采用蒙特卡罗程序Geant4模拟2~10 keV线偏振X射线光子在几种常用工作气体中的极化光电过程，明确了光电子出射位置、方位角分布与入射光子偏振方向、能量之间的响应关系。光电子的出射方向在入射光子偏振方向上的分布概率最高，且出射光电子的方位角分布可近似为余弦平方函数。光子能量增大时，各角度光电子计数不同程度地减少，但都呈现出在方位角为0或π（-π）时有极大值的统计规律。此外，揭示并量化了气体厚度、气体组成、气体体积分数之比和光子能量对探测效率的影响规律。气体厚度越大、平均原子序数越大，则探测效率越高。光子能量增大会导致探测效率降低，而对于由Xe或Ar组成的工作气体，当光子能量大于某壳层电子结合能时，由于相应壳层电子开始被弹射出，探测效率会有一定程度的提高。这些结果可为X射线偏振探测器的结构设计提供理论依据和数据支持。

作为揭示物质在强磁场、强引力场中的行为方式以及天体辐射偏振产生原因的重要手段, X射线偏振探测在近40年来一直是高能天体物理的研究热点。小型软X射线天文偏振探测望远镜采用抛物面聚焦方式将X射线会聚至探测器处, 通过在反射镜表面镀制多层膜实现高反射率和能量分辨。文中对小型天文偏振望远镜抛物面的两种空间布局方式, 即中心环绕旋转式镜面布局和交叉对称式镜面布局进行了理论分析, 构建了综合集光面积和制作难度的优化模型, 基于多元约束方式进行了参数优化。结果显示, 在系统口径受限、探测器有一定尺寸的实际应用环境中, 参数优化后的交叉对称式镜面布局方案较常规中心环绕式设计更有优势, 既能获得较大的集光面积, 又能兼顾镜面加工的可行性。