本發(fā)明涉及x射線和可見光的復(fù)合觀測(cè)系統(tǒng)及復(fù)合觀測(cè)方法，具體涉及一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)及觀測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、多波段成像系統(tǒng)在空間天文觀測(cè)、空間遙感等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，一直以來，多波段成像系統(tǒng)均以可見光、紅外光等波段為主。但隨著x射線技術(shù)的日益成熟，其觀測(cè)手段的重要性和迫切性越來越受到人們的關(guān)注。

2、目前，x射線與可見光的多波段復(fù)合觀測(cè)一般以光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單相加為主，通常需要一臺(tái)x射線光學(xué)系統(tǒng)和一臺(tái)可見光光學(xué)系統(tǒng)，如此，會(huì)造成硬件資源的浪費(fèi)，并且在圖像融合時(shí)，會(huì)增加空間坐標(biāo)融合的技術(shù)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有x射線與可見光的多波段復(fù)合觀測(cè)系統(tǒng)空間坐標(biāo)融合技術(shù)難度較高，并且導(dǎo)致硬件資源浪費(fèi)的技術(shù)問題，而提供一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)及觀測(cè)方法。

2、本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是：

3、利用分頻聚焦器件將入射光線中的x射線和可見光分開，當(dāng)x射線與可見光傳輸至分頻聚焦器件時(shí)，由于x射線光子波長(zhǎng)短、能量大，使其穿透分頻聚焦器件并在x射線探測(cè)器件上成像；由于可見光光子波長(zhǎng)長(zhǎng)、能量小，使其在分頻聚焦器件上發(fā)生反射并在可見光成像探測(cè)器件上成像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)x射線和可見光的共孔徑觀測(cè)。

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

5、一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括次鏡、分頻聚焦器件、x射線探測(cè)器、可見光成像鏡組和可見光成像器件；

6、所述分頻聚焦器件設(shè)置在入射光線的光路上，其入射面為弧形，分頻聚焦器件用于對(duì)x射線進(jìn)行聚焦以及反射可見光，從而實(shí)現(xiàn)x射線和可見光的分光；

7、所述x射線探測(cè)器設(shè)置在分頻聚焦器件的焦點(diǎn)處，用于實(shí)現(xiàn)x射線的成像觀測(cè)；

8、所述次鏡設(shè)置在分頻聚焦器件的反射光路上，其中心開設(shè)有用于入射光線通過的通孔，次鏡用于將可見光反射至可見光成像鏡組；

9、所述可見光成像鏡組和可見光成像器件沿光線傳輸方向依次設(shè)置在次鏡的反射光路上，可見光成像鏡組用于校準(zhǔn)可見光的像差，可見光成像器件用于實(shí)現(xiàn)可見光的成像觀測(cè)。

10、進(jìn)一步地，所述分頻聚焦器件包括沿光線傳輸方向依次設(shè)置的分頻器件和x射線光學(xué)聚焦元件；

11、所述分頻器件附著在x射線光學(xué)聚焦元件表面；

12、所述x射線光學(xué)聚焦元件利用掠入射光學(xué)原理聚焦x射線光子，其內(nèi)部設(shè)置有微通道。

13、進(jìn)一步地，所述分頻器件采用有機(jī)材料薄膜，其表面覆蓋有輕原子金屬膜。

14、進(jìn)一步地，所述有機(jī)材料薄膜的厚度為0.8μm～1.2μm。

15、進(jìn)一步地，所述輕原子金屬膜的厚度為150nm～200nm。

16、進(jìn)一步地，所述有機(jī)材料薄膜為聚酰亞胺薄膜、碳纖維薄膜或有機(jī)塑料薄膜。

17、進(jìn)一步地，所述輕原子金屬膜為鋁膜。

18、進(jìn)一步地，所述分頻器件為聚酰亞胺薄膜單面鍍鋁膜。

19、進(jìn)一步地，所述微通道采用直徑為30μm～50μm、孔壁傾斜的方孔。

20、同時(shí)，本發(fā)明還提供一種x射線和可見光共孔徑觀測(cè)方法，基于上述的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括以下步驟：

21、步驟1、使入射光線通過次鏡中部開設(shè)的通孔，進(jìn)入分頻聚焦器件；

22、步驟2、使用分頻聚焦器件對(duì)入射光線中的x射線進(jìn)行聚焦，同時(shí)反射入射光線中的可見光；

23、步驟3、使用x射線探測(cè)器對(duì)x射線進(jìn)行成像觀測(cè)；

24、步驟4、使用次鏡將可見光反射至可見光成像鏡組，通過可見光成像鏡組對(duì)可見光的像差進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將其傳輸至可見光成像器件；

25、步驟5、使用可見光成像器件對(duì)經(jīng)過像差校準(zhǔn)的可見光進(jìn)行成像觀測(cè)，完成x射線和可見光共孔徑的觀測(cè)。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益技術(shù)效果如下：

27、1、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，利用分頻聚焦器件在x射線與可見光共光路傳輸時(shí)，利用分頻聚焦器件聚焦x射線以及在宏觀尺度上反射可見光，從而實(shí)現(xiàn)x射線和可見光的分光，可有效實(shí)現(xiàn)x射線和可見光的共孔徑、同視場(chǎng)探測(cè)成像，有效減少?gòu)?fù)合波段探測(cè)硬件資源的投入，并減少多波段成像系統(tǒng)空間坐標(biāo)融合的技術(shù)難點(diǎn)；

28、2、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)中，x射線光學(xué)聚焦元件內(nèi)部設(shè)置有微通道，可以實(shí)現(xiàn)在較小掠入射角度下對(duì)x射線的高效反射，具有反射率高、有效面積大、視場(chǎng)大等特點(diǎn)；

29、3、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)中，分頻器件采用單面鍍覆輕原子金屬膜的有機(jī)材料薄膜，其作用是在實(shí)現(xiàn)x射線透射的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可見光反射，輕原子金屬膜的鍍膜方式包括單面鍍膜和雙面鍍膜兩種，單面鍍膜相較于雙面鍍膜具有分光效率高、無干涉峰等優(yōu)點(diǎn)；

30、4、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)中，有機(jī)材料薄膜的厚度為0.8μm～1.2μm，有機(jī)材料薄膜較薄，會(huì)增加工藝難度，較厚則對(duì)于x射線遮擋較高，導(dǎo)致其透過率較低；

31、5、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)中，輕原子金屬膜的厚度為150nm～200nm，可以保證分頻器件的分頻效率，輕原子金屬膜較薄，會(huì)降低分頻器件的反射率，較厚則會(huì)降低x射線的透過率，因此，較薄和較厚的輕原子金屬膜均會(huì)降低分頻器件的分頻效率；

32、6、本發(fā)明提供的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)中，微通道采用直徑為30μm～50μm、孔壁傾斜的方孔，可以在保證較高成品率的前提下，具有盡可能大的短波光學(xué)有效面積，提高對(duì)于短波x射線的反射聚焦能力。

技術(shù)特征：

1.一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括次鏡(1)、分頻聚焦器件(2)、x射線探測(cè)器(3)、可見光成像鏡組和可見光成像器件(4)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述分頻聚焦器件(2)包括沿光線傳輸方向依次設(shè)置的分頻器件和x射線光學(xué)聚焦元件(8)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述分頻器件采用有機(jī)材料薄膜(9)，其表面覆蓋有輕原子金屬膜(10)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述分頻器件采用單面鍍覆輕原子金屬膜(10)的有機(jī)材料薄膜(9)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述有機(jī)材料薄膜(9)的厚度為0.8μm～1.2μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述輕原子金屬膜(10)的厚度為150nm～200nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述有機(jī)材料薄膜(9)為聚酰亞胺薄膜、碳纖維薄膜或有機(jī)塑料薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述輕原子金屬膜(10)為鋁膜。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述微通道采用直徑為30μm～50μm、孔壁傾斜的方孔。

10.一種x射線和可見光共孔徑觀測(cè)方法，基于權(quán)利要求1-9任一所述的x射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及X射線和可見光的復(fù)合觀測(cè)系統(tǒng)及方法，具體涉及一種X射線和可見光共孔徑光學(xué)系統(tǒng)及觀測(cè)方法，解決了現(xiàn)有X射線與可見光的多波段復(fù)合觀測(cè)系統(tǒng)空間坐標(biāo)融合的技術(shù)難度較高，并且導(dǎo)致硬件資源浪費(fèi)的技術(shù)問題。本發(fā)明包括次鏡、分頻聚焦器件、X射線探測(cè)器、可見光成像鏡組和可見光成像器件，利用分頻聚焦器件內(nèi)部微孔反射聚焦X射線以及在宏觀尺度上反射可見光，實(shí)現(xiàn)X射線和可見光的分光，從而有效實(shí)現(xiàn)X射線和可見光的共孔徑、同視場(chǎng)探測(cè)成像，有效減少?gòu)?fù)合波段探測(cè)硬件資源的投入，并減少多波段成像系統(tǒng)空間坐標(biāo)融合的技術(shù)難點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：強(qiáng)鵬飛,蘇桐,王鋒,閆永清,耿宇佳,鄭人洲,盛立志,李悅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21