Высокое содержание кремния (AlSi, Si ≥ 40 %) в качестве зеркальной подложки для высокоэффективной криогенной металлической оптики

Металлическая оптика из алюминия 6061 широко используется для удовлетворения требованийатермический инструментпроектировать. Алмазные металлические зеркала являются стандартными оптическими компонентами в средних инфракрасных астрономических приборах, работающих при криогенных температурах. Конструкции и оптика могут быть изготовлены из одного и того же материала (алюминия), чтобы избежать теплового напряжения из-за разных CTE. Однако шероховатость поверхности,поведение рассеянияТочность формы алюминиевых зеркал ограничена из-за кристаллографических и механических свойств материала подложки. Зеркала из стеклокерамики с нулевым расширением или карбида кремния (SiC) могут использоваться для криогенных применений. Однако это требует огромных усилий в отношении производства и монтажа. Поэтому дизайнер старается избегать использования стекла или керамики в этих условиях работы. Использование одного и того же материала для оптики и конструкций даже для применения в ближнем инфракрасном диапазоне было бы большим шагом вперед.

 

Использование алюминиевых подложек сСлой NiPвозможно преодоление ограничения производительности алюминиевых зеркал.

 

Различныйтехника полировкиможет быть применено. Тем не менее, значительное несоответствие в CTE должно быть уменьшено длякриогенное применение.Глядя наПоведение масштабированиядеформации из-за несоответствия CTE простогобиметаллическая пластинаопределяющие факторы становятся очевидными:

Дляатермический подходконтролируемый расширением сплав AlSi от поставщика AlSi, Tianjin Baienwei New Material Technology Co., Ltd является перспективным материалом подложки. Как более высокий модуль Юнкса AlSi по сравнению со стандартным алюминием, так и небольшое несоответствие CTE между AlSi и NiP оказывают положительное влияние на снижение биметаллического изгиба. Очень тонкие слои NiP, которые необходимы для стандартного алюминия, больше не являются обязательными.

 

Поршневое зеркало для интерферометрического комбайнера луча

Темвозможность изготовления сложных или облегченных конструкций является еще одним преимуществом металлической оптики. Кроме того, модуль Юнга этого нового зеркального материала на 30% выше, чем для обычных алюминиевых сплавов. На рисунке 1 показан облегченный поршневой зеркальный блок, изготовленный из AlSi дляинтерферометрическийкомбайнер пучка LINC-NIRVANA (LN) [1] на Большом бинокулярном телескопе (LBT). Моделирование на рисунке 2 иллюстрирует уменьшенноебиметаллический эффектиз-за использования AlSi.

 

                        

 

Рисунок 1: Поршневое зеркало для LBT интерферометрического комбайна пучка (рабочая температура -10°C - +20°C)

       

 

    Рисунок 2: Зеркальные Al 6061 (слева = 66 нм p-v) и AlSi (справа = 39 нм p-v) со слоем NiP 50 мкм при T = 25 K (моделирование)

Поршневое зеркало LN установлено напьезоэлектрический приводудалитьдифференциальный поршеньмежду двумя интерферометрическими рычагами прибора и направить свет в луч комбайн криостата. Требуется низкая масса и высокая собственная частота. Достичь этой цели было бы очень сложно, если бы оптика изготавливалась из стекла или керамики. Комплектный агрегат (без пьезоступенчатой) имеет вес всего 3,2 кг (механический размер зеркальной поверхности: 200x 145 мм). Мы достигли целевого значения λ/10 p-v (633 нм) для всей оптической поверхности.

Ротационный телескоп METimage Метимаж

METimage - это новая концепция телескопа для многоспектрального радиометра с большой шириной полосы и расстоянием отбора проб грунта видимыйдотепловой инфракрасный спектральный диапазон[2]. Он отвечает требованиям пользователей к измерениям физических параметров в атмосфере, поверхности моря и поверхности суши для оценки метеорологически значимых состояний. Отражающая оптика для поворотного телескопа основана на трехзеркальном анастигматическом телескопе (TMA). Он разрабатывается в сотрудничестве с JENOPTIK (при поддержке Немецкого аэрокосмического центра DLR, No 50 EE 0926).