准随机点阵二值化伽博波带片衍射特性的研究

摘要

随着X射线越来越广泛的应用，对其进行聚焦、单色化等具有重要的意义。由于各种材料对X光的折射率均近似为1，一般的折射聚焦元件已无法使用，而掠入射角的常规镜面和多层膜反射镜存在制备难度大，不可能普遍使用的问题，依据衍射原理实现聚焦、制作相对简单的波带片因此成为优先选择。波带片中的一种伽博(Gabor)波带片具有单焦点的聚焦特性，优于菲涅耳(Fresnel)波带片，但它的实现一直是个问题。二值化伽博波带片和文中提到的准随机点阵二值化伽博波带片分别可以实现和简单化伽博波带片的实现，从而为伽博波带片在X光波段的应用奠定了坚实的基础。
　　本论文开展对准随机点阵二值化伽博波带片的研究。首先在标量衍射理论的基础上，分析波带片在光轴和焦平面上的衍射光强分布及其成像作用，由此可以更好地理解波带片的衍射特性。计算模拟准随机点阵二值化伽博波带片的衍射特性，结果表明准随机点阵二值化伽博波带片可以很好实现伽博波带片。准随机点阵二值化伽博波带片是由大量一定形状的基元所构成，基元形状和大小的选择是一个非常重要的问题，在要求波带片具有较高衍射效率的情况下，基元形状排除正三角形、正四边形和正六边形以外的其他形状，通过对三种形状基元波带片衍射特性的进一步模拟并考虑到波带片制备的难易，选择正六边形作为基元形状。再通过模拟比较不同基元大小下波带片的衍射特性，确定了基元的最优尺寸。考虑到实际应用中，入射光都有一定带宽，记录面相对焦平面存在偏离，文中通过模拟的方法找出这两个因素对聚焦光斑大小的影响。
　　制作基元形状为正六边形的可见光波段准随机点阵二值化伽博波带片，波带片的大小为50环，其最内环半径为700μm，正六边形的边长为5μm。用650nm的入射光进行实验研究波带片的衍射特性，通过实验结果和理论模拟的比较，证实波带片设计和制作的正确性，为适用于X光波段波带片的设计和制作提供很好的参考作用。

目录

准随机点阵二值化伽博波带片衍射特性的研究

STUDY ON DIFFRACTION PROPERTIESOF QUASI-RANDOM-DOT-ARRAYBINARY GABOR ZONE PLATES

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的主要研究内容

第2 章 波带片的理论研究

2.1 直角坐标系中的惠更斯-菲涅耳原理

2.2 菲涅耳波带片的理论研究

2.3 伽博波带片的理论研究

2.4 本章小结

第3 章 准随机点阵二值化Gabor 波带片的衍射特性

3.1 准随机点阵二值化Gabor 波带片的设计原理

3.2 准随机点阵二值化Gabor 波带片部分性质的模拟计算

3.3 本章小结

第4 章 波带片的设计制作和实验表征

4.1 准随机点阵二值化Gabor 波带片基元的优化

4.2 准随机点阵二值化Gabor 波带片的制作

4.3 准随机点阵二值化Gabor 波带片的实验表征

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢