掠射望遠鏡

1970年代早期美國的天空實驗室上搭載了掠射式望遠鏡，用於拍攝太陽，是首個用於天文觀測的大型X射線望遠鏡。1978年發射的愛因斯坦衞星是首個搭載大型掠射式望遠鏡的X射線天文衞星。20世紀90年代以後發射的大部分X射線天文衞星上都安裝了掠射式望遠鏡，口徑和分辨率都在不斷提高。

掠射 X射線望遠鏡就是利用這種全反射原理設計而成的。1952年﹐沃爾特首先建議利用X射線掠射的全反射現象來進行光學聚焦﹐使用兩個同軸共焦旋轉圓錐曲面組合構成的光學系統﹐可以減少像差。他還提出三種有實用意義的成像系統方案。

掠線望遠鏡的輻射接收器有乳膠(膠捲或幹板)﹑正比計數器﹑X射線圖像轉換器等。乳膠是使用最廣泛﹑歷史最長的輻射接收器﹐它可以積累與儲存太陽像﹐能充分地利用觀測時間﹐使用方便。迄今在X射線天文觀測中仍佔相當重要的地位。使用乳膠記錄方法的不利之處在於它的效率很低﹐需要較長的累積時間。在空間探測上使用受到限制。利用X射線圖像轉換器作為X光望遠鏡的輻射接收裝置沒有這些缺點。在 X射線天文中已經使用的X射線圖像轉換器有兩種﹕微通道板(MCP)﹐是根據二次電子發射的原理由許多極細的高鉛玻璃管構成的﹔閃爍晶體﹐一些透明的晶體(如碘化鈉或塑料)在吸收X光子後﹐原子(或分子)被激發(或電離)﹐它們在核態向低能態過渡中發射出可見輻射﹐即可用通常光導攝像管﹑正攝像管﹑二次電子電導攝像管來拍攝。位置靈敏正比計數器是一般正比計數器的變型﹐是使用許多平行金屬絲獲得信息的計數器﹐它靈敏度高﹑分辨率低﹐適合探測十分微弱撓鈧鎄射線展源。

在恆星X射線天文學中使用的掠射X射線望遠鏡﹐在結構上與太陽 X射線望遠鏡相似。由於恆星的輻射流量比太陽弱得多﹐因而恆星掠射X射線望遠鏡要求有更大的有效集光面積和更靈敏的探測器。為了探測宇宙中較弱X射線源﹐美國在七十年代開始研製集光面積為1﹐000平方釐米﹑焦距為610釐米的掠射X射線望遠鏡﹐視場為60 ﹐分辨率為2。

掠射望遠鏡經常採用的光路結構有柯克帕特里克─貝茨型（Kirkpatrick-Baez）、沃爾特型（Wolter）和龍蝦眼型（Lobster Eye）等，其中沃爾特型又分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三種結構。

柯克帕特里克─貝茨型是最早出現的型號，發明於1948年，使用兩塊互相垂直的拋物面會聚X射線。沃爾特型使X射線先經過拋物面再經過雙曲面發生會聚。這種結構廣泛應用於各種大型X射線望遠鏡，其中Ⅰ型的應用最為廣泛。

龍蝦眼型是於1970年代末提出的，特點是視場大，焦平面是曲面，較少得到應用。在實際的掠射望遠鏡中，經常使用若干不同口徑的反射面製作成套筒以增大有效口徑，例如XMM-牛頓衞星上安裝的掠射式X射線望遠鏡由58層沃爾特Ⅰ型套筒組成，最大的一層直徑為70釐米。