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掠射望远镜

一种使天体辐射成像的仪器。射线很易被介质吸收且在介质中其折射率近于1。这表明折射系统不可能用在X射线波段而X射线在非常倾斜的掠射角下将产生全反射。

【中文词条】掠射望远镜

【外文词条】grazing incidence telescope

掠射望远镜是利用X射线以近乎平行的角度照射在金属平面上时发生掠射的原理进行成像的望远镜。

掠射 X射线望远镜就是利用这种全反射原理设计而成的。1952年沃尔特首先建议利用X射线掠射的全反射现象来进行光学聚焦使用两个同轴共焦旋转圆锥曲面组合构成的光学系统可以减少像差。他还提出三种有实用意义的成像系统方案。

掠线望远镜的辐射接收器有乳胶(胶卷或干板)正比计数器X射线图像转换器等。乳胶是使用最广泛历史最长的辐射接收器它可以积累与储存太阳像能充分地利用观测时间使用方便。迄今在X射线天文观测中仍占相当重要的地位。使用乳胶记录方法的不利之处在于它的效率很低需要较长的累积时间。在空间探测上使用受到限制。利用X射线图像转换器作为X光望远镜的辐射接收装置没有这些缺点。在 X射线天文中已经使用的X射线图像转换器有两种微通道板(MCP)是根据二次电子发射的原理由许多极细的高铅玻璃管构成的闪烁晶体一些透明的晶体(如碘化钠或塑料)在吸收X光子后原子(或分子)被激发(或电离)它们在核态向低能态过渡中发射出可见辐射即可用通常光导摄像管正摄像管二次电子电导摄像管来拍摄。位置灵敏正比计数器是一般正比计数器的变型是使用许多平行金属丝获得信息的计数器它灵敏度高分辨率低适合探测十分微弱挠钪锿射线展源。

在恒星X射线天文学中使用的掠射X射线望远镜在结构上与太阳 X射线望远镜相似。由于恒星的辐射流量比太阳弱得多因而恒星掠射X射线望远镜要求有更大的有效集光面积和更灵敏的探测器。为了探测宇宙中较弱X射线源美国在七十年代开始研制集光面积为1000平方厘米焦距为610厘米的掠射X射线望远镜视场为60 分辨率为2 。

1970年代早期美国的天空实验室上搭载了掠射式望远镜,用于拍摄太阳,是首个用于天文观测的大型X射线望远镜。1978年发射的爱因斯坦卫星是首个搭载大型掠射式望远镜的X射线天文卫星。

20世纪90年代以后发射的大部分X射线天文卫星上都安装了掠射式望远镜,口径和分辨率都在不断提高。

掠射望远镜经常采用的光路结构有柯克帕特里克─贝茨型(Kirkpatrick-Baez)、沃尔特型(Wolter)和龙虾眼型(Lobster Eye)等,其中沃尔特型又分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三种结构。

柯克帕特里克─贝茨型是最早出现的型号,发明于1948年,使用两块互相垂直的抛物面会聚X射线。沃尔特型使X射线先经过抛物面再经过双曲面发生会聚。这种结构广泛应用于各种大型X射线望远镜,其中Ⅰ型的应用最为广泛。

龙虾眼型是于1970年代末提出的,特点是视场大,焦平面是曲面,较少得到应用。在实际的掠射望远镜中,经常使用若干不同口径的反射面制作成套筒以增大有效口径,例如XMM-牛顿卫星上安装的掠射式X射线望远镜由58层沃尔特Ⅰ型套筒组成,最大的一层直径为70厘米。

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