§ 6.9. Рефлекторы рентгеновского диапазона длин волн

Далекий ультрафиолетовый участок спектра и рентгеновское излучение исследуются из Космоса. Лучи с длиной волны короче практически не отражаются зеркалами, а то, что отражается, настолько искажается микрошероховатостью полированной поверхности, что получить изображение хорошего качества невозможно. Поэтому в рентгеновском диапазоне приходится использовать скользящее падение лучей на отражающую поверхность.

Киркпатрик предложил схему, в которой использованы две системы скрещенных параболических пластин (рис. 6.17). Вольтер (Wolter Н. [1952]) разработал три типа оптических схем, которые принято называть системами Вольтера I, II, III типов (рис. 6.18).

Рис. 6.17. Схема рентгеновского телескопа Киркпатрика и Баеза со скрещенной системой параболических пластин

В I типе лучи, отраженные вогнутым параболоидом, перехватываются вогнутым гиперболоидом и собираются в его фокусе. Во II типе лучи, идущие от вогнутого параболоида, отражаются выпуклым гиперболоидом в фокус телескопа. Во II типе Вольтера лучи падают на выпуклый параболоид и отражаются им на вогнутый эллипсоид.

Рассмотрим сначала одиночное параболическое зеркало скользящего падения. Пусть начало О системы координат (рис. 6.19) выбрано

Рис. 6.18. (см. скан) Схемы рентгеновских телескопов Вольтера типов и

так, что плоскость перпендикулярная оптической оси, делит параболический зеркальный «бочонок» пополам. Тогда уравнение меридионального сечения отражающей поверхности можно записать в виде

где ордината сечения при — поднормаль в плоскости рис. 6.19), коэффициент асферичности Шварцшильда (см. (1.28)). Первое зеркало в двухзеркальныхсистемах

Вольтера (рис. 6.18) всегда параболическое и соответственно В двухзеркальных системах Вольтера будут две координатные системы и с началом в точках и расстоянием между ними Величины, относящиеся к первому зеркалу, будем снабжать одним штрихом, а ко второму двумя. Тогда

где длина нормали а у — угол скользящего падения. Расстояние от точки до фокуса системы, ее фокусное расстояние и радиус кривизны поля соответственно будут

Рис. 6.19. Рентгеновский телескоп со скользящим падением лучей на кольцеобразную часть параболического зеркала

В последней формуле знак приближенного равенства отражает тот факт, что она выведена из теории аберраций третьего порядка. Для уменьшения кривизны поля необходимо уменьшить расстояние между зеркалами, но это уменьшает полезную площадь зеркал. Для систем Вольтера I типа

а для систем II типа

Расчет системы начинается с выбора значений Вычислив величину и сравнив ее с данным значением мы определяем, будет ли система I или II типа Вольтера. После этого,

применив (6.100), находим угол скользящего падения для второго зеркала:

Используя (6.99) и (6.100), определим значения

Одна пара зеркал в телескопах Вольтера работает узким кольцом. Для увеличения светособирающей площади используют серию соосных зеркал, вложенных друг в друга. Саха (Saha Т. [1990]) показал, что системы Вольтера II типа гораздо более чувствительны к погрешностям изготовления и юстировки, чем системы I типа.