Alto contenido de silicio (AlSi, Si ≥ 40%) como sustrato de espejo para óptica metálica criogénica de alto rendimiento

Alto contenido de silicio (AlSi, Si ≥ 40%) como sustrato de espejo para óptica metálica criogénica de alto rendimiento

Las ópticas metálicas hechas de aluminio 6061 se han utilizado ampliamente para satisfacer las demandas de unInstrumento atérmicodiseño. Los espejos metálicos torneados con diamante son componentes ópticos estándar en instrumentaciones astronómicas infrarrojas medias que trabajan a temperaturas criogénicas. Las estructuras y la óptica se pueden hacer del mismo material (aluminio) para evitar el estrés térmico debido a diferentes CTE. Sin embargo, la rugosidad de la superficie,comportamiento de dispersióny la precisión de la forma de los espejos de aluminio son limitadas debido a las propiedades cristalográficas y mecánicas del material del sustrato. Los espejos hechos de vitrocerámica de expansión cero o carburo de silicio (SiC) se pueden usar para aplicaciones criogénicas. Sin embargo, esto requiere enormes esfuerzos relacionados con la fabricación y el montaje. Por lo tanto, el diseñador trata de evitar el uso de vidrio o cerámica en estas condiciones de trabajo. El uso del mismo material para óptica y estructuras, incluso para aplicaciones de infrarrojo cercano, sería un gran paso adelante.

 

El uso de sustratos de aluminio con unCapa NiPes posible superar la limitación de rendimiento de los espejos de aluminio.

 

VariosTécnicas de pulidopuede aplicarse. Sin embargo, el desajuste significativo en el CTE debe reducirse para elUso criogénico.Mirando elcomportamiento de escaladode la deformación debida al desajuste CTE de un simplePlaca bimetálicaLos factores determinantes se hacen obvios:

Para unEnfoque atérmicouna aleación AlSi controlada por expansión del proveedor AlSi, Tianjin Baienwei New Material Technology Co., Ltd es un material de sustrato prometedor. Tanto el módulo de Youngs más alto de AlSi en comparación con el aluminio estándar como el pequeño desajuste CTE entre AlSi y NiP tienen un impacto positivo en la reducción de la flexión bimetálica. Las capas de NiP muy delgadas, que son necesarias para el aluminio estándar, ya no son obligatorias.

 

Espejo de pistón para combinador de haz interferométrico

ElLa posibilidad de fabricación de estructuras complicadas o ligeras es otra ventaja de la óptica metálica. Además, el módulo de Young de este nuevo material de espejo es un 30% más alto que para las aleaciones de aluminio comunes. La Figura 1 muestra una unidad de espejo de pistón ligera hecha de AlSi para elInterferometríacombinador de haz LINC-NIRVANA (LN) [1] en el Gran Telescopio Binocular (LBT). La simulación de la figura 2 ilustra la reducciónEfecto bimetálicodebido al uso de AlSi.

 

                        

 

Figura 1: Espejo de pistón para combinador de haz interferométrico LBT (temperatura de trabajo -10 °C - +20 °C)

       

 

    Figura 2: Espejo Al 6061 (izquierda = 66 nm p-v) y AlSi (derecha = 39 nm p-v) con una capa de NiP de 50 μm a T = 25 K (simulación)

El espejo del pistón LN está montado en unActuador piezoeléctricopara quitarPistón diferencialentre los dos brazos interferométricos del instrumento y dirigir la luz hacia el criostato combinador de haz. Se requiere una masa baja y una alta frecuencia propia. Sería muy difícil lograr este objetivo si la óptica se fabricara a partir de vidrio o cerámica. La unidad completa (sin etapa piezoeléctrica) tiene un peso de solo 3,2 kg (tamaño mecánico de la superficie del espejo: 200x 145 mm). Logramos el valor objetivo de λ/10 p-v (633 nm) para toda la superficie óptica.

Telescopio rotativo METimage Metimage

METimage es un novedoso concepto de telescopio para un radiómetro multiespectral con un gran ancho de franja y una distancia de muestreo del suelo de visiblehasta elRango espectral infrarrojo térmico[2]. Cumple los requisitos de los usuarios para las mediciones de parámetros físicos en la atmósfera, de la superficie del mar y de la superficie terrestre para evaluar estados meteorológicamente relevantes. La óptica reflectante para el telescopio rotativo se basa en un telescopio anastigmat de tres espejos (TMA). Está en desarrollo en cooperación con JENOPTIK (con el apoyo del Centro Aeroespacial Alemán DLR, No. 50 EE 0926).