大型天文望远镜主镜镀膜技术

采取主镜镜面向上真空蒸镀制备方式,开展了大型天文望远镜主镜铝加介质保护反射膜技术研究。结合ZZS3200型镀膜设备真空室几何配置,对传统膜厚分布计算物理模型进行了修正,分别分析了铝膜与介质膜层膜厚均匀性。结果表明:理论分析与实验数据一致,直径2.4 m范围内膜厚不均匀性约5.5%。通过优化工艺,成功制备出1.8 m平面镜薄膜元件,在350~1 800 nm波段范围内,膜层平均反射率88.6%,通过了环境稳定性测验。     

大型天文望远镜主镜镀膜技术

采取主镜镜面向上真空蒸镀制备方式,开展了大型天文望远镜主镜铝加介质保护反射膜技术研究。结合ZZS3200型镀膜设备真空室几何配置,对传统膜厚分布计算物理模型进行了修正,分别分析了铝膜与介质膜层膜厚均匀性。结果表明:理论分析与实验数据一致,直径2.4 m范围内膜厚不均匀性约5.5%。通过优化工艺,成功制备出1.8 m平面镜薄膜元件,在350~1 800 nm波段范围内,膜层平均反射率88.6%,通过了环境稳定性测验。     

九十年代大型天文望远镜概述

 我国在两千年前已发明圭表来观测太阳,以后又发明地平、赤道和黄道经纬仪、象限仪、简仪、浑仪和天球仪等。这说明我国在很早就进行了天文研究,用以指导人们的生产和生活。     

谈谈地面大型天文望远镜

观测天体的重要手段是天文望远镜。自从1609年伽利略自制天文望远镜成功,约400年来,望远镜早已从小型手控的发展到由计算机控制的庞大复杂的天文仪器。随着望远镜在各方面性能的不断改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。在过去的一百年中,“世界上最大的天文望远镜”的称号曾几易其主。从美国威尔逊山上的胡克望远镜,到雄据宝座达50年之久的帕洛马天文台口径5米的海尔望远镜,再到夏威夷莫纳克亚山上口径10米的一对凯克望远镜,     

大型望远镜主镜方案设计

通过分析三种主镜方案,确定采用弯月形薄主镜为4.3m望远镜的主镜。     

通光口径2.16m天文望远镜凹双曲面主镜的磨制工艺

2 16m光学望远镜是目前我国研制的口径最大的反射式天文望远镜 ,主镜通光口径为 2 16m ,边厚为330mm ,重量约 2 2 0 0kg ,顶点曲率半径R0 =12 960mm ,偏心率平方e2 =1 0 95 134 7[1] ,相对口径为 1/3,最大非球面度δ0max≈ 2 1μm。由于所用玻璃毛坯为原苏联制造 ,质量极差 ,通体充满气泡、结石、折叠 ,是块等外品。更致命的是磨出的表面各处硬度不均匀 ,出现大面积、形状不规则的高、低区 ,不得不用手持小抛光盘进行手修 ,像雕刻一样去掉那些不规则形状的硬的局部高 ,保留不规则的软的局部低 (所谓修光程 ) ,并把它拼凑成一个较为接近的理想双曲面。可以想像得出 ,这样做会遇到多麽大的困难。在大家的努力下 ,终于用手把它磨修到尽可能完善。最后望远镜在由该主镜、凸双曲面副镜及熔石英像场改正镜组成的R C卡塞格林 (Ritchey ChretienCassegrain)光学系统的焦面上拍摄了星团底片。经鉴定委员会测试组专家测量后认为 ,在全视场 ( 30 0mm× 30 0mm )内 ,不管是边、角还是中心像均很圆 ,暗星像直径达0 18mm。说明主镜的加工工艺是成功的 ,同时也说明凸双曲面副镜的加工、检验[2 ] ,熔石英像场改正镜的设计[1] 、选料、加工[3] 及光学系统的调整[4] 也是成功的。     

大型光学天文望远镜风载作用分析

风载对光学天文望远镜结构和镜面的作用将直接影响望远镜的面形精度和跟踪指向控制,从而降低望远镜的像质。特别是未来大型望远镜越来越多地采用主动光学技术,风载的作用将是影响主动光学子镜的主动控制及望远镜整体性能的重要因素。回顾了大型望远镜风载作用的分析方法和随机风载的性质,详细介绍了采用风速功率谱密度方法进行随机风载分析的过程和采用有限元方法分析建模的方法;建立了一个拼接镜面主动光学望远镜的完整计算模型,研究了子镜及望远镜整体在风载作用下的静态和动态响应,并分析了风载对镜面面形和望远镜的跟踪指向精度的影响。     

多层膜优化设计方法

传统多层膜设计所用的全局寻优法的速度非常慢，有时还很难得到理想的膜系。根据Frensnel反射系数公式计算多层膜的反射率，利用单纯形法对软X射线和X射线波段多层膜进行调优，可在短时间内优化出最接近目标光学性能的多层膜膜系结构。计算了不同波长软X射线周期性多层膜的最高理论反射率。单纯形调优算法在保证优化结果与随机搜索法优化结果近似相同的基础上，使优化计算速度提高了十倍以上。同时还用单纯形调优法优化设计了X射线超反射镜，得到了非常理想的非周期膜系。     

理想化多孔介质霜层模型及霜层的孔隙率和弯曲率

本文提出管子网络多孔介质霜层物理模型,建立了凝华结霜传热传质控制微分方程.文中沦证了霜层的面孔隙率等于体孔隙率,揭示了霜层弯曲率二秩张量的物理意义,并导出一维霜层弯曲率表达式,完善了凝华结霜增长速率方程.     

逆向热蒸发制备望远镜主镜银反射膜

以自上向下热蒸发大型镀膜机为实验平台,开展了逆向蒸发制备大口径银反射镜研究.通过设计特殊蒸发舟及优化相关工艺参数,实现了金属银膜稳定、高速向下蒸发.根据逆向热蒸发工艺特点,选取熔点低、升华型材料Cr和SiO及特殊设计的蒸发舟,以Cr或CrNx为粘结层,SiOx或SiOxNy为保护层,制备了三种具有四层结构的介质保护性银反射膜,并对所制备反射镜样品的反射率、断面形貌和环境稳定性进行了表征.实验结果表明:膜系结构为3 nmCr/120 nmAg/0.6 nmCrNx/150 nmSiOxNy的银反射膜具有较好的环境稳定性和光谱特性;通过了24小时湿热实验(50℃/相对湿度98％/)和盐雾实验,在400～1 800 nm波段光谱范围内,银反射膜的平均反射率达到97.8％.     

空间拼接主镜望远镜共相位检测方法

总结了常用的共相位检测方法,分析了各种方法的特点及其用于空间望远镜在轨检测的适用性.提出了一种新的基于色散瑞利干涉原理的共相位误差检测方法和相应的干涉条纹数据处理方法--二维色散条纹分析法.介绍了色散瑞利干涉法的基本原理,给出了其检测拼接主镜望远镜共相位误差的光路图.为验证所提出的方法,搭建了一套色散瑞利干涉仪检测共相位误差的实验验证装置.初步的实验结果表明所搭建的色散瑞利干涉实验装置的量程叮达到200μm,多次测量值的均方根误差(重复性)优于2 nm,共相位误差δ≤1 μm时,测量精度为6.56 nm,可以满足空基分块主镜望远镜在轨共相f{7=检测的要求.     

用氧化铟透明导电膜制备防霜镜

<正> 一、引言目前,在光学仪器中已有不少防霜措施,其中以电加热法为好。已得到广泛应用的有电热丝加热法和铬等金属膜加热法。但是,这些方法的缺点是加热不均匀和影响视场等。透明导电膜加热法可以克服上述缺点,是一种较为理想的防霜措施。用得比较普遍的透明导电膜有二氧化锡膜和金膜。前者,通常是用化学高温淀积法涂敷的,即用四氯化锡的乙醇溶液喷涂或熏蒸至已预热到接近软化点的玻璃零件     

电子束蒸镀ＭＣＰ超薄防离子反馈膜及膜层特性分析

为了进行ＭＣＰ超薄防离子反馈膜的性能评价研究,并使这种膜层具有良好离子阻挡能力,利用电子束蒸发方法,在微通道板（ＭＣＰ）输入面上制备一种超薄Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜,其膜层厚度为２ ｎｍ时仍连续致密。通过对Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜的电子透过特性测试,给出２ ｎｍ及４ ｎｍ厚防离子反馈膜对应的死区电压分别约为１５０ Ｖ及２００ Ｖ;利用Ｍｏｎｔｅ-Ｃａｒｌｏ法模拟分析了Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜的离子阻挡特性,２ ｎｍ及４ ｎｍ厚Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜对碳离子等的阻挡率分别高于４０％及８６％,另外对有无膜的ＭＣＰ电特性进行测试,可以看出镀２ ｎｍ及４ ｎｍ厚的膜后,ＭＣＰ电子增益分别降低了５１％及８１％。     

一种近似计算金属多层膜界面过渡层厚度的方法

在用小角射线衍射研究离子束溅射法制备的多层膜基本结构时,提出了一个可以计算界面过渡层厚度公式。由实验曲线和文中提出公式得到过渡层厚度,并与用实验曲线和理论曲线进行拟合所得值进行了对比,结果表明这两种方法得到的过渡层厚度基本一致。     

逆向热蒸发制备望远镜主镜银反射膜（英文）

以自上向下热蒸发大型镀膜机为实验平台,开展了逆向蒸发制备大口径银反射镜研究.通过设计特殊蒸发舟及优化相关工艺参数,实现了金属银膜稳定、高速向下蒸发.根据逆向热蒸发工艺特点,选取熔点低、升华型材料Cr和SiO及特殊设计的蒸发舟,以Cr或CrN_x为粘结层,SiO_x或SiO_xN_y为保护层,制备了三种具有四层结构的介质保护性银反射膜,并对所制备反射镜样品的反射率、断面形貌和环境稳定性进行了表征.实验结果表明:膜系结构为3nmCr/120nmAg/0.6nmCrNx/150nmSiO_xN_y的银反射膜具有较好的环境稳定性和光谱特性;通过了24小时湿热实验(50℃/相对湿度98%)和盐雾实验,在400~1 800nm波段光谱范围内,银反射膜的平均反射率达到97.8%.     

凝华结霜霜层导热系数理论分析

研究水蒸汽凝华结霜过程在冷壁上形成的霜层的导热系数,依据随机管子多孔介质霜层模型,假设霜层是由孔隙空间与冰晶骨架构成的多孔介质,其中孔隙空间由随机毛细管及连接管子的接头形成,湿空气中的水蒸汽在霜层的孔隙空间中扩散输运并凝华结霜,根据传热传质学理论,导出霜层导热系数关系式。     

宽带膜厚实时监控过程中膜层折射率的确定方法

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2％～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。     

水滴结冰结霜及合成双射流的防霜防冰实验

对水滴结冰结霜过程及合成双射流作用时水滴结冰结霜过程分别进行了实验研究.实验中将半导体制冷片作为实验板将温度从室温降低到-30℃,采用电子显微镜观测无合成双射流和开启合成双射流作用的水滴凝固结冰结霜过程.结果显示:水滴从下部向上逐渐凝固,并且水滴表面凝固速度大于内部凝固速度.由于水凝固为冰,密度减小、体积增大,使得水滴形态改变,顶端突出,变成锥形.由于合成双射流强迫产生对流换热,凝固水滴不会像无激励器作用时在表面生成针叶状的霜,而是在水滴表面均匀形成一层白色的颗粒状霜.随着时间推移,霜的厚度并没有增加,并且水滴的高度降低,凝固水滴的锥形尖端逐渐变得平坦,水滴与冷板平面的接触面积增加.