为了给聚焦镜热控及支撑结构优化设计提供依据, 对爱因斯坦探针项目中的后随X射线望远镜的镜片组进行了三维全尺寸建模与有限元分析.研究了轴向、径向两种温度梯度, 以及有、无支 撑结构对镜片组形变的影响, 并对面形误差与温差范围的关系进行了探究.结果表明: 对于无支撑结构, 轴向温度梯度下面形误差与半径关系接近线性关系, 径向温度梯度下则接近分段二次关系; 支撑结构发生热变形时, 会使镜片组产生与之对应的面形误差, 令同相圆度误差转变为异相圆度误差, 并使镜片组整体面型误差峰谷值增加32.25%~123.01%, 均方根值增加4.13%~5.14%; 对于有支 撑结构, 热致面形误差与温差成正比, 温差每增加1℃, 轴向温度梯度下, 面形误差峰谷值与均方根值分别增加7.76 μm、1.12 μm, 而对于径向温度梯度则分别增加9.67 μm、1.60 μm.聚焦镜片 热致面形误差在一定情况下与镜片尺寸、温差成线性关系, 并受到支撑结构变形的显著影响.

掠入射X射线聚焦望远镜的支撑框架结构设计是望远镜研制的关键技术之一。国内规划中的XTP卫星低能聚焦望远镜拟采用基于超薄玻璃的X射线聚焦望远镜方案, 针对望远镜样机严苛的光学和力学性能要求, 经过结构选型优化, 设计了一种一体化的六边形桶式望远镜支撑结构。利用有限元软件对支撑结构进行了模态分析和频率响应分析, 并与力学实验进行了对比验证。结果表明, 该支撑结构具有较大的结构刚度, 望远镜结构在发射环境下不会发生破坏性改变, 满足力学性能要求。该支撑框架结构简洁、装配精度高, 具有良好的工艺性, 为望远镜的研制提供了参考。

X 射线成像技术在空间探测中的应用日渐广泛，为了提高孔径利用率和系统有效面积，通常采用Wolter-Ⅰ型嵌套望远镜对空间X 射线源进行会聚成像。由于传统的光学设计软件在分析掠入射系统方面存在一定的缺陷，因此使用MT_RAYOR 工具库自编程对X 射线望远镜进行成像质量分析。MT_RAYOR 用于Wolter-Ⅰ型嵌套结构望远镜系统的分析，具有全面、准确和快捷的优势。基于MT_RAYOR，对用于0.2~20 keV 波段成像的嵌套型双锥结构望远镜进行了系统设计，从有效面积、点扩展函数、能量集中度等方面进行了成像质量分析。该结构在10 keV 以内保持500 cm2 以上的稳定有效面积，在硬X 射线波段的有效面积也可达到250 cm2 以上，系统工作波段跨度大、稳定性高。分析了辐条和反射面的面形误差对系统在实验中成像质量的影响，对望远镜系统的优化和装调具有指导作用。

针对热弯玻璃成形法制备高精度超薄反射镜时Pt分离膜造成的镜片污染问题,研究了Pt/Cr分离膜中不同Cr层厚度对热成形超薄反射镜玻璃基底表面粗糙度的影响.采用厚度为0.3 mm的Schott D263玻璃作为超薄反射镜基底材料,选取Pt、Pt/Cr作为模具和D263镜片之间的分离层材料进行实验.Pt薄膜的厚度为50 nm,Cr层厚度分别为5 nm、3.5 nm、2.5 nm、1.5 nm,热成形实验采用“直接”复制方式.实验结果表明:Cr层厚度为1.5 nm时,成形后模具表面分离膜未发生脱落,镜片表面粗糙度约为0.5 nm,与D263镜片初始值接近,能够满足高能X射线望远镜对反射镜基底表面粗糙度的要求.