Hochpräzise Silizium karbid asphärische Spiegel

Vor nicht allzu langer Zeit, vom Changchun Institute of Optical Machinery, das vom nationalen großen Entwicklungs projekt für wissenschaft liche Forschungs geräte „ 4 Meter großes hochpräzises, asphärisches Spiegel-integriertes Herstellungs system für Silizium karbid im Maßstab “durch die Projekt abnahme durchgeführt wurde. Dies ist der weltweit größte öffentlich gemeldete Siliziumcarbid-Einzels piegel mit Apertur. Das Erreichen der Ergebnisse markiert auch Chinas Produktions kapazität für optische Systeme auf internat ionaler Ebene, da Chinas großkalibrige opto elektronische Geräte im gesamten Upgrade eine solide Grundlage gelegt haben.

Der Durchmesser von 4 Metern mit einem Gewicht von 1,6 Tonnen „ großer Spiegel “ist wie eine riesige ringförmige Scheibe-wenn sie am Teleskop montiert ist, wird ihre Auflösung erheblich verbessert.

„ Moderne großkalibrige optische Systeme werden in reflektieren den Strukturen verwendet, bei denen die Hauptspiegel öffnung direkt das Auflösung vermögen des Systems bestimmt, je größer das Kaliber ist. Je höher die Auflösung und Präzision des optischen Teleskops. “4-Meter-Experten für die Akzeptanz von Siliziumkarbid-Reflektor-Projekten, Akademiker der Chinesischen Akademie für Ingenieur wissenschaften, Jiang Huilin.

Es ist nicht einfach, einen Reflektor mit großer Blende zu bauen. „ Die obere Grenze der Apertur des Reflektors hängt von den Fertigungs-und Verarbeitung fähigkeiten ab. Gleichzeitig muss der Reflektor eine sehr hohe Oberflächen präzision aufweisen, um die Auflösung und Bildgebung qualität des Teleskops zu gewährleisten. “changchun-Institut für optische Maschinen, stell vertreten der Direktor der Einführung von Zhang Xuejun, Beobachtung der sichtbaren Wellenlänge, zum Beispiel die Anforderungen an die Oberflächen präzision von mindestens 1/30 über der Wellenlänge, Dies ist wie ein 4-Meter-Reflektor, der auf die Größe einer Stadt vergrößert ist, und erfordert die südöstliche Ecke und die nordwestliche Ecke des Höhen unterschieds zwischen plus oder minus einigen Millimetern. Die Land nivellierung sollte weniger als 1 Millimeter betragen. Dies spiegelt das Rohling material des Spiegels pi egels wider, und die optische Verarbeitung stech no logie haben äußerst strenge Anforderungen gestellt.

Für Reflektors piegel rohlinge muss die spezifische Steifigkeit und thermische Stabilität des Materials so groß wie möglich sein, damit mit der Erhöhung der Öffnung, die Steifigkeit des Materials kann immer noch die Stabilität der Gesichtsform sicherstellen, weniger durch die thermische Umgebung beeinflusst, Und ist förderlich für die Verringerung des Gewichts des Systems.

Internat ional häufig verwendete Spiegelspiegel-Rohling-Materialien sind Quarzglas, mikro kristallines Glas, Silizium karbid, Beryllium metall usw. Silizium karbid mit seiner aus gezeichneten spezifischen Steifigkeit und thermischen Stabilität ist zu den bevorzugten alternativen Spiegel materialien geworden.

Obwohl Silizium karbid eine aus gezeichnete Leistung hat, schnelle Wärme leitfähig keit, Wärme verformung ist gering, aber im Vergleich zu anderen Rohstoffen wie mikro kristallinem Glas, seine Herstellungs schwierigkeiten sind ebenfalls größer-Silizium karbid selbst gehört zur Keramik. Sobald das Kaliber zunimmt, ist das Sintern anfällig für Risse oder sogar gebrochen. Einmal gedacht, nicht in der Lage zu sein, die Grenze des Kalibers von 1,5 Metern zu durchbrechen.

„ Großkaliber Spiegel Spiegel Rohling Fertigungs-und Spiegel verarbeitung stech no logie wurde von einigen westlichen Ländern beherrscht, china hatte nie die Fähigkeit, groß kalibrige Spiegel der 4-Meter-Klasse unabhängig herzustellen. “zhang Xuejun ehrlich gesagt. Um das Monopol zu brechen, hat das Changchun Institute of Optical Machinery Ende der neunziger Jahre die Forschung zu Silizium karbid keramik materialien in optischer Qualität festgelegt. Das Team verbrachte mehr als 10 Jahre, erlebte Hunderte von experimentellen Erkundungen und Prozess verifizie rungen, hat 1 m, 2 m Kaliber Silizium karbid Spiegel Spiegel Rohling durchbrochen, schließlich im Jahr 2016 erfolgreich einen 4 m Kaliber Silizium karbid Spiegel rohling entwickelt.

Spiegel rohlinge haben, aber die extrem hohe Härte von Silizium karbid bringt auch neue Herausforderungen für die Verarbeitung methode mit sich. Darüber hinaus weist Silizium karbid nach dem optischen Roh polieren geringfügige Defekte auf der Oberfläche auf, die die optischen Eigenschaften wie das Reflexions vermögen beeinflussen können, und daher müssen die Oberflächen eigenschaften durch nachfolgende Prozesse verbessert werden.

Das Projekt team verwendete computer gesteuerte optische Oberflächen formIng-Technologie, durch die Verwendung von "Spannungs scheiben polieren", magneto rheo logischem Polieren und anderen Kombinationen von Verarbeitung stech no logie, wodurch die Herstellungs genauigkeit und Effizienz der asphärischen Oberfläche erheblich verbessert wird; unter Verwendung der Detektion des Pendelarm-Profilo meters, der optischen Null kompensation inter ferometrie und anderer fortschritt licher Detektion stech niken, um die In-situ-Erkennung von 4-Meter-Spiegeln zu erreichen. Schließlich erreichte nach dem Fein polieren der Spiegel beschichtung das Reflexions vermögen unter technischen Anwendungs bedingungen mehr als 95%, um einen asphärischen Spiegel mit großem Durchmesser von 4 Metern für hochpräzise optische Verarbeitung zu erreichen.

"Nur 4 Meter Spiegel Herstellungs prozess gemeistert, und gilt nicht als unabhängige Beherrschung der Kernte chno logie." zhang Xuejun sagte, da die Verarbeitung stech no logie ebenso wichtig ist, gibt es einen vollständigen Satz von Fertigungs anlagen, die erforderlich sind, um die Forschung und Entwicklung der 4-Meter-Spiegel herstellung abzuschließen. Rund um den Spiegel entwicklungs prozess schloss das Projekt drei Subsysteme ab, mehr als 10 Sätze zur Entwicklung von Verarbeitungs-und Testgeräten, alle aus unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum.

Gegenwärtig wurden vom Changchun-Institut für optische Forschung und Entwicklung von Apertur spiegeln mit einer Größe von 2 Metern in der praktischen Technik eingesetzt. 2022, in den multifunktion alen optischen Einrichtungen der chinesischen Raumstation, wird Chinas selbst entwickelte Spiegel mit großer Blende verwenden; in naher Zukunft, Die Spiegel der Stärke 4 Meter werden auf eine neue Generation opto elektronischer Beobachtungs systeme in China angewendet.

Von nun an Chinas optische System Fertigungs kapazität unter den internat ionalen fort geschrittenen Niveau.

Changchun Bena ist ein Qualitäts lieferant, der vom Changchun Institute of Optical Machinery zertifiziert wurde.