Параболоид параболоид

Устройства визуализации полей СВЧ-диапазона дают возможность получить голографическое изображение объекта (физическая голограмма). Помимо этого голограмму можно получить и расчетным путем на ЭВМ и вывести ее на графопостроитель или передать по линиям связи на значительные расстояния (расчетная голограмма). В радиоволновом контроле голографические методы не имеют пока широкого применения, но могут оказаться эффективными там, где надо изучать объемное изображение или вести обработку информации оптическими методами. Особенностью голограмм радиоволнового контроля являются их большие размеры, что определяется длиной волны СВЧ-колебаний, и в соответствии с этим необходимость уменьшения полученных голограмм в тысячи раз для наблюдения их в видимом диапазоне. Это приводит к менее подробному, чем в диапазоне видимого света, изучению контролируемого объекта в радиодиапазоне. Вместе с тем радиоволновая голография имеет преимущество при контроле крупногабаритных объектов, когда важно оценить общую конфигурацию и отклонение от заданной формы или размеров. Примерами таких объектов, где применение голографических методов целесообразно, является контроль антенн большого размера, имеющих правильную форму тел вращения (сфера, параболоид, гиперболоид, плоскость или конус и т. п.), и различных крупногабаритных тел из диэлектрических материалов. Расчетные голограммы, масштабируемые до необходимого значения, в этих случаях могут выполнять роль эталона, с которым производится сравнение контролируемого объекта. В целом голографические методы могут оказаться необходимыми как при проведении контроля одиночных объектов уникального назначения с помощью расчетных голограмм, так и при контроле крупногабаритных изделий массового производства, поскольку в первом случае затраты не являются решающим фактором, а во втором — они окупаются за счет массовости продукции.

Крупный шаг в развитии изображающей рентгеновской оптики был сделан в 1952 г. Вольтером [86], который предложил использовать осесимметричные, глубоко асферические зеркала о поверхностями вращения второго порядка. Такие зеркала не имеют астигматизма и сферической аберрации, апертура пучка может быть значительно большей, чем в системах скрещенных зеркал. Вольтер показал, что кома первого порядка, препятствующая построению изображений с помощью одиночных осесимметрич-ных зеркал скользящего падения, значительно снижается в системах с четным числом отражений. К ним относятся системы «параболоид—гиперболоид», «гиперболоид—эллипсоид», «параболоид—эллипсоид» и ряд других, которые будут подробно рассмотрены ниже. Системы, построенные на идеях Вольтера, в настоящее время находят широкое применение в различных рентгеновских приборах.

Помимо аберраций, возникающих из-за кольцевой формы зеркал (названных Вольтером аберрациями краевой зон ы), при конечной длине первого и второго зеркал в общем случае проявляются и другие аберрации, прежде всего — сферическая аберрация и меридиональная кома. Вольтер показал, что эти аберрации можно исключить, если зеркала имеют форму поверхностей второго порядка, а источник и его промежуточное и действительное изображения находятся в сопряженных фокусах. Для источников, находящихся на бесконечности (случай телескопа или микроскопа с большим увеличением), он предложил три типа таких систем: «параболоид—гиперболоид» первого и второго рода (первый род — отражение внутреннее от обоих зеркал, второй — отражение внутреннее для параболоида и внешнее для гиперболоида) и «параболоид—эллипсоид». Вместе с аналогичными системами, предназначенными для получения изображений источников на конечном расстоянии («гиперболоид—эллипсоид», «параболоид—параболоид»), они образуют класс осесимметрич-ных изображающих систем скользящего падения, называемых системами Вольтера (рис. 5.7).

систем Вольтера: а и б — «параболоид—гиперболоид» первого и «параболоид—эллипсоид» (третьего рода); г — «гиперболоид—»л-

с изменением углового масштаба и апертуры пучка, состоят из двух зеркал второго порядка (например, «гиперболоид—эллипсоид», «гиперболоид—'Параболоид», «гиперболоид—гиперболоид») (рис. 5.9, б). Естественно, что применение таких систем увеличивает общие аберрации и приводит к уменьшению полезного поля зрения.

В рентгеновских телескопах используются следующие типы зеркальных систем скользящего падения: скрещенные системы Киркпатрика и Баеза; системы «параболоид—гиперболоид» первого и второго рода; системы Вольтера—Шварцшильда первого и второго рода.

Системы «параболоид—гиперболоид» первого и второго рода. Эти системы наиболее часто используются в рентгеновских телескопах. Начнем рассмотрение с системы первого рода, которая отличается компактностью и технологичностью (рис. 5.13, а).

Параболоид и гиперболоид расположены так, что правый фокус гиперболоида совпадает с фокусом параболоида, а левый фокус гиперболоида является фокусом всей системы. Уравнения поверхностей зеркал в системе координат с центром в плоскости сочленения поверхностей имеют вид:

параболоид — х\ -\- у\ = 2p(Fp0 -f- р/2 — Zi); гиперболоид — (х22 + yl)/C2 + (z2 — zhf/A2 = 1, z* = (Fo + F р0)/2.

Здесь Fp0 и F0 — фокусные расстояния параболоида и системы в целом [р '« bl/(2Fp0), где bo — радиус зеркал в плоскости сочленения]; А и С — константы, определяемые условиями совмещения фокусов параболоида и гиперболоида и равенством радиусов поверхностей в плоскости сочленения:

Рис. 5.13. Конструктивные параметры систем «параболоид-гиперболоид» первого (а) и второго ((f) рода

К проблеме поворота пучка широкополосного излучения на большой угол примыкает и задача повышения плотности потока излучения на мишени, расположенной на некотором расстоянии от источника. Она представляет интерес, например, для той же рентгенолитографии, контактной рентгеновской микроскопии, MP-фотофизики и -фотохимии. Наиболее очевидными концентрирующими элементами являются эллипсоид скользящего падения, в одном из фокусов которого расположен источник излучения, а в другом — мишень. [24], либо более сложные системы типа «гиперболоид — эллипсоид» или «параболоид — параболоид» [15]. Однако из-за того, что при' одном отражении MP-пучок можно повернуть лишь на угол около 2 9С, традиционные элементы скользящего падения могут собрать на мишень только те лучи, которые выходят из источника под малыми углами (< 0С) к оптической оси системы (и к поверхности зеркала). Это означает, что концентрирующие устройства скользящего падения с 1—2 отражениями собирают на мишень очень малую (порядка 6?) долю излучения источника. Например, при i.«3 нм эта доля не превышает 1 %.

Помимо аберраций, возникающих из-за кольцевой формы зеркал (названных Вольтером аберрациями краевой зон ы), при конечной длине первого и второго зеркал в общем случае проявляются и другие аберрации, прежде всего — сферическая аберрация и меридиональная кома. Вольтер показал, что эти аберрации можно исключить, если зеркала имеют форму поверхностей второго порядка, а источник и его промежуточное и действительное изображения находятся в сопряженных фокусах. Для источников, находящихся на бесконечности (случай телескопа или микроскопа с большим увеличением), он предложил три типа таких систем: «параболоид—гиперболоид» первого и второго рода (первый род — отражение внутреннее от обоих зеркал, второй — отражение внутреннее для параболоида и внешнее для гиперболоида) и «параболоид—эллипсоид». Вместе с аналогичными системами, предназначенными для получения изображений источников на конечном расстоянии («гиперболоид—эллипсоид», «параболоид—параболоид»), они образуют класс осесимметрич-ных изображающих систем скользящего падения, называемых системами Вольтера (рис. 5.7).

Параболоид ^ ^ *^ Параболоид

систем Вольтера: а и б — «параболоид—гиперболоид» первого и «параболоид—эллипсоид» (третьего рода); г — «гиперболоид—»л-

липсоид» ; д — «параболоид—параболоид»

система «гиперболоид—эллипсоид», являющаяся аналогом системы Вольтера «параболоид—гиперболоид» первого рода;

система «параболоид—параболоид»;

Форму отражающих поверхностей зеркал для системы «параболоид—параболоид» характеризуют следующие выражения: первый параболоид —х\ -\- у\ = 2р\ [^o/(2pi) +zi]; второй параболоид — 4 + yt = 2р2 [ЬЦ{2р2) - z2).

Как уже отмечалось, при М — 1 система «параболоид—параболоид» не имеет комы и поэтому обеспечивает более высокое разрешение, чем система «гиперболоид—эллипсоид», в особенности

Рис. 5.20. Угловое разрешение систем «гиперболоид—эллипсоид» (сплошные линии) и «параболоид—параболоид» (штриховые линии) для X = 1 нм при увеличении: а —

На рис. 5.22, а, б приведены результаты расчета методом хода лучей эффективной апертуры систем «гиперболоид—эллипсоид» и «параболоид—параболоид» с увеличением М = 10 для А, = 1 нм и X = 20,6 нм (отражающее покрытие — золото) [10]. Значения Йэфф характеризуют изометрические кривые в координатах hJFx и Lj/F,.

Рекомендуем ознакомиться:

Параболическая зависимость

Плавления кристаллической

Плавления основного

Плавления затвердевания

Параметры напряженно

Плавности перемещения

Плазменного напыления

Пленкообразующих ингибированных

Пленочные сепараторы

Пленочной конденсации

Плитчатых колосников

Площадкам параллельным

Меню:

Главная страница Термины