Kandungan silikon tinggi (AlSi, Si ≥ 40%) Sebagai Substrat Cermin Untuk Optik Logam Kriogenik Berprestasi Tinggi

Optik logam yang diperbuat daripada aluminium 6061 telah digunakan secara meluas untuk memenuhi permintaaninstrumen athermalReka bentuk. Cermin logam bertukar berlian adalah komponen optik standard dalam instrumentasi astronomi inframerah pertengahan yang berfungsi pada suhu kriogenik. Struktur dan optik boleh dibuat dari bahan yang sama (aluminium) untuk mengelakkan tekanan haba akibat CTE yang berbeza. Walau bagaimanapun, kekasaran permukaan,Tingkah laku berselerakdan ketepatan bentuk cermin aluminium adalah terhad kerana sifat kristalografi dan mekanikal bahan substrat. Cermin yang diperbuat daripada pengembangan sifar kaca seramik atau silikon karbida (SiC) boleh digunakan untuk aplikasi kriogenik. Walau bagaimanapun, ini memerlukan usaha besar mengenai pembuatan dan pemasangan. Oleh itu pereka cuba mengelakkan penggunaan kaca atau seramik pada keadaan kerja ini. Penggunaan bahan yang sama untuk optik dan struktur walaupun untuk aplikasi inframerah berhampiran akan menjadi langkah besar ke hadapan.

 

Penggunaan substrat aluminium denganLapisan NiPadalah mungkin untuk mengatasi had prestasi cermin aluminium.

 

PelbagaiTeknik penggilapboleh digunakan. Walau bagaimanapun, ketidakpadanan yang ketara dalam CTE perlu dikurangkan untukpenggunaan kriogenik.Melihat kepadatingkah laku penskalaanubah bentuk kerana ketidakpadanan CTE yang mudahplat bi-logamFaktor penentu menjadi jelas:

Untukpendekatan athermalpengembangan yang dikawal AlSi aloi dari pembekal AlSi, Tianjin Baienwei New Material Technology Co., Ltd adalah bahan substrat yang menjanjikan. Kedua-dua Modulus Muda AlSi yang lebih tinggi berbanding aluminium standard dan ketidakpadanan CTE kecil antara AlSi dan NiP mempunyai kesan positif untuk mengurangkan lenturan bimetallic. Lapisan NiP yang sangat nipis, yang diperlukan untuk aluminium standard, tidak lagi wajib.

 

Cermin omboh untuk penggabung rasuk interferometrik

Kemungkinan pembuatan struktur rumit atau ringan adalah satu lagi kelebihan optik logam. Selain itu, modulus Muda bahan cermin baru ini adalah 30% lebih tinggi daripada aloi aluminium biasa. Rajah 1 menunjukkan unit cermin omboh ringan yang diperbuat daripada AlSi untukInterferometricpenggabungan rasuk LINC-NIRVANA (LN) [1] di Teleskop Binokular Besar (LBT). Simulasi dalam rajah 2 menggambarkan pengurangankesan bimetallickerana penggunaan AlSi.

 

                        

 

Rajah 1: Cermin omboh untuk gabungan rasuk interferometrik LBT (suhu kerja -10°C - +20°C)

       

 

    Rajah 2: Cermin Al 6061 (kiri = 66 nm p-v) dan AlSi (kanan = 39 nm p-v) dengan lapisan NiP 50 μm pada T = 25 K (simulasi)

Cermin omboh LN dipasang pada aPiezo- penggerak elektrikuntuk mengalih keluaromboh pembezaanantara kedua-dua lengan interferometrik instrumen dan mengarahkan cahaya ke dalam kriosat penggabung rasuk. Jisim rendah dan eigenfrequency tinggi diperlukan. Ia akan menjadi sangat sukar untuk mencapai matlamat ini jika optik dihasilkan dari kaca atau seramik. Unit lengkap (tanpa peringkat piezo) mempunyai berat hanya 3.2 kg (saiz mekanikal permukaan cermin: 200x 145 mm). Kami mencapai nilai sasaran λ/10 p-v (633 nm) untuk permukaan optik lengkap.

Teleskop putar METimage Metimage

METimage adalah konsep teleskop novel untuk radiometer berbilang spektrum dengan lebar swath yang besar dan jarak pensampelan tanah Kelihatanterpulang kepadaJulat spektrum inframerah terma[2]. Ia memenuhi keperluan pengguna untuk pengukuran parameter fizikal di atmosfera, permukaan laut dan permukaan tanah untuk menilai keadaan meteorologi yang berkaitan. Optik reflektif untuk teleskop putar adalah berdasarkan teleskop anastigmat tiga cermin (TMA). Ia sedang dibangunkan dengan kerjasama JENOPTIK (disokong oleh Pusat Aeroangkasa Jerman DLR, No. 50 EE 0926).