Использование компьютерной алгебры для решения задачи трассировки лучей
Паульс В.1, Чертовских А.А.1
1Институт физики микроструктур РАН, д. Афонино, Кстовский р-н, Нижегородская обл., Россия
Email: walter.pauls@gmail.com
Поступила в редакцию: 28 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 28 мая 2025 г.
Принята к печати: 28 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 11 сентября 2025 г.
Для рентгенооптических схем с зеркалами описываемыми поверхностями второго порядка трассировка лучей может быть проведена явным образом. Рассмотрена схема Шварцшильда двух типов - схемa с неконцентрическими сферическими зеркалами и схема, в которой первое зеркало является эллипсоидом вращения. Полученные точные решения проанализированы с помощью систем символьной алгебры, что позволило в некоторых случаях вычислить аберрации высоких порядков, например, все аберрации пятого порядка. Для схемы Шварцшильда со сферическими зеркалами показано, что приближенные решения хорошо сходятся к точным. Для схемы с одним эллиптическим зеркалом вычислены аберрации третьего порядка и рассмотрены условия апланатичности. Ключевые слова: рентгеновская оптика, схема Шварцшильда, эллиптическое зеркало, трассировка, аберрации, символьная алгебра.
- В.Н. Полковников, Н.Н. Салащенко, М.В. Свечников, Н.И. Чхало. УФН, 190, 92 (2020). DOI: 10.3367/UFNr.2019.05.038623
- В.Н. Полковников, Н.И. Чхало. Тез. докл. XXIX симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (Н. Новгород, Россия, 2025), с. 533
- P. Graeupner, P. Kuerz. Proc. SPIE, 12051, 1205102 (2022). DOI: 10.1117/12.2614778
- D.L. Shealy, D.R. Gabardi, R.B. Hoover, A.B. Walker Jr., J.F. Lindblom, T.W. Barbee Jr. J. Xray Sci. Technol., 1, 190 (1989). DOI: 10.3233/XST-1989-1207
- А.А. Малютин. Квантовая электроника, 24 (1), 93 (1997). DOI: 10.1070/QE1997v027n01ABEH000801 [A.A. Malyutin, Quantum Electron., 27 (1), 90 (1997). DOI: 10.1070/QE1997v027n01ABEH000801]
- I.A. Artioukov, K.M. Krymski. Opt. Eng., 39 (8), 2163 (2000). DOI: 10.1117/1.1303727
- A. Budano, F. Flora, L. Mezi. Appl. Opt., 45 (18), 4254 (2006). DOI: 10.1364/AO.45.004254
- R.K. Luneburg. Mathematical Theory of Optics (University of California Press, Berkeley and Los Angeles, 1966)
- Wolfram Research, Inc., Mathematica, 14.1, 2024
- F. Liu, Y. Li. Opt. Rev., 20 (2), 120 (2013). DOI: 10.1007/s10043-013-0017-2
- F. Liu, Y. Li. Appl. Opt., 52(29), 7137 (2013). DOI: 10.1364/AO.52.007137
- А. Джеррард, Дж.М. Берч. Введение в матричную оптику (Мир, М., 1978). [Пер. с англ.: A. Gerrard, J.M. Burch. Introduction to Matrix Methods in Optics (A Wiley-Interscience Publication, London NY Sydney Toronto, 1975)]
- K.L. Brown, R. Belbeoch, P. Bounin. Rev. Sci. Instrum., 35, 481 (1964). DOI: 10.1063/1.1718851
- I. Takeshita. Z. Naturforschg., 21 (1-2), 9 (1966). DOI: 10.1515/zna-1966-1-204
- A. Frabetti, D. Manchon. IRMA Lect. In Math. And Theor. Phys., (K. Ebrahimi-Fard et F. Fauvet eds), v. 21, p. 91-148. Europ. Math. Soc. (2015)