軟x射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法
【專利摘要】軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法涉及復合型望遠鏡領(lǐng)域，該方法包括如下步驟：步驟一：使用ZYGO干涉儀調(diào)試掠入射光學系統(tǒng)，確定掠入射光學系統(tǒng)的光軸和焦面的位置；步驟二：對正入射光學系統(tǒng)進行調(diào)試，確定正入射光學系統(tǒng)的光軸和焦面的位置；步驟三：將掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)組裝在一起，將兩光學系統(tǒng)的光軸和焦面調(diào)到誤差允許的范圍內(nèi)。該方法通過以掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)共軸和共焦面為手段，實現(xiàn)軟X射線與極紫外復合型望遠鏡使用同一個探測器對兩個波段圖像的探測。
【專利說明】軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復合型望遠鏡領(lǐng)域，具體涉及一種軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟X射線與極紫外復合型望遠鏡由軟X射線掠入射光學系統(tǒng)和極紫外正入射光學系統(tǒng)構(gòu)成，兩個光學系統(tǒng)具有相同的光軸和焦面，可以用同一個探測器對軟X射線和極紫外波段成像。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，掠入射部分采用WolterI型結(jié)構(gòu)，正入射部分采用Cassegrain結(jié)構(gòu)。為了采用同一個探測器，需要調(diào)整掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)，使其具有相同的光軸與焦面，實現(xiàn)使用同一個探測器對兩個波段圖像的探測。本發(fā)明將提出一種該望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，該方法通過以掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)共軸和共焦面為手段，實現(xiàn)軟X射線與極紫外復合型望遠鏡使用同一個探測器對兩個波段圖像的探測。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明以掠入射系統(tǒng)為參照，通過對正入射系統(tǒng)進行調(diào)整使兩部分光學系統(tǒng)滿足裝調(diào)要求。為了減少要調(diào)整的量，在正入射部分將以主鏡為基準，只調(diào)整次鏡相對于主鏡的位置、次鏡的偏心和次鏡的傾斜。
[0006]軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，該方法包括如下步驟:
[0007]步驟一:設定ZYGO干涉儀發(fā)出平行光的中心光線為系統(tǒng)的光軸，在掠入射系統(tǒng)焦面出放置一個接受屏，通過接受屏上焦點的中心位置，調(diào)整掠入射系統(tǒng)的光軸與系統(tǒng)光軸重合，確定掠入射系統(tǒng)的光軸的位置；通過使用ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過掠入射系統(tǒng)，經(jīng)由標準反射鏡反射與參考光得到干涉圖像，通過圖像調(diào)整標準反射鏡的位置，確定掠入射光學系統(tǒng)的焦面的位置；
[0008]步驟二:ZYG0干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)過正入射光學系統(tǒng)的主鏡反射后原路返回，與參考光進行干涉產(chǎn)生干涉圖像，通過干涉圖像判斷主鏡的傾角，調(diào)整主鏡的傾角，使主鏡的光軸與系統(tǒng)光軸重合；根據(jù)設計參數(shù)安裝次鏡并對次鏡粗調(diào)，通過使用ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過正入射系統(tǒng)，經(jīng)由標準反射鏡反射與參考光得到的干涉圖像，通過干涉圖的變化，判斷產(chǎn)生失調(diào)的誤差來源，并且通過調(diào)整主鏡和次鏡間距、次鏡的離心和傾角，獲得最佳干涉條紋，通過調(diào)整標準反射鏡的位置，確定正入射光學系統(tǒng)的焦面的位置；
[0009]步驟三:將掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)組裝在一起，將兩光學系統(tǒng)的光軸和焦面調(diào)到誤差允許的范圍內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:裝調(diào)設備簡單，操作易行。將掠入射和正如射系統(tǒng)分開裝調(diào)，避免兩個系統(tǒng)在裝調(diào)時互相干擾，提高精準度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1現(xiàn)有技術(shù)中軟X射線與極紫外復合型望遠鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2本發(fā)明ZYGO干涉儀測量掠入射光學系統(tǒng)焦面位置示意圖。
[0013]圖3本發(fā)明ZYGO干涉儀測量正入射系統(tǒng)的焦面位置不意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0015]第一步，使用ZYGO干涉儀調(diào)試掠入射光學系統(tǒng)，確定掠入射光學系統(tǒng)的光軸和焦面的位置。我們以ZYGO干涉儀發(fā)出平行光的中心光線作為系統(tǒng)的參考軸。掠入射光學系統(tǒng)由同軸共焦的旋轉(zhuǎn)拋物面和旋轉(zhuǎn)雙曲面組成，且拋物面和雙曲面加工在同一個基底上，由光學加工保證拋物面和雙曲面的同軸共焦，掠入射系統(tǒng)的光軸為鏡筒的旋轉(zhuǎn)對稱軸，將鏡筒的前端和末端處鏡筒截面的幾何中心調(diào)整到接近系統(tǒng)光軸，ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過掠入射系統(tǒng)最終在焦面成像，在焦面處放置一個能沿著系統(tǒng)光軸方向移動的接收屏，前后移動觀察焦點的變化，若焦點僅大小變化，而焦點中心始終不變，則鏡筒的光軸與系統(tǒng)光軸已接近平行；反之，則不平行。通過調(diào)整使得掠入射系統(tǒng)的光軸與參考軸重合。接下來，選用F數(shù)小于光學系統(tǒng)F數(shù)的標準球面反射鏡，用ZYGO干涉儀對系統(tǒng)進行干涉檢驗，檢驗方法如圖2。由ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過掠入射系統(tǒng)后經(jīng)標準球面反射鏡，再次經(jīng)過掠入射光學系統(tǒng)回到干涉儀與參考光發(fā)射干涉，得到干涉圖。調(diào)整標準反射鏡的前后位置，當干涉圖樣至零級條紋后，可測得掠入射系統(tǒng)的焦面位置。
[0016]第二步，對正入射光學系統(tǒng)進行調(diào)試，確定正入射光學系統(tǒng)的光軸和焦面的位置。以ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光的光束中心為參考軸。首先對主鏡的光軸進行調(diào)整，ZYGO干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)過正入射光學系統(tǒng)的主鏡反射后原路返回，與參考光進行干涉產(chǎn)生干涉圖像，通過圖像調(diào)整主鏡的傾角，主鏡的傾角越大，干涉條紋越多，根據(jù)干涉條紋的形狀調(diào)整主鏡的傾角，當干涉條紋為零級干涉條紋時，認為主鏡無傾角，并且主鏡的光軸與系統(tǒng)光軸重合；再安裝次鏡，按照設計參數(shù)中主鏡和次鏡的間距對次鏡進行粗裝調(diào)。選擇F數(shù)小于光學系統(tǒng)F數(shù)的標準球面反射鏡，使用ZYGO干涉儀對正入射系統(tǒng)進行干涉檢驗，通過觀察干涉圖的變化，判斷裝調(diào)誤差的來源。通過調(diào)整主鏡和次鏡的間距以及次鏡的傾角和離心將系統(tǒng)波像差調(diào)整到設計上給像差留出誤差允許范圍內(nèi)。以上對正入射系統(tǒng)進行了裝調(diào)，接下來使用標準球面反射鏡和ZYGO干涉儀測量正入射系統(tǒng)的焦面位置，測量方法如圖3，干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過正入射系統(tǒng)后再經(jīng)標準球面反射鏡反射，再次經(jīng)過正入射系統(tǒng)原路返回，與參考光發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉圖。通過調(diào)整標準反射鏡將干涉圖調(diào)整至零級條紋，可測得正入射系統(tǒng)的焦面位置。
[0017]第三步，將掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)組裝在一起，將兩光學系統(tǒng)的光軸和焦面調(diào)到誤差允許的范圍內(nèi)。首先是系統(tǒng)光軸的調(diào)整，同樣以光源發(fā)出的平行光的中心光線作為系統(tǒng)的參考軸，調(diào)整掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)的光軸，使兩系統(tǒng)的光軸與參考軸重合。然后，根據(jù)第一步和第二步測得的正入射系統(tǒng)和掠入射系統(tǒng)的焦面位置，得出兩系統(tǒng)焦面位置的間距。根據(jù)系統(tǒng)設計的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算可得，在波長相同的條件下，掠入射系統(tǒng)的焦深較小，正入射系統(tǒng)的焦深較大，因此以掠入射系統(tǒng)的焦面位置作為基準，使正入射系統(tǒng)沿著光軸方向平移，當正入射系統(tǒng)的焦深范圍覆蓋掠入射系統(tǒng)的焦深范圍，認為兩個光學系統(tǒng)的焦面位置重合，完成復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整工作。
[0018]在本實施例中，調(diào)整掠入射系統(tǒng)的中心軸與參考軸重合后，我們使用標準球面反射鏡和ZYGO干涉儀對系統(tǒng)進行干涉檢測，將干涉圖調(diào)至零級條紋后，測量掠入射系統(tǒng)的焦面位置，測得系統(tǒng)表面焦距為f =653mm，如圖2。測量結(jié)果與掠入射系統(tǒng)的焦距設計值在誤差允許范圍內(nèi)一致，表明掠入射系統(tǒng)光軸調(diào)整成功。
[0019]使用標準反射鏡調(diào)整正入射系統(tǒng)主鏡的光軸與參考軸重合；然后安裝次鏡，使用標準球面反射鏡和ZYGO干涉儀對正入射系統(tǒng)進行干涉檢測，根據(jù)干涉圖像調(diào)整主鏡與次鏡間距、次鏡傾角和離心；最后將測得的系統(tǒng)波像差結(jié)合Zemax仿真結(jié)果，顯示裝調(diào)結(jié)果可以滿足系統(tǒng)分辨率要求。測量正入射系統(tǒng)的焦面位置，測得系統(tǒng)焦面到次鏡頂點的距離為L=576mm,如圖 3。
[0020]將掠入射系統(tǒng)和正入射系統(tǒng)組裝在一起，調(diào)整兩個系統(tǒng)光軸重合。再根據(jù)掠入射鏡筒與正入射次鏡的間距，得出正入射系統(tǒng)的焦面位置相對于掠入射系統(tǒng)的焦面位置有大約7mm的距離，根據(jù)有環(huán)形遮攔的光學系統(tǒng)焦深計算公式計算得出，在相同波長下，正入射系統(tǒng)的焦深大約是掠入射系統(tǒng)焦深的4倍，以掠入射系統(tǒng)的焦面位置作為基準，使正入射系統(tǒng)沿著光軸做平移，平移量大約為7mm，當正入射系統(tǒng)的焦深范圍覆蓋掠入射系統(tǒng)的焦深范圍，可認為兩個光學系統(tǒng)的焦面位置在誤差允許范圍內(nèi)重合。
【權(quán)利要求】
1.軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一:設定ZYGO干涉儀發(fā)出平行光的中心光線為系統(tǒng)的光軸，在掠入射系統(tǒng)焦面出放置一個接受屏，通過接受屏上焦點的中心位置，調(diào)整掠入射系統(tǒng)的光軸與系統(tǒng)光軸重合，確定掠入射系統(tǒng)的光軸的位置；通過使用ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過掠入射系統(tǒng)，經(jīng)由標準反射鏡反射與參考光得到干涉圖像，通過圖像調(diào)整標準反射鏡的位置，確定掠入射光學系統(tǒng)的焦面的位置； 步驟二:ZYG0干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)過正入射光學系統(tǒng)的主鏡反射后原路返回，與參考光進行干涉產(chǎn)生干涉圖像，通過干涉圖像判斷主鏡的傾角，調(diào)整主鏡的傾角，使主鏡的光軸與系統(tǒng)光軸重合；根據(jù)設計參數(shù)安裝次鏡并對次鏡粗調(diào)，通過使用ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過正入射系統(tǒng)，經(jīng)由標準反射鏡反射與參考光得到的干涉圖像，通過干涉圖的變化，判斷產(chǎn)生失調(diào)的誤差來源，并且通過調(diào)整主鏡和次鏡間距、次鏡的離心和傾角，獲得最佳干涉條紋，通過調(diào)整標準反射鏡的位置，確定正入射光學系統(tǒng)的焦面的位置； 步驟三:將掠入射光學系統(tǒng)和正入射光學系統(tǒng)組裝在一起，將兩光學系統(tǒng)的光軸和焦面調(diào)到誤差允許的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，其特征在于，確定掠入射系統(tǒng)的光軸的位置通過以下步驟實現(xiàn):掠入射系統(tǒng)的光軸為鏡筒的旋轉(zhuǎn)對稱軸，將鏡筒的前端和末端處鏡筒截面的幾何中心調(diào)整到接近系統(tǒng)光軸，ZYGO干涉儀發(fā)出的平行光經(jīng)過掠入射系統(tǒng)最終在焦面成像，在焦面處放置一個能沿著系統(tǒng)光軸方向移動的接收屏，前后移動觀察焦點的變化，若焦點僅大小變化，而焦點中心始終不變，則鏡筒的光軸與系統(tǒng)光軸已接近平行；反之，則不平行。
3.如權(quán)利要求1所述的軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，其特征在于，調(diào)整正入射光學系統(tǒng)的主鏡光軸通過以下步驟實現(xiàn):ZYGO干涉儀發(fā)出的球面波經(jīng)過正入射光學系統(tǒng)的主鏡反射后原路返回，與參考光進行干涉產(chǎn)生干涉圖像，通過圖像調(diào)整主鏡的傾角，主鏡的傾角越大，干涉條紋越多，根據(jù)干涉條紋的形狀調(diào)整主鏡的傾角，當干涉條紋為零級干涉條紋時，認為主鏡無傾角，并且主鏡的光軸與系統(tǒng)光軸重合。
4.如權(quán)利要求1所述的軟X射線與極紫外復合型望遠鏡光軸和焦面的調(diào)整方法，其特征在于，所述掠入射系統(tǒng)由同軸共焦的旋轉(zhuǎn)拋物面和旋轉(zhuǎn)雙曲面組成，同光軸并固定在同一基座上。
【文檔編號】G02B7/182GK103487929SQ201310421130
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】劉鵬, 趙大春, 王曉光, 陳波 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所