Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа



Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа

 


Владельцы патента RU 2525690:

Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа изготовления зеркала для рентгеновского телескопа. Способ включает в себя нанесение методом гальванопластики на заготовку из алюминиевого сплава слоя из никелевого сплава и доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости в несколько этапов на шлифовальном стенде с применением абразивного состава. Дисперсность абразивного состава уменьшают на каждом последующем этапе, а на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу. После полировки производят снятие оболочки из никелевого сплава и наносят на внутреннюю поверхность оболочки отражающий слой. Технический результат заключается в возможности обеспечения требуемой гладкости рабочей поверхности зеркальной оболочки без выполнения жестких требований к точности выставления полировального инструмента. 1 ил.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, рентгеновской астрономии и может быть использовано для обработки конических и цилиндрических поверхностей матриц зеркала рентгеновской зеркальной системы.

Тенденции развития этой области техники направлены на улучшение пространственного разрешения приборов, расширение энергетического диапазона в сторону жестких энергий, и увеличение поля зрения телескопов. Эти задачи решаются путем использования усовершенствованной оптики, оптимизации конструкции зеркальных модулей, повышения технологичности их изготовления. Основные характеристики телескопов напрямую зависят от способов изготовления зеркальных систем.

В настоящее время применяют следующие способы изготовления:

прямая шлифовка оптики, копирования полированных оправок или формирования тонких фолы. Как правило, для изготовления зеркал рентгеновских телескопов жесткого диапазона используют метод гальванопластики (ENR), позволяющий делать несколько копий с предварительно отполированных до требуемой гладкости оправок, покрытых NL. Так, например, известен способ изготовления никелевого зеркала для рентгеновского телескопа, описанный:

- в статье Producing the X-ray Mirrors for ESAT's XMM Spacecraft (авторы ШАМБЮР Д. и др., опубликован в ESA №89, февраль 1997, с.68-79);

- в статьях: / The American Astronomical Society. All rights reserved./ и /HERO: High-Energy Replicated Optics for a Hard-X-Ray Balloon/, Space Science Department, NASA, Center for Applied Optics, University of Alabama, University Space Research Association, журнал «The Astrophysical Journal», (568: 432-435, March 20 # 2002).

Первая из указанных статей - Producing the X-ray Mirrors for ESAT's XMM Spacecraft с описанием технологии изготовления зеркала для рентгеновского телескопа XMM принята в качестве ближайшего аналога. Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, описанный в этой статье, включает следующие операции:

- на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики наносят слой покрытия из никеля или никелевого сплава для придания рабочей поверхности заготовки прочностных свойств;

- в качестве покрытия используют прочносцепленное покрытие из Ni-P (8-10% Р) из-за высокой адгезии к алюминию, низкой пористости и высокой твердости;

- доводят рабочую поверхность заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости на шлифовальном стенде с применением абразивного состава (до шероховатости );

- в качестве абразивного состава используют, например, мелкодисперсный алмазный порошок;

- алмазный порошок наносят на рабочую поверхность заготовки;

- наносят на отшлифованную поверхность заготовки в вакууме отражающий слой из золота или иридия;

- методом гальванопластики заготовку покрывают слоем NI-CO сплава;

- снимают оболочку из сплава NI-CO вместе с нанесенным на внутреннюю поверхность оболочки отражающим слоем;

- контролируют фокусное расстояние.

Недостаток известного способа связан с предъявлением жестких требований к точности выставления полировального инструмента, что ведет к возможности изготовления только 4-х копий на одной оправке, после чего требуется восстановление и правка инструмента. Данная ситуация увеличивает себестоимость и трудоемкость способа.

Технический результат заявляемого способа заключается в возможности обеспечения требуемой гладкости рабочей поверхности зеркальной оболочки без выполнения жестких требований к точности выставления полировального инструмента, т.е. предлагаемый способ является более технологичным.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, включающем нанесение на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики слоя из никелевого сплава для придания рабочей поверхности, заготовки прочностных свойств, доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости на шлифовальном стенде с применением абразивного состава, нанесение на рабочую поверхность заготовки методом гальванопластики покрытия из сплава NI-CO, снятие оболочки из сплава NI-CO, нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя и последующий контроль фокусного расстояния, при этом:

- полировку ведут в несколько этапов,

- каждый последующий этап осуществляют с абразивным составом, меньшей дисперсности,

- на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу,

- нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя осуществляют после снятие оболочки из сплава NI-CO.

Разбивка процесса полировки на несколько этапов позволяет более качественно и глубоко осуществить полировку.

Смена дисперсности абразивного состава при последующем этапе полировки позволяет ускорить получение требуемой шероховатости.

Использование в качестве абразивного состава на последнем этапе полировки смолы позволяет проводить полировку Ni-P покрытия до оптической чистоты и выше, а также обеспечить равномерность полировки.

Нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя после снятия оболочки из сплава NI-CO позволяет увеличить количество копий с одной заготовки без ее доработки.

На фиг.1 изображен стенд для шлифовки, где: 1 - матрица, 2 - каретка, 3 - притир.

Заявляемый способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа можно пояснить на примере изготовления матриц и зеркал рентгеновского телескопа ART-XC международного проекта создания астрофизической обсерватории. Способ включает следующие операции. На заготовку конической формы из алюминиевого сплава АМг6 методом гальванопластики наносится слой химически восстановленного NiP покрытия толщиной 140-160 мкм (прочносцепленное толстое покрытие с заданными свойствами). Точность формы матрицы рентгеновского зеркала обеспечивается прецизионным алмазным точением и последующей полировкой. Матрица 1 закрепляется в центрах, сверху устанавливаются смоляные притиры 3, удерживаемые на образующей шарнирным соединением каретки 2. Матрице придается вращательное движение, притиры совершают возвратно-поступательное. Полировку ведут в 3 этапа. Первый и второй этапы - с помощью алмазного порошка, размер зерна которого 10-7 мкм и до 0,25 мкм соответственно и который наносят на рабочую поверхность притиров, совершающих возвратно-поступательное движение, с возможностью их перемещения по нормали к обрабатываемой поверхности, что позволяет проводить полировку любой металлической поверхности, имеющую форму тел вращения. При получении требуемой чистоты поверхности, до Ra 0,4 нм, на матрицу методом гальванопластики наносят NiCo покрытие толщиной 0,28-0,3 мм, точно повторяющее форму и размеры. По завершении гальванических процессов с матрицы снимают зеркало и на внутреннюю поверхность наносят иридиевое покрытие. Данным методом с одной заготовки (без дополнительной ее доработки) было изготовлено 7 шт зеркал с одинаковой шероховатостью (необходимое количество зеркал для телескопа ART-XC).

Т.о. заявляемый способ позволяет получить требуемую чистоту отражающей поверхности зеркала при одновременном снижении себестоимости и трудоемкости и позволяет производить полировку цилиндрических и конических поверхностей любых материалов и размеров без восстановления и правки инструмента, вплоть до 10 копий.

Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, включающий нанесение на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики слоя из никелевого сплава для придания рабочей поверхности заготовки прочностных свойств, доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости притирами на шлифовальном стенде с применением абразивного состава, нанесение на рабочую поверхность заготовки методом гальванопластики покрытия из сплава NI-Co, снятие оболочки из сплава NI-Co, нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя и последующий контроль фокусного расстояния, отличающийся тем, что полировку рабочей поверхности заготовки ведут в несколько этапов, используя на последующем этапе абразивный состав меньшей дисперсности, чем на предыдущем, при этом на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу, причем нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя осуществляют после снятие оболочки из сплава NI-Co.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к покрытиям космических зеркал, конкретнее к остекловыванию заготовок космических зеркал, обеспечивающих возможность получения высококачественной оптической поверхности зеркал.
Инфракрасный отражатель состоит из металлической подложки, характеризующейся тем, что она покрыта слоем нитрида циркония и хрома общей формулы (ZrxCr1-x)1-yNy с х в диапазоне от 0,15 до 0,7 и y в диапазоне от 0,01 до 0,265.

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым (раскрываемым) крупногабаритным рефлекторам, зеркальный отражатель (параболоид вращения) которых, например, имеет диаметр 12 м.

Изобретение относится к термостабильному многослойному зеркалу для крайнего (коротковолнового) ультрафиолетового (УФ) спектрального диапазона и может быть использовано в качестве нагреваемого коллекторного зеркала источника излучения крайнего УФ-диапазона.

Изобретение относится к области оптического машиностроения и может быть использовано в лазерной технике, в системах оптической локации и других областях оптического машиностроения.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в составе оптического тракта мощных лазерных технологических установок, в частности в резонаторах щелевых газовых лазеров.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к отражателю для мобильного терминала, который включает в себя пластину, имеющую фронтальную и тыльную стороны, с вогнутой частью в виде выемки, на которой расположен отражающий материал, который отражает свет, падающий на фронтальную поверхность по меньшей мере части пластины.

Оптическое устройство включает объектив, бликующий элемент с отражающей поверхностью, расположенной в окрестности фокальной поверхности объектива, и адаптивную апертурную маску, содержащую области, пропускающие оптическое излучение без искажений волнового фронта и выполненные в виде одного или нескольких круговых секторов с суммарным углом при вершинах, равным 180°, и симметричные им относительно центра апертуры объектива области, не пропускающие излучение.

Оптическая система содержит объектив, бликующий элемент с отражающей поверхностью, расположенной в окрестности фокальной поверхности объектива, и апертурную маску, содержащую область, пропускающую оптическое излучение без искажений волнового фронта и выполненную в виде сегмента, большего, чем половина круга, и не пропускающую излучение область.

Изобретение относится к стабилизации изображения наблюдаемых объектов в оптических приборах, работающих на подвижном основании, и предназначено для создания инерционных систем стабилизации изображения.
Изобретение относится к области устройств оптического контроля полостей, расположенных в труднодоступных местах технических устройств и природных тел, и может быть использовано на таможне, в криминалистике, техническом контроле и подобных областях техники и общества.

Изобретение может быть использовано для крупногабаритных оптических астрономических зеркал, которые нуждаются в осевой и радиальной поддержке, чтобы исключить их деформацию от собственного веса, из-за релаксации внутренних напряжений и изменения ориентации зеркал в пространстве.

Оптическое устройство содержит объектив, визирную или прицельную сетку и окуляр, позволяющий наблюдать изображение, построенное объективом на поверхности, в которой располагается визирная или прицельная сетка, а также саму эту сетку.

Изобретение относится к оптическим устройствам, а именно к видеоустройствам для осмотра и измерительного контроля внутренних поверхностей трубчатых изделий, преимущественно статоров героторных винтовых гидравлических двигателей с винтовыми зубьями из эластомерного материала.

Изобретение относится к военной технике, а именно к обеспечению надежности действий человека-оператора, отрабатывающего в быстром темпе зрительные изображения боевой фоноцелевой обстановки и сетки прицельного устройства, наблюдаемые им одновременно через окуляр визирного канала пускового устройства (ПУ), в совокупности с его сенсомоторными действиями в процессе наведения на цель ПТРК в условиях витального стресса (угроза жизни в боевых условиях) (см.

Изобретение относится к способам управления, а более конкретно к способам слежения за подвижным объектом. .

Телескоп может быть использован в оптико-электронных космических телескопах для дистанционного зондирования Земли. Телескоп содержит объектив, установленные в фокальной плоскости оптико-электронные приемники изображения и спектрометр, содержащий входную щель, установленную в фокальной плоскости объектива, и фокусирующую диспергирующую систему. Спектрометр дополнен второй входной щелью, расположенной параллельно основной щели с высотами Т. Фокусирующая диспергирующая система выполнена в виде n мини-фокусирующих диспергирующих систем, установленных вдоль щелей в шахматном порядке с шагом, равным T 2 n . Каждая мини-фокусирующая диспергирующая система может содержать линзу-коллектив, установленный вблизи щели, и вогнутую дифракционную решетку. Объектив телескопа может быть выполнен из вогнутого главного зеркала, выпуклого вторичного зеркала и предфокального линзового корректора полевых аберраций. Технический результат - увеличение полосы захвата космического телескопа при малых размерах изображений пикселей ОЭПов на поверхности Земли и малых габаритах гиперспектральной аппаратуры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 прил.
Наверх