Никаноров 2009

«Сибастро - 2009»
ФГУП ПО НПЗ имени Ленина
Методы устранения рассеянного
излучения в телескопах –
рефракторах.
Просветление склейки.
Зам. главного оптика,
Н.Ю. Никаноров
1
Рассеянное излучение
3
4
5
1
2
Одним из источников рассеянного излучения в
телескопах
рефракторах
является
переотражения от поверхностей оптических
деталей. Интенсивность отраженного света
определяется по формуле Френеля:
R =[(n1-n2)/(n1+n2)]2
Образование рассеянный свет
в склеенном компоненте.
рис1
(1)
где R- интенсивность света отраженной от
границы раздела сред с показателями
преломления n1 и n2 соответственно.
Отражение от границы раздела воздух стекло
составляющее от 4-8% в зависимости от марки
стекла (луч 3 и 5) уменьшали за счет
просветляющих покрытий, а границу раздела
стекло – оптический клей (луч 4) игнорировали
за счет малости интенсивности ( 0,1-0,5%) для
стекол с показателями преломления не более не
более n ≤1,65.
2
Диаграмма Аббе
В настоящее время
фирмой Шотт
разработана гамма
стекол с показателями
преломления
n ≥ 1,80
Стекла фирмы Шотт на
диаграмме Аббе
рис2
3
Высокопреломляющее стекло
Физические свойства высокопреломляющего стекла
Показатель преломления nd=1,84666
Средняя дисперсия νd=23,78,
Внутренне пропускание в слое(10 мм)
τλ=500нм =0,972 τλ=650нм =0,988 τλ=400нм=0.793
Коэффициент линейного расширения
ά-30/+70 = 8,5 (10-6/К)
Плотность Ρ = 3,53 г/см3
4
Отражение в склейке
При склеивании оптической детали с показателем преломления nd= 1.85,
то согласно формуле (1) интенсивность отраженного света составит 1,3 %
(верхняя кривая).
Для снижения интенсивности отраженного от границы раздела
стекло-клей света предлагается нанести λ/4 пленку с показателем преломления
определяемым следующим соотношением:
nl=√ns×ng
(2)
где nl - показатель преломления просветляющего слоя, ns – показатель
преломления стекла (1,85),
ng – показатель преломления клея (бальзамин-М 1,49).
рис3
5
Выбор пленкообразующего материала
Решая уравнение (2) получаем, что пленкообразующий
материал должен иметь
показатель преломления равный nl=1,66.
Теоретическая кривая отражения для λ/4 = 500нм
см. рис. 4 нижняя кривая.
рис4
6
Выбор пленкообразующего материала
Наиболее близкими по показателю преломления к расчетному
обладают два
пленкообразующих материала:
1.Оксид алюминия (Al2O3) с показателем преломления 1,63.
2.Фторид церия (CeF3) с показателем преломления 1,60.
Были опробованы оба вещества.
Нанесение просветляющих слоев осуществлялось на у установке ВУ-1А,
при давлении 1-2×10-5 мм.рт.ст., на нагретые до температуры 150ºС
подложки.
Для испарения оксида алюминия использовалось электронно-лучевое испарение,
для испарения фторида церия резистивный нагрев с молибденовой лодочки.
7
Выбор материалов
В качестве подложки для нанесения
«просветляющего слоя
использовалась
Клиновидная пластинка из
высокопреломляющего стекла,
Ответная клиновидная пластинка
изготавливалась из стекла К8 с
показателем преломления n= 1.52.
Для склеивания клиньев применялся
оптический клей бальзамин-М
с показателем преломления n= 1.49.
На рис.5 показан клиновидный
образец.
рис5
8
Изготовление образцов для исследования
Для наглядности, при напылении
«просветляющего слоя»
половина поверхности
клиновидного образца
экранировалась.
После склейки с клином из
стекла К8 заметна разница
между «просветленной» и
«непросветленной» областями
(рис 6)
РИС.6
9
Хрусталик «МИОЛ – Аккорд»
На рис. 7 приведены кривые
отражения «просветляющей
пленки» до склейки (верхняя
кривая и после склейки (нижняя
кривая.
Рис. 7
10
Сравнение эффективности пленкобразующих
материалов.
Рис 8
На рисунке 8 приведены
два образца с различными
материалами
«просветляющей пленки»:
-левый образец с
покрытием оксидом
алюминия;
-правый образец с
покрытием фторидом
церия.
Визуально видно, что
покрытие оксидом
алюминия несколько более
эффективно.
11
Методика контроля эффективности
просветления
Рис8
Контроль эффективности «просветляющего покрытия» проводился по изменению
интенсивности интерференционной картины от «просветленного» и «не
просветленного» участков поверхности клина. Схема эксперимента изображена на
рис 8.
12
Результаты интерферометрических измерений
Рис 9
Рис11
Рис10
На рис 9, 10, 11 приведены результаты обработки
интерферограммы.
На рис. 9 видно изменение интенсивности 2000р
в зоне «не просветления» и 250р в зоне
«просветления». Изменение интенсивности в 10
раз хорошо согласуется с расчетными данными
(см рис 4).
13
Выводы
1. Проведена проверка методики расчета просветляющих покрытий для
склеиваемых компонентов.
2. Разработана и опробована методика контроля эффективности
просветления для склеиваемых компонентов.
14