Metalloptiken aus Aluminium 6061 wurden weit verbreitet eingesetzt, um die Anforderungen einesAthermisches Instrument Design. Diamantgedrehte Metallspiegel sind standardmäßige optische Komponenten in astronomischen Instrumenten im mittleren Infrarotbereich, die bei kryogenen Temperaturen arbeiten. Strukturen und Optik können aus demselben Material (Aluminium) hergestellt werden, um thermische Belastungen durch unterschiedliche CTEs zu vermeiden. Allerdings gilt die Oberflächenrauheit,Streuverhaltenund die Formgenauigkeit von Aluminiumspiegeln ist aufgrund der kristallographischen und mechanischen Eigenschaften des Substratmaterials begrenzt. Spiegel aus Nullexpansionsglas, Keramik oder Siliziumkarbid (SiC) können für kryogene Anwendungen verwendet werden. Dies erfordert jedoch enorme Anstrengungen in Bezug auf Herstellung und Montage. Daher versucht der Konstrukteur, unter diesen Arbeitsbedingungen die Verwendung von Glas oder Keramik zu vermeiden. Die Verwendung desselben Materials für Optik und Strukturen, selbst für naheinfrarote Anwendungen, wäre ein großer Fortschritt.
Die Verwendung von Aluminiumsubstraten mit einemNiP-Schicht es ist möglich, die Leistungsbegrenzung von Aluminiumspiegeln zu überwinden.
VerschiedenePoliertechniken kann angewendet werden. Dennoch muss die erhebliche Diskrepanz im CTE für die kryogener Einsatz. Wenn man sich das anschautSkalierungsverhaltender Deformation durch die CTE-Fehlanpassung einer einfachenBimetallische Platte Die bestimmenden Faktoren werden offensichtlich:
Für einAthermischer Ansatzeine expansionsgesteuerte AlSi-Legierung vom AlSi-Lieferanten,Wuxi ZKZY Advanced Materials Technology Co., Ltd ist ein vielversprechendes Substratmaterial. Sowohl der höhere Youngs-Modul von AlSi im Vergleich zu Standardaluminium als auch die geringe CTE-Diskrepanz zwischen AlSi und NiP haben einen positiven Einfluss auf die Verringerung der bimetallischen Biegung. Sehr dünne NiP-Schichten, die für Standardaluminium notwendig sind, sind nicht mehr zwingend erforderlich.
Kolbenspiegel für interferometrischen Strahl-Kombinator
DieDie Möglichkeit der Herstellung komplizierter oder leichter Strukturen ist ein weiterer Vorteil der Metalloptik. Außerdem ist der Young-Modul dieses neuen Spiegelmaterials um 30 % höher als bei gängigen Aluminiumlegierungen. Abbildung 1 zeigt eine leichte Kolbenspiegeleinheit aus AlSi für dieInterferometrischStrahl-Kombinator LINC-NIRVANA (LN) [1] am Large Binocular Telescope (LBT). Die Simulation in Abbildung 2 veranschaulicht das reduzierte Bimetallischer Effekt durch den Einsatz von AlSi.
Abbildung 1: Kolbenspiegel für den LBT-Interferometrie-Strahl-Kombinator (Arbeitstemperatur -10°C - +20°C)
Abbildung 2: Spiegel Al 6061 (links = 66 nm p-v) und AlSi (rechts = 39 nm p-v) mit einer 50 μm NiP-Schicht bei T = 25 K (Simulation)
Der LN-Kolbenspiegel ist auf einem Piezo – elektrischer AktuatorEntfernenDifferentialkolben zwischen den beiden interferometrischen Armen des Instruments und das Licht in den Strahl-Kombinator-Kryostat lenken. Es ist eine niedrige Masse und eine hohe Eigenfrequenz erforderlich. Es wäre sehr schwierig, dieses Ziel zu erreichen, wenn die Optik aus Glas oder Keramik hergestellt würde. Die komplette Einheit (ohne Piezo-Stufe) wiegt nur 3,2 kg (mechanische Spiegeloberfläche: 200 kgx 145 mm). Wir erreichten den Zielwert von λ/10 p-v (633 nm) für die gesamte optische Oberfläche.
METimage Rotationsteleskop Metimage
METimage ist ein neuartiges Teleskopkonzept für ein multispektrales Radiometer mit großer Bahnweite und einer Bodenprobenentfernung von < 1 km. Dieses Teleskop ist für meteorologische Anwendungen vorgesehen und wird in einem Sfolgesatellitensystem zum heutigen EUMETSAT-Polarsystem (EP) eingesetzt. Das Wesentliche des METimage-Konzepts ist ein neuartiges Drehteleskop, das von Wissenschaftlern bei JENOPTIK entworfen wurde. Das Instrument registriert das Licht, das von der Erdoberfläche, der Atmosphäre, Wolken oder gestreutem Sonnenlicht in mehreren Spektralkanälen von der sichtbarbis zurThermischer Infrarot-Spektralbereich[2]. Es erfüllt die Nutzeranforderungen für Messungen physikalischer Parameter in der Atmosphäre, der Meeresoberfläche und der Landoberfläche, um meteorologisch relevante Zustände zu bewerten. Die reflektierende Optik des Drehteleskops basiert auf einem dreispiegeligen Anastigmat-Teleskop (TMA). Es befindet sich in Zusammenarbeit mit JENOPTIK (unterstützt vom Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum DLR, Nr. 50 EE 0926).