KBA-X射线显微镜空间分辨力模拟和Au网格实验测量

　  ＫＢ显微镜是一类掠射反射成像系统，具有大视场、高空间分辨力和大收光立体角的特点，在高空间分辨Ｘ射线成像方面具有广泛的应用［１－３］。ＫＢ显微镜的空间分辨力高，但视场小，在ＫＢ的基础发展了大视场的掠射成像系统，典型的结有ＡＫＢ和ＫＢＡ［４－５］。ＡＫＢ显微镜在８００μｍ的视场范围内空间分辨力可以到３～４μｍ，ＫＢＡ显微镜的视场在２ｍｍ范围内空间分辨力可达到１０μｍ左右。国内和国外的研究工作主要集中在ＫＢＡ显微镜的空间分辨力测量和光学追踪模拟分析［６－９］。本文利用光线追踪方法模拟了ＫＢＡ的空间辨情况，利用Ａｕ网格背光照相测量了ＫＢＡ的空间分辨，并结合模拟结果对实验结果做了定量分析。

    １　光线追踪模拟

　  ＫＢＡ是４块球面镜掠射反射显微镜系统，４块球面反射镜的曲率半径均为２８　７９０ｍ，表面镀１００ｎｍ的Ｎｉ，粗糙度小于０．５ｎｍ，第１块镜子的掠射角为１．６°。图１是ＫＢＡ显微镜结构示意图，４块球面镜用Ｍ１～Ｍ４表示，在ＫＢＡ成像系统的４块镜子中选第１块镜子Ｍ１作为参照，将坐标系建立在第１块镜子的中心Ｂ点，Ｃ，Ｄ，Ｅ分别表示Ｍ２～Ｍ４的中心，各块镜子的相对位置以此坐标系来确定。各点的空间坐标如表１所示。本文利用空间光线追迹方法进行光线的追踪模拟［１０］。

　  ＫＢＡ系统是一非轴对称非共轴的系统，其光轴Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ｅ－Ａ＇是空间折线，很难利用现有的光学软件进行精确的光路追踪模拟，因此我们自行开发了一套模拟ＫＢＡ光学系统的几何光学程序，用以计算ＫＢＡ的几何光学问题。空间光线追踪的示意图如图２所示，各自的光轴分别为Ｚ和Ｚ′，以各自的顶点Ｏ１和Ｏ２为坐标原点建立坐标系ＸＹＺ和Ｘ＇Ｙ＇Ｚ＇，Ｘ和Ｘ＇轴垂直于纸面未画在图上，坐标系统符合右手规则。规定Ｍ１的坐标系ＸＹＺ为全局坐标系，Ｘ＇Ｙ＇Ｚ＇为局域坐标系。

    ［ＬＭＮ］ｉｎ和［ＬＭＮ］ｏｕｔ分别表示Ｍ１的入射光线的单位向量和出射光线的单位向量，［ｌｍｎ］ｉｎ和［ｌｍｎ］ｏｕｔ分别表示在Ｍ２的坐标系统里入射光线的单位向量和出射光线的单位向量，在计算［ｌｍｎ］ｏｕｔ，即Ｍ２的出射单位向量时，［ＬＭＮ］ｏｕｔ相对于Ｍ２是输入光线的向量，要将其变换到Ｍ２坐标系中，即变换为Ｍ２的入射向量［ｌｍｎ］ｉｎ，这样在坐标系Ｘ＇Ｙ＇Ｚ＇中进行几何光学的计算就是轴对称系统的计算，很多轴对称系统的计算方法便可以直接应用。在Ｍ２系统计算出出射光线向量［ｌｍｎ］ｏｕｔ之后，要将其变换到全局坐标系里。用数学语言描述上述过程为