空间大掠入射角软X射线超反射镜的研制
批准号:
U1731114
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
49.0 万元
负责人:
王孝东
依托单位:
学科分类:
高能、紫外、光学、红外和射电技术方法研究
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王海峰、郑鑫、刘阳、张亚超、刘鑫宇
中文摘要
通过对软X射线波段的成像探测研究,可以揭示宇宙空间的奥秘:如恒星的演化,星体的形成,黑洞的长大,宇宙的形成等。嵌套WolterⅠ型聚焦望远镜是这个波段最常用的光学系统,为了提高此光学系统的传输效率,需要使用大掠入射角非周期多层膜(超反射镜)。它能够缩短焦距,进而减小望远镜的尺寸和重量,降低制造成本;增大嵌套层口径,提高有效集光面积,降低装调难度,进而提高成像质量。.本项目是基于嵌套WolterⅠ光学系统的需要,设计和制备大掠入射角软X射线超反射镜,并探索它的反射率测试方法。拟使用的材料对包括Ir/B4C、W/Si和Pt/C等。最大掠入射角1.7°,波长范围0.1-10keV。该多层膜应力低,镀制前后光学表面特性变化小,结构稳定。在高能量波段,它比两层膜的反射率提高了50%以上,而在低能量波段保持了反射率高的特点。.本项目的成功研制,将为我国X射线聚焦天文望远镜的研制奠定坚实的基础。
英文摘要
The imaging detection of soft X-ray can reveal mysteries of cosmic space: evolution of stellar, formation of stars, growth of black holes, and formation of the Universe. Nested WolterⅠfocusing telescope is the most commonly used optical system in this wavelength band. In order to enhance transfer efficiency of this optical system, non-periodic multilayer with a big grazing incidence angle (supermirror) is required. Due to its application, the focal length is shortened, hence the size and weight of the telescope are reduced, and the production cost is lowered; the aperture of nested layer is enlarged, the effective collecting area is increased, and the alignment difficulty is reduced, hence imaging quality is improved..This project aims to carry out the design, fabrication and test of soft X-ray supermirrors with big grazing incidence angles based on requirements of nested WolterⅠoptical system. The selected material pairs include Ir/B4C, W/Si, Pt/C, etc. The biggest grazing incidence angle is 1.7 degree, the wavelength range is from 0.1 to 10keV. The supermirror has a low stress, little property variance of optical surface, and a stable structure. As compared to two layers, it has a more than 50% of higher reflectivity in high energy band, as well as high reflectivity in low energy band. The successful development of this project will lay a solid foundation for the research of focusing X-ray telescope of our country.
通过对软X射线波段的成像探测研究,可以揭示宇宙空间的奥秘:如恒星的演化,星体的形成,黑洞的长大,宇宙的形成等。嵌套WolterⅠ型聚焦望远镜是这个波段最常用的光学系统,为了提高此光学系统的传输效率,需要使用大掠入射角非周期多层膜(超反射镜)。它能够缩短焦距,进而减小望远镜的尺寸和重量,降低制造成本;增大嵌套层口径,提高有效集光面积,降低装调难度,进而提高成像质量。.本项目是基于嵌套WolterⅠ光学系统的需要,设计和制备大掠入射角软X射线超反射镜,并探索它的反射率测试方法。.摸索出了目标反射率修正法、针式算法和Block法来设计W/Si、Ir/SiC和Pt/C三种超反射镜。掠入射角为1.0°,1.4°,1.7°。在国际上,我们是首次使用针式算法来设计这么复杂的掠入射X射线超反射镜,并取得了较好的效果。.制备出W/Si、Ir/SiC和Pt/C三种超反射镜,Pt/C超反射镜具有最好的性能。它在5-10 keV 波段的平均反射率分别为18.19% (1.0°), 9.39% (1.4°), 4.87% (1.7°),是Ir/SiC两层膜的3倍(1.0°),18倍(1.4°)和32倍(1.7°),表现出了极大的优越性。它还具有良好的角度容忍性:1.0°Pt/C超反射镜在1.5°时仍具有大于10%的反射率;1.4°Pt/C超反射镜在1.9°时仍具有8%的反射率;1.7°Pt/C超反射镜在2.2°时仍具有大于5%的反射率。这给后续的光机装调提供了很大的便利。.本项目的研究成果有望应用到未来我国将要研制的X射线天文望远镜上。本项目的成功研制,将为我国X射线聚焦天文望远镜的研制奠定坚实的基础。
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Design of Pt/C X-ray supermirror by needle optimization
针优化设计Pt/C X射线超级镜
DOI:
10.1016/j.nima.2020.164988
发表时间:
2021-02
期刊:
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A
影响因子:
--
作者:
[Xiaodong Wang, Hai Tian, Shuai Ren, Peng Zhou, Bo Chen]
通讯作者:
Bo Chen
Design and Fabrication of Far-Ultraviolet Reflective Broadband Filter Based on Dielectric Materials
基于介电材料的远紫外反射宽带滤光片的设计与制作
DOI:
10.1177/0003702818762092
发表时间:
2018-06
期刊:
Applied Spectroscopy
影响因子:
3.5
作者:
[Wang Xiaodong, Chen Bo, Yao Ling]
通讯作者:
Yao Ling
DOI:
10.1038/s41598-019-54338-0
发表时间:
2019-11
期刊:
Scientific Reports
影响因子:
4.6
作者:
[Wang Xiaodong, Chen Bo]
通讯作者:
Chen Bo
EUV multilayer mirrors in solar X-EUV Imager
太阳能 X-EUV 成像仪中的 EUV 多层镜
DOI:
10.1016/j.ijleo.2020.164213
发表时间:
2020-02
期刊:
Optik
影响因子:
3.1
作者:
[Wang Haifeng, Wang Xiaodong, Chen Bo, Wang Yunqi, Mao Shilei, Ren Shuai, Zhou Peng, Liu Yang, Huo Tonglin, Zhou Hongjun]
通讯作者:
Zhou Hongjun
Design of W/Si supermirror by block method
块体法设计W/Si超级镜
DOI:
10.1016/j.nima.2020.163435
发表时间:
2020-03
期刊:
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A
影响因子:
--
作者:
[Wang Xiaodong, Chen Bo, Wang Haifeng, Zhang Li, Ren Shuai, Zhou Peng]
通讯作者:
Zhou Peng
基于空间探测应用的双波段极紫外滤光片研制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2022
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负责人:王孝东
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依托单位:
基于日冕仪应用的超光滑、低散射、三谱段反射镜的研制
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批准号:U2031122
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:43.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王孝东
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依托单位:
基于莱曼阿尔法日冕仪应用的121.6nm窄带反射干涉滤光片研制及其空间适应性研究
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批准号:U1531106
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:45.0万元
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批准年份:2015
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负责人:王孝东
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依托单位:
国内基金
海外基金