للملاحظات التاجية الفلكية للأشعة تحت الحمراء المستقبلية ، يتم استخدام مرايا الألومنيوم في التكلفة. تتطلب ملاحظات النطاق العريض في منتصف الأشعة تحت الحمراء في الفضاء البصريات العاكسة المبردة ، في حين تتطلب Coronagraphy مكونات بصرية عالية الدقة. على سبيل المثال ، اقترح Coronagraph في البداية لمشروع القمر الصناعي الفلكي للأشعة تحت الحمراء من الجيل التالي SPICA (SCI: SPICA CORONAGRAPH) تصنيع وتقييم نظام بصري يشتمل على مرايا خارج المحور من الألومنيوم عالي الدقة. أجريت تجربة توضيحية بصرية متجانسة مع قناع coronagraph. أولاً ، تم قياس خطأ واجهة الموجة (WFE) من مرايا الألومنيوم باستخدام مقياس التداخل HE-NE Fizeau للتأكيد على أن الكثافة الطيفية للطاقة لمتطلبات WFE MET SCI. بعد ذلك ، تم دمج المرايا في النظام البصري ، وتم تقييم الأداء العام للنظام. تم تقدير إجمالي WFE للمكونات البصرية بحوالي 33 نانومتر (RMS) ، مع كل مرآة تساهم 10-20 نانومتر (RMS) في منطقة مركزية 14 مم للمكون البصري. تم تحقيق تباين 10−5.4 10−5.4 من أجل coronagraph في الضوء المرئي. استنادًا إلى حسابات النماذج والأداء البصري المقاس ، من المتوقع أن يحقق نظام التصوير coronagraphic تباينًا يبلغ حوالي 10 إلى 7 10−7 على طول موجة 5 ميكرون.
التطبيق في مهمة أرييل:
تصف المهمة Ariel (Ariel (Armpheric-Remote-Sefrare Exoplanet survey الكبيرة) تصميم وتحليل وتطوير مرآة النموذج الأولي للألومنيوم 1 متر لتلسكوب. اختارت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) أرييل كمهمة علمية متوسطة من الدرجة المتوسطة (M4) ، المقرر إطلاقها في عام 2028. تهدف المهمة إلى دراسة أجواء الكواكب الخارجية المختارة. تعتمد الحمولة على تلسكوب من فئة متر واحد يسبقه مجموعة من الأدوات. يتم تعريف تكوين التلسكوب على أنه تصميم كاسوي كلاسيكي مع تلميذ غريب الأطوار ، وتخطيط مراوغين ، ومرآة مكافئ خارج المحاور. تم إجراء تحليل لمقايضة للمواد لتصنيع المرآة الأولية لقطر 1 متر (M1) ، وتم اختيار سبائك الألومنيوم كمواد أساسية لكل من المرايا والبنية. اليوم ، يتم النظر في المعادن مثل سبائك الألومنيوم في كثير من الأحيان لتصنيع التلسكوبات التي تعمل في نطاق الطول الموجي بالأشعة تحت الحمراء. إن إنتاج مرايا ألمنيوم كبيرة مثل تلك الخاصة بـ Ariel أمر صعب ، وقد تم بدء برامج البحث والتطوير المتفانية لإظهار الجدوى. تم تصنيع واختبار مرآة نموذجية ، متطابقة في الحجم لنموذج رحلة M1 ولكن مع ملف تعريف سطح أبسط ،.
التطبيقات في الأقمار الصناعية الفلكية بالأشعة تحت الحمراء في المستقبل:
البصريات المبردة لمهام الأشعة تحت الحمراء الفضاء:
بالنسبة لمهام الفضاء بالأشعة تحت الحمراء ، يعد تبريد الأداة بأكملها أمرًا بالغ الأهمية لقمع الخلفية تحت الحمراء وضوضاء الكشف. في هذا السياق ، يعد الألومنيوم مناسبًا للبصريات المبردة لأن قابليتها الممتازة تتيح استخدام نفس المادة في بنية الأداة بأكملها ، بما في ذلك المكونات البصرية ، والتي تساعد على تخفيف اختلالها البصري في درجات حرارة منخفضة. تم تصنيع مرايا الألومنيوم من خلال الآلات الفائقة الدقة ، وتم قياس خطأ واجهة الموجة (WFE) باستخدام مقياس التداخل Fizeau. استنادًا إلى الكثافة الطيفية للطيف لـ WFE ، تم تأكيد دقة السطح لجميع المرايا لتلبية متطلبات أداة Spica Coronagraph. ثم تم دمج المرايا في النظام البصري ، وتم فحص جودة صورة النظام باستخدام ليزر بصري. تم تقدير إجمالي WFE بـ 33 نانومتر (RMS) بناءً على نسبة STREHL ، بما يتوافق مع قيم WFE المستمدة من قياسات المرآة الفردية.
التطبيقات في البصريات المبردة في منتصف الأشعة تحت الحمراء:
قيود التشوه وحماية التآكل:
في أدوات منتصف الأشعة تحت الحمراء ، يتم استخدام مرايا الألومنيوم المطلية بالذهب للبصريات المبردة. لتقييم التشوه الناجم عن الانكماش الحراري للمرايا الألومنيوم ، أجريت قياسات مراقبة السطح أثناء دورات التبريد من درجة حرارة الغرفة إلى 100 ك. تم استكشاف طريقة فعالة لمنع التآكل الكهروكيميائي للمرايا. تم تحضير عينات متعددة من خلال ظروف طلاء متفاوتة ، مثل إدخال الطبقات العازلة ، أو تشكيل الطلاءات متعددة الطبقات حظر الرطوبة ، أو تنظيف الدقة قبل الطلاء. أثبت التنظيف الدقيق قبل إيداع الطبقة الذهبية وتغطيتها بطبقة واقية SIO فعالها في تثبيط تآكل الألومنيوم. نجت المرايا المفرطة SIO من اختبارات التبريد لتطبيقات منتصف الأشعة تحت الحمراء ، مما أظهر انخفاضًا في الانعكاس بنسبة 1 ٪ تقريبًا في نطاق 6-25 ميكرون مقارنة بالمرايا غير المطلية بالذهب.
تطبيقات في البصريات الليزر بالأشعة تحت الحمراء:
تصنيع مرايا الأشعة تحت الحمراء المعززة بالليزر ومستقر بيئيًا:
تم ترسيب HFO 2 2 /SIO 2 2 من الطبقات المتعددة على ركائز من الألومنيوم الماسي المفرد من خلال ترسبات تعديل بمساعدة أيون البلازما المعدلة لتشكيل المرايا IR المحسنة بالليزر المدمجة بالليزر ومستقر بيئيًا على طول موجة من 1064 نانومتر. تم تقييم تأثير جودة السطح للألمنيوم الماسي تحول إلى الأداء البصري للمرايا المحسنة العازلة. تم تحقيق عتبة التلف الناجمة عن الليزر (LIDT) التي تصل إلى 11 J/CM 2 2 لعرض مرآة الألمنيوم المحسّنة التي تم اختبارها في الوضع النبضي عند 1064 نانومتر مع مدة النبض 20 NS ومعدل تكرار قدره 20 هرتز. تم الكشف عن مورفولوجيا تلف الليزر باستخدام المجهر الإلكتروني المسح (SEM). نسبت آلية التلف إلى عيوب العقيدات الناجمة عن جزيئات مضمنة في سطح الركيزة الألومنيوم.