Wolter-Ⅰ型X射線聚焦鏡有效面積仿真與實驗

張洪林，楊志韜，王于仨，趙子健，馬佳，侯懂杰，楊雄濤，祝宇軒，楊彥佶，陳勇，汪世杰

（1 哈爾濱理工大學 理學院，哈爾濱 150080）

（2 中國科學院高能物理研究所 粒子天體重點實驗室，北京 100049）

0 引言

X 射線聚焦鏡的有效面積是評估聚焦鏡性能的關鍵指標之一，它主要表現為聚焦鏡收集光子的能力。對于探測器本身，其有效面積等于自身的探測靈敏面積，但是由于宇宙背景輻射的存在和觀測源本身的流強不穩定，單靠探測器的有效面積收集到的光源信息，往往存在很高的背景噪聲，探測靈敏度也很低。在實際的天文觀測中，為了增加探測器的有效面積，收集更多的光子，提高觀測數據的信噪比，會在探測器前裝配聚焦鏡，由于X 射線很難以透射方式聚焦，因此不能用可見光學的透鏡，而掠入射光學系統則得以廣泛應用。

聚焦鏡的有效面積需要經過地面標定與在軌標定，地面標定受光源與聚焦鏡之間的距離限制，入射光具有一定發散角，無法達到與在軌標定相同的平行光入射條件。對于Wolter-Ⅰ型掠入射光學系統，不同的掠入射角度，X 射線的反射率不同，實際集光面積也同樣存在差異，因此地面標定的有效面積也會存在一定的偏差。

地面標定裝置的長度決定著標定結果接近在軌標定的程度，美國航空航天局在為“坎德拉”衛星標定時建造了馬歇爾地面標定裝置［1］（X-ray Calibration Facility，XRCF），該裝置真空管道長500 m，是國際上最長的地面標定裝置。德國馬-普地外物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics，MPE）為“能譜-琴倫-伽馬”衛星任務建造了PANTER［2］地面標定裝置，真空管道長130 m。……