Схема Кирпатрика-Баеза

80%Е в D=6.4мкм
Изображение 10 мкм источника системой КБ, собирающей 0.32⁰ х 0.2⁰:
Схема Кирпатрика-Баеза.
Угол сбора лучей 0.32⁰ х 0.229⁰.Уменьшение по У = 1. Уменьшение по Х = 0.5. Угол падения центрального луча на зеркала β=0.8⁰
300 мм
200 мм
200 мм
500 мм
10 мкм
источник
10 мкм
5 мкм

Поверхность прогибов М1
Поверхность прогибов М2
PV отн. верш. сф. с R=994.2 = 1.97 мкм (для М2)
*проверить профиль асферизации в Matlab
200 мм
PV = 117 мкм
200 мм
PV = 134 мкм
PV отн. верш. сф. с R=42868 = 0.194 мкм (для М1)
*проверить профиль асферизации в Matlab

80%Е в D=6.4мкм
Изображение 10 мкм источника системой КБ, собирающей 0.48⁰ х 0.3⁰:
Схема Кирпатрика-Баеза. Средние углы скольжения = 0.8⁰
Угол сбора лучей 0.48⁰ х 0.343⁰. Уменьшение по У = 1. Уменьшение по Х = 0.5.
Угол падения центрального луча на зеркала β=1.2⁰
300 мм
200 мм
200 мм
500 мм
10 мкм
источник
10 мкм
5 мкм
PV асферизации М1 = 0.28 мкм
PV асферизации М2 = 2.7 мкм
*проверить в Matlab

Все системы К-Б с 200 мм зеркалами и уменьшением Gx=0.5, Gy=1 обеспечивают
диаметр изображения 10 мкм источника, равный 6.4 мкм (по уровню 80% энергии).
Вычислим общую эффективность с учётом сбора лучей и коэффициента отражения
* в таблице все строки для 200мм зеркал, кроме строки «0.8⁰ и 300мм зеркала»
В последнем столбце заниженные значения, потому что считал, что
сечение собираемого пучка эллиптическое, а оно прямоугольное (см. слайд 7)

Гауссов источник с шириной 1⁰ на полувысоте
Гауссов источник с шириной 1⁰ на полувысоте
К-Б с β=0.8⁰ собирает такую площадь гаусса:
Общая эффективность (β=0.8⁰) =
= 0.15∙0.0482 = 0.72 %

80%Е в D=8.4мкм
Изображение 10 мкм источника системой КБ, собирающей 0.32⁰ х 0.2⁰:
200 мм
300 мм
300 мм
500 мм
10 мкм
источник
10 мкм
5 мкм
PV асферизации М1 = 0.813 мкм
PV асферизации М2 = 15.6 мкм
*проверить в Matlab
Схема Кирпатрика-Баеза.
Угол сбора лучей 0.48⁰ х 0.3⁰.Уменьшение по У = 1. Уменьшение по Х = 0.37.
Угол падения центрального луча на зеркала β=0.8⁰

Какой угловой сектор «вырезают» зеркала из падающего на них пучка с круглым сечением:
К-Б с 300 мм зеркалами и β = 0.8⁰
0.48⁰
Зеркало М1 вырезает из пучка
прямоугольник с высотой 0.48⁰:
Зеркало М1 дополнительно
обрезает ширину «прямоугольника» пришедшего от М1 до 0.3⁰:
0.3⁰
0.48⁰
Поэтому К-Б вырезает из падающего пучка, имеющего круглое сечение,
прямоугольное сечение со сторонами 0.3⁰ х 0.48⁰.
Площадь прямоугольника со сторонами 0.3⁰ х 0.48⁰ больше площади
эллипса со сторонами 0.3⁰ х 0.48⁰, поэтому эффективность для всех углов
выше рассчитанной в таблице
в Sпрямоугольника/ Sэллипса =(2а*2b)/(π*a*b)=1,274 раз

Вывод: К-Б с 300мм зеркалами и с углом скольжения 0.8⁰ предпочтителен.
Сможем собрать 1.86% энергии источника
* в таблице все строки для 200мм зеркал, кроме строки «0.8⁰ и 300мм зеркала»

Гауссов источник с шириной 1⁰ на полувысоте
Гауссов источник с шириной 1⁰ на полувысоте
Одно зеркало с β=0.8⁰ собирает такую площадь гаусса:
Общая эффективность (β=0.8⁰) =
= 0.40∙0.33= 13.2 %
0.48⁰
1⁰

Расчёт по новой, с учётом двух неучтенных ранее факторов:
Фотоны с Е<10 кэВ, которые рассеиваются в телесный угол с |α|>0.5⁰, нам неинтересны, поэтому при расчёте геометрической эффективности сбора лучей G хвосты гаусса с |α|>0.5⁰ брать не будем
Форму гауссовой зависимости интенсивности источника от угла возьмем из статьи:

1. Фокусировка света в пятно системой Кирпатрика-Баеза

80%Е в D=8.4мкм
Изображение 10 мкм источника системой КБ, собирающей 0.32⁰ х 0.2⁰:
200 мм
300 мм
300 мм
500 мм
10 мкм
источник
10 мкм
5 мкм
PV асферизации М1 = 0.813 мкм
PV асферизации М2 = 15.6 мкм
*проверить в Matlab
Схема Кирпатрика-Баеза.
Угол сбора лучей 0.48⁰ х 0.3⁰.Уменьшение по У = 1. Уменьшение по Х = 0.37.
Угол падения центрального луча на зеркала β=0.8⁰

с учётом, что
3⁰ = 52 мрад
Iworking_source
Icollected(β=1,4⁰)
0,84⁰
0,525⁰
1⁰
К-Б с β=1.4⁰ собирает такую площадь гаусса:

* Все расчёты в этой таблице для 300 мм зеркал

Для системы Кирпатрика-Баеза:

2. Фокусировка света в полосу эллиптическим зеркалом

650 мм
650 мм
10 мкм
источник
300мм эллиптическое зеркало, фокусирующее свет 10 мкм источника в полосу.
Угол сбора лучей 0.48⁰ х 1⁰
Уменьшение по У = 1. Угол падения центрального луча на зеркало β=0.8⁰
PV асферизации = 0.856 мкм
300 мм
10 мм
100%Е в ширине полосы 15мкм
80%Е в ширине полосы 6.5мкм
15мкм
Полоса фокусировки от 10 мкм источника

с учётом, что
3⁰ = 52 мрад
Iworking_source
I1collected(β=1,4⁰)
0,84⁰
1⁰
1⁰
Эллиптическое зеркало с β=1.4⁰
собирает такую площадь гаусса: