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聚焦型X射线脉冲星望远镜Pareto多目标优化与多场耦合分析 被引量：3
1
作者 李连升 邓楼楼 +2 位作者 梅志武 吕政欣 刘继红 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期174-184,共11页
为提高聚焦型X射线脉冲星望远镜的探测性能,提出一种聚焦型X射线脉冲星望远镜(Focusing X-ray pulsar telescope,FoXPT)多目标优化与多场耦合分析方法。基于X射线全反射理论构建以探测灵敏度和重量最小化为目标的多目标优化模型,采用改... 为提高聚焦型X射线脉冲星望远镜的探测性能,提出一种聚焦型X射线脉冲星望远镜(Focusing X-ray pulsar telescope,FoXPT)多目标优化与多场耦合分析方法。基于X射线全反射理论构建以探测灵敏度和重量最小化为目标的多目标优化模型,采用改进的Pareto法获得产品的非劣解集。基于弹性力学、热传导和热辐射理论构建了结构-热耦合方程,以遴选的优化结果构建产品三维模型和有限元模型,获得产品应力与位移分布并提取X射线反射镜面形误差,基于高次多项式函数重构结构-热耦合形变后的X射线反射镜面形,并进行拟合和误差分析。采用Monte Carlo光学追踪法对产品的聚集性能进行仿真分析与评价,实现了FoXPT多目标优化与多场耦合分析的有效集成。结果表明:当嵌套层数为17层时,重量和探测灵敏度同时获得满意解,分别为3.112 kg和6.15×10-4 phs/cm2/s/keV,光机热耦合分析最大应力为262.54 MPa,X射线聚焦效率提升至86.83%,满足实际工程设计要求。 展开更多
关键词 聚焦型望远镜 X射线脉冲星 PARETO 多目标优化 多场耦合分析
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X射线聚焦光学在脉冲星探测领域的应用 被引量：2
2
作者 李连升 梅志武 +4 位作者 谢军 姜坤 石永强 曹振 左富昌 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-18,I0002,共19页
脉冲星是人类20世纪发现的重大天文学事件,X射线脉冲星探测作为天体物理学和空间探测领域的重要分支之一,在基础科学研究和工程应用领域具有极其重要的意义,长期以来被美国、欧洲、日本和中国列入国家重大发展规划。脉冲星探测面临自身... 脉冲星是人类20世纪发现的重大天文学事件,X射线脉冲星探测作为天体物理学和空间探测领域的重要分支之一,在基础科学研究和工程应用领域具有极其重要的意义,长期以来被美国、欧洲、日本和中国列入国家重大发展规划。脉冲星探测面临自身辐射流量微弱、空间辐射本底复杂、X射线易散射等难题,特别是毫秒脉冲星的高灵敏度探测极具挑战性。近年来,X射线聚焦光学的快速发展为空间天文学、空间科学、脉冲星计时与导航等领域提供了新方法和新视角。通过回顾半个世纪以来X射线聚焦光学的发展历程,总结了未来脉冲星探测需求,阐述了空间X射线聚焦光学的关键技术、应用情况与发展现状。最后,对X射线聚焦光学技术发展趋势及其在X射线脉冲星探测领域的潜在应用进行展望。 展开更多
关键词 X射线聚焦光学 Wolter-Ⅰ 脉冲星探测 脉冲星导航 脉冲星计时 天体物理学
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X射线反射镜NiP芯模超精密车削技术研究 被引量：2
3
作者 黎月明 杨健 +4 位作者 左富昌 梅志武 张向阳 李连升 申坤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期370-376,共7页
以聚焦型X射线反射镜的镍磷合金芯模为研究对象,研究了单点金刚石超精密车削的切削深度、主轴转速、进给量等工艺参数对表面粗糙度的影响关系。结果表明,进给量对加工表面粗糙度影响相对最大,主轴转速、切削深度的影响呈弱相关关系。开... 以聚焦型X射线反射镜的镍磷合金芯模为研究对象,研究了单点金刚石超精密车削的切削深度、主轴转速、进给量等工艺参数对表面粗糙度的影响关系。结果表明,进给量对加工表面粗糙度影响相对最大,主轴转速、切削深度的影响呈弱相关关系。开展了NiP合金超精密车削工艺试验,得到切削深度、主轴转速、进给量的优化工艺参数,并初步建立了表面粗糙度预测模型。在此基础上,对Φ110mm×140mm的X射线反射镜镍磷合金芯模进行加工验证,获得了PV61.37~83.47nm、RMS7.952~10.326 nm、Ra6.379~8.332 nm的表面粗糙度,圆度误差0.39μm、斜率误差均方根值0.42μm,满足X射线反射镜对芯模超精密车削需求,为后续大规格X射线反射镜超精密制造奠定了技术基础。 展开更多
关键词 X射线反射镜 芯模 超精密车削 镍磷合金 工艺参数
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脉冲星角位置强度关联测量聚焦光学系统
4
作者 左富昌 梅志武 +3 位作者 邓楼楼 周昊 贝晓敏 黎月明 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期117-127,共11页
脉冲星导航为未来深空探测与导航提供一种可能途径,采用X射线强度关联方法对脉冲星角位置进行高精度测量,可适应高精度时空基准系统构建的发展需求,从理论上提高导航精度。X射线聚焦光学系统是脉冲星高精度测量与探测设备的核心部件,通... 脉冲星导航为未来深空探测与导航提供一种可能途径,采用X射线强度关联方法对脉冲星角位置进行高精度测量,可适应高精度时空基准系统构建的发展需求,从理论上提高导航精度。X射线聚焦光学系统是脉冲星高精度测量与探测设备的核心部件,通过高效率聚焦实现对脉冲星极弱X射线光子流量的增强。首先,针对脉冲星角位置强度关联测量地面试验需求,开展了多层嵌套X射线聚焦光学系统的光学设计与性能分析,获得了设计参数对有效面积和角分辨率的影响关系,确定了反射镜几何参数与反射面材料;其次,确定了聚焦光学系统的总体制造误差标准,对高频误差和中低频误差分别进行了分配;然后,采用电铸镍复制工艺加工了超光滑芯轴与反射镜,测试了芯轴的粗糙度和面形误差,利用北京同步辐射光源测试了反射镜的反射率;最后,搭建了原位精密装调装置,完成了多层嵌套反射镜精密装调,实测角分辨率达到12.16″。经强度关联测量试验验证,聚焦光学系统显著提高了探测器接收的光子个数,满足脉冲星角位置强度关联测量的要求。 展开更多
关键词 脉冲星角位置 强度关联测量 X射线聚焦光学系统 误差分配 加工与装调
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X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器热控设计 被引量：1
5
作者 左富昌 梅志武 吕政欣 《光学仪器》 2018年第4期56-62,共7页
为了保证X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器在复杂的空间热环境中正常运行,对该探测器进行了热控设计。分析了仪器对热设计的特殊影响及相应热控措施,总结分析了仪器的在轨温度情况,并结合热设计模型获得非测温点的温度结果。在轨温度数据... 为了保证X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器在复杂的空间热环境中正常运行,对该探测器进行了热控设计。分析了仪器对热设计的特殊影响及相应热控措施,总结分析了仪器的在轨温度情况,并结合热设计模型获得非测温点的温度结果。在轨温度数据分析表明,除低温工况下的光学系统温度超出指标要求外,仪器关键部位的温度均在热控指标范围内,验证了仪器热控设计的正确性。低温工况下光学镜头热变形对探测器性能影响的分析表明,预测的结果与观测数据一致。 展开更多
关键词 聚焦型脉冲星探测器 掠入射光学系统 电子学组件 热控设计 在轨验证
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X射线脉冲星计时导航应用模式与空间试验进展 被引量：1
6
作者 石永强 李连升 +2 位作者 左富昌 陈建武 梅志武 《导航定位与授时》 CSCD 2023年第6期1-9,共9页
结合国家导航体系发展与工程应用迫切需求,主要讨论了X射线脉冲星计时导航的应用模式,并介绍了国内外空间试验进展。总结了脉冲星计时地基射电与空间X射线观测的特点和发展现状,阐释了脉冲星时研究与发展的重要意义;总结并归纳了X射线... 结合国家导航体系发展与工程应用迫切需求,主要讨论了X射线脉冲星计时导航的应用模式,并介绍了国内外空间试验进展。总结了脉冲星计时地基射电与空间X射线观测的特点和发展现状,阐释了脉冲星时研究与发展的重要意义;总结并归纳了X射线脉冲星导航的应用特点和现有水平,讨论了X射线脉冲星导航的技术优势和典型应用场景;总结了国内外X射线脉冲星计时导航的空间试验进展。根据国内外的空间试验结果,脉冲星时稳定度可达10^(-14)量级,脉冲星导航精度可达到km量级,初步具备在轨应用价值。因此,加快推进国内脉冲星计时导航技术的在轨演示验证与工程应用具有重要意义。 展开更多
关键词 X射线脉冲星 计时导航 应用模式 空间试验进展 综述
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掠入射聚焦型脉冲星探测器的能量响应标定 被引量：1
7
作者 石永强 席同鑫 +4 位作者 辛优美 陈建武 邓楼楼 吕政欣 梅志武 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第4期34-39,共6页
通过地面及在轨试验对掠入射聚焦型脉冲星探测器(FXPT)能量响应特性进行了标定.掠入射聚焦型脉冲星探测器采用X射线掠入射聚焦探测体制,探测来源于X射线脉冲星发射的X射线光子,精确测定X射线光子的到达时刻和能量.标定结果表明探测器在... 通过地面及在轨试验对掠入射聚焦型脉冲星探测器(FXPT)能量响应特性进行了标定.掠入射聚焦型脉冲星探测器采用X射线掠入射聚焦探测体制,探测来源于X射线脉冲星发射的X射线光子,精确测定X射线光子的到达时刻和能量.标定结果表明探测器在全设计能段内具有良好的线性响应特性,光子能量测量误差优于0.5%.能量分辨率误差优于10%,能量分辨率可达156 eV@6.4 keV.探测器入轨后对超新星遗迹的能谱观测表明,探测器在轨光子能量标记准确,能量分辨率与地面标定结果一致.地面及在轨标定结果为掠入射聚焦型脉冲星探测器的数据处理和科学分析提供了重要的依据. 展开更多
关键词 X射线光学 能量响应 能量分辨率 FXPT 超新星能谱
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