A Stacked Prism Lens Concept for Next-Generation Hard X-Ray Telescopes

Tid: Fr 2019-09-27 kl 10.00

Plats: E3, Osquars backe 14, KTH Campus, Stockholm (English)

Ämnesområde: Fysik

Respondent: Wujun Mi , Medicinsk bildfysik, Medical Imaging

Opponent: Doctor Ralf K. Heilmann, Massachusetts Institute of Technology

Handledare: Professor Mats Danielsson, Medicinsk bildfysik; Doctor Peter Nillius, Medicinsk bildfysik

Abstract

Under det senaste halvseklet har fokuserande röntgenteleskop spelat en mycket framträdande roll inom röntgenastronomin för att utforska den grundläggande fysikens gränser. Bättre vinkelupplösning och större effektiv area har möjliggjort ett flertal upptäckter och detaljerade studier av universum vid höga energier, inklusive den kosmiska röntgenbakgrundsstrålningen (CXB), svarta hål i aktiva galaktiska kärnor (AGN), galaxkluster, supernovarester och så vidare. För närvarande är nästan alla fokuserande röntgenteleskop baserade på Wolter-I-optik eller variationer på denna teknik, för vilka effektiviteten är starkt begränsad av kvaliteten på spegelns yta och hårda krav på mekaniska toleranser.

Under detta arbete har vi utvecklat en ny punktfokuserande lins, den staplade prisma linsen (SPL), som är uppbyggd av lager med olika antal prismatiska ringar. Som en Fresnel-liknande röntgenlins kan den ge en betydligt högre effektivitet och större effektiv bländare än de konventionella refraktiva linserna (CRLs). Syftet med den här avhandlingen är att demonstrera funktionen för SPL linsen och att diskutera en tillämpning i form av nästa generations röntgenteleskop.

Först tillverkas prototyplinser i SU-8 med fokuserad ultraviolett (UV) litografi, för vilken ett UV-objektiv används som en fotomask för att skapa 3D-mönster i fotoresisten. Vi har själva tillverkat UV-linsen med hjälp av elektronstråle-litografi (EBL). Detaljerna för hela tillverkningsprocessen beskrivs och resultaten diskuteras. Därefter har vi utvärderat den färdiga SPL linsen vid en synkrotronljus anläggning och verifierat att resultaten överensstämmer med simuleringar.

Slutligen presenteras ett koncept för ett röntgenfokuserande teleskop baserat på den föreslagna SPL linsen. Prestandan, i form av vinkelupplösning, effektivt uppsamlingsområde, synfält (FOV), massa och så vidare och jämfört dessa parametrar med nuvarande Wolter-teleskop. Resultaten tyder på att den föreslagna SPL linsen är en lovande kandidat för nästa generations röntgenteleskop med hög vinkelupplösning och möjlighet till stort effektivt uppsamlingsområde.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-257740

Innehållsansvarig:Kerstin Gustafsson
Tillhör: Skolan för teknikvetenskap (SCI)
Senast ändrad: 2019-09-06