008] 优选地，所述分辨率测试靶采用三条靶的分辨率测试靶。
[0009] 优选地，所述CCD探测器的像元尺寸为6.5μm、像元数目为576×720。
[0010] 优选地，所述光源采用钨灯。
[0011] 优选地，所述步骤S2中的图像复原方法为将所述可见光波段的分辨率测试靶像与所述可见光波段的衍射点扩散函数进行多次迭代的反卷积运算。
[0012] 优选地，采用均方误差判别法确定所述多次迭代的具体次数。
[0013] 优选地，将所述可见光波段的分辨率测试靶像与所述可见光波段的衍射点扩散函数的反卷积运算的结果与所述可见光波段的分辨率测试靶像进行均方误差计算，当所述均方误差保持不变时的迭代次数即为最终迭代次数。
[0014] 优选地，所述步骤S3的具体过程包括：采用表面轮廓仪测量反射镜的表面功率谱密度，所述表面功率谱密度包括中低频成分和高频成分；采用一个高斯函数、两个洛伦兹函数与一个K相关函数之和对所述表面功率谱密度进行拟合，获得表面功率谱密度的表达式；对所述表面功率谱密度的表达式进行傅里叶变换，获得所述反射镜的表面自协方差函数；
根据所述反射镜的表面自协方差函数，利用表面散射理论计算获得反射镜的双向反射分布函数；根据所述反射镜的双向反射分布函数，在Zemax中建立软X射线掠入射望远镜的散射模型，并通过非序列光线追迹获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数。
[0015] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
[0016] 本发明实施例提出一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法。该软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法通过设定的检测光路和计算方法，间接地进行软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测，具有检测难度系数低且提高软X射线掠入射望远镜的研制效率优点。
附图说明
[0017] 图1为本发明实施例所提供的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法的流程示意图；
[0018] 图2为本发明实施例所提供的一种可见光波段的角分辨率检测光路系统的结构示意图；
[0019] 图3为图1所示实施例的步骤流程的另一种简化示意图。
[0020] 附图中标注说明：
[0021] 100、可见光波段的角分辨率检测光路系统 10、光源
[0022] 20、透镜 30、毛玻璃 40、滤光片
[0023] 50、分辨率测试靶 60、平行光管 80、CCD探测器
[0024] 70、软X射线掠入射望远镜
具体实施方式
[0025] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0026] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0027] 如图1所示，本发明实施例所提供的一种软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法的流程示意图。在该实施例中，软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法包括五个步骤，具体过程如下所述。
[0028] 步骤S1：基于可见光波段的角分辨率检测光路系统，对软X射线掠入射望远镜进行成像检测，获得可见光波段的分辨率测试靶像。如图2所示，本发明实施例所提供的一种可见光波段的角分辨率检测光路系统的结构示意图。可见光波段的角分辨率检测光路系统100包括：光源10，设置在光源10的前方且用于对光源10所发射的光进行聚焦作用的透镜
20，设置在透镜20的前方且用于对透过透镜20的光束进行均匀化的毛玻璃30，设置在毛玻璃30的前方且用于对透过毛玻璃30的光束进行滤光以获得准单色光的窄带滤光片40，设置在窄带滤光片40的前方且被透过窄带滤光片40的光束照亮，用于检测可见光波段的分辨率的分辨率测试靶50，用于接收透过分辨率测试靶50上的光束并将所述光束平行化的平行光管60，设置在平行光管60的前方且用于接收从平行光管60中出射的光束并将所述光束进行会聚的软X射线掠入射望远镜70，设置在软X射线掠入射望远镜70的前方且用于接收从软X射线掠入射望远镜70中出射的光束并形成可见光波段的分辨率测试靶像的CCD探测器80。
[0029] 光源10发出的光经过透镜20的聚焦，毛玻璃30和窄带滤光片40后成为均匀的准单色光，准单色光然后照射到分辨率测试靶50上，再经过平行光管60将分辨率测试靶50投射到无穷远处，再由软X射线掠入射望远镜70会聚到位于像面的CCD探测器80上，形成可见光波段的分辨率测试靶像。
[0030] 在该实施例中，平行光管60的焦距为3.75毫米，口径为250毫米，出射光的发散角度小于2″。分辨率测试靶50采用三条靶的分辨率测试靶，具体为USAF1951F型号的分辨率测试靶。CCD探测器80的像元尺寸为6.5μm、像元数目为576×720。光源10采用钨灯。窄带滤光片40的中心波长为570nm。
[0031] 步骤S2：根据衍射光学原理获得用于计算软X射线掠入射望远镜在可见光波段和工作波段的衍射点扩散函数，再采用图像复原方法从所述可见光波段的分辨率测试靶像中去除孔径衍射效应，获得分辨率测试靶的几何像。在该实施例中，图像复原方法为将可见光波段的分辨率测试靶像与可见光波段的衍射点扩散函数进行多次迭代的反卷积运算。多次迭代的具体次数采用均方误差判别法进行确定，具体的过程为：将所述可见光波段的分辨率测试靶像与所述可见光波段的衍射点扩散函数的反卷积运算的结果与所述可见光波段的分辨率测试靶像进行均方误差计算，当所述均方误差保持不变时的迭代次数即为最终迭代次数。
[0032] 简化地描述为：将第k次的迭代结果与可见光波段的衍射点扩散函数做反卷积，对比反卷积结果与分辨率测试靶像，当两者的均方误差不再变化时停止迭代，具体的k值即为迭代的次数。在本文中，工作波段即代表X射线波段。
[0033] 步骤S3：采用表面轮廓仪测量望远镜的掠入射反射镜的表面功率谱密度，并基于所述表面功率谱密度和表面散射理论计算获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数。步骤S3的包括五个子步骤，具体过程如下所述。
[0034] 步骤S31：采用表面轮廓仪测量反射镜的表面功率谱密度，所述表面功率谱密度包括中低频成分和高频成分。即中低频成分和高频成分的组合即为反射镜的表面功率谱密度。
[0035] 步骤S32：采用一个高斯函数、两个洛伦兹函数与一个K相关函数之和对所述表面功率谱密度进行拟合，获得表面功率谱密度的表达式.
[0036] 步骤S33：对所述表面功率谱密度的表达式进行傅里叶变换，获得所述反射镜的表面自协方差函数。
[0037] 步骤S34：根据所述反射镜的表面自协方差函数，利用表面散射理论计算获得反射镜的双向反射分布函数。
[0038] 步骤S35：根据所述反射镜的双向反射分布函数，在Zemax中建立软X射线掠入射望远镜的散射模型，并通过非序列光线追迹获得软X射线掠入射望远镜在工作波段的散射点扩散函数。
[0039] 步骤S4：将所述分辨率测试靶的几何像、所述工作波段的衍射点扩散函数和所述工作波段的散射点扩散函数进行卷积运算，获得工作波段的分辨率测试靶像。
[0040] 步骤S5：根据所述工作波段的分辨率测试靶像，获得能够相互分辨的线对，根据所述线对计算获得工作波段的角分辨率。能够相互分辨的线对可以为恰好能够分辨开的线对。
[0041] 本发明实施例提出的软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测方法通过设定的检测光路和计算方法，间接地进行软X射线掠入射望远镜角分辨率的检测，具有检测难度系数低且提高软X射线掠入射望远镜的研制效率优点。
[0042] 如图3所示，为图1所示实施例的步骤流程的另一种简化示意图。根据图3所示，可见光波段的分辨率测试靶像与可见光波段的孔径衍射点扩散函数进行反卷积运算，以去除可见光波段的分辨率测试靶像中的衍射效应，从而获得分辨率测试靶的几何像；将分辨率测试靶的几何像与X射线波段(即工作波段)的散射点扩散函数、X射线波段(即工作波段)的孔径衍射点扩散函数进行卷积进而获得X射线波段(即工作波段)的分辨率测试靶像；最后，根据X射线波段(即工作波段)的分辨率测试靶像计算获得X射线波段(即工作波段)的角分辨率。在图3中，可见光波段的孔径衍射点扩散函数以孔径衍射效应(可见光波段)的模块表示，X射线波段的孔径衍射点扩散函数以孔径衍射效应(X射线波段)的模块表示。
[0043] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0044] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
