X 射线望远镜反射镜：基于菲涅耳衍射的从计量数据计算点扩散函数

X 射线望远镜的成像锐度主要取决于其聚焦光学系统的光学质量，而这又主要取决于构成光学模块的掠入射 X 射线反射镜的面形精度和表面光洁度。为确保反射镜制造过程中的成像性能，一个基础步骤是从其表面计量数据预测反射镜的点扩散函数 (PSF)。传统上，X 射线波段的 PSF 计算假设取决于表面缺陷是被归类为面形误差还是粗糙度。[...] 本工作的目的是通过提供适用于任何光波长的解析公式来克服这一局限，从而根据测量的纵向轮廓和粗糙度功率谱密度 (PSD) 计算 X 射线反射镜壳层的 PSF，而无需区分采用不同处理方法的光谱范围。我们采用的方法基于惠更斯 - 菲涅耳原理，用于从测量或建模的轮廓计算衍射强度。特别是，由于掠入射将方位角误差的影响降低了数个数量级，我们将表面积分的计算简化为一维。该方法可扩展至具有任意次数反射的光学系统——特别是 X 射线天文学中常用的 Wolter-I 型系统——并可用于近场和远场近似。最后，该方法同时考虑了轮廓、粗糙度和孔径衍射。我们描述了用于自洽计算掠入射反射镜 PSF 的形式体系，[...] 最后，通过比较真实 Wolter-I 反射镜壳层的模拟 PSF 与硬 X 射线中的实测 PSF 对此进行了验证。