การประยุกต์ใช้กระจกอลูมิเนียมในฟิลด์อินฟราเรด

สำหรับการสังเกต coronagraphic ทางดาราศาสตร์อินฟราเรดในอนาคตกระจกอลูมิเนียมจะถูกใช้ใน coronagraphs การสังเกตระหว่างบรอดแบนด์กลางอินฟราเรดในอวกาศต้องใช้เลนส์สะท้อนแสงที่เย็นลงในขณะที่ coronagraphy ต้องการส่วนประกอบแสงที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น coronagraph ในขั้นต้นที่เสนอสำหรับโครงการดาวเทียมดาราศาสตร์อินฟราเรดรุ่นต่อไป Spica (SCI: เครื่องมือ Spica Coronagraph) เกี่ยวข้องกับการผลิตและการประเมินผลของระบบออปติคัลซึ่งประกอบด้วยกระจกอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูง ทำการทดลองการสาธิตแสงแบบ coronagraphic ด้วยหน้ากาก coronagraph ขั้นแรกให้วัดข้อผิดพลาดของคลื่น (WFE) ของกระจกอลูมิเนียมโดยใช้เครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ HE-NE เพื่อยืนยันว่าความหนาแน่นสเปกตรัมพลังงานของข้อกำหนดของ WFE Met Sci ต่อจากนั้นกระจกถูกรวมเข้ากับระบบแสงและประสิทธิภาพโดยรวมของระบบได้รับการประเมิน WFE ทั้งหมดของส่วนประกอบออปติคัลคาดว่าจะอยู่ที่ 33 นาโนเมตร (RMS) โดยแต่ละกระจกมีส่วนร่วม 10-20 นาโนเมตร (RMS) ไปยังบริเวณส่วนกลาง 14 มม. ของส่วนประกอบออปติคัล ความแตกต่างของ 10−5.4 10−5.4 ทำได้สำหรับ coronagraph ในแสงที่มองเห็นได้ ขึ้นอยู่กับการคำนวณแบบจำลองและประสิทธิภาพการใช้แสงที่วัดได้ระบบการถ่ายภาพ coronagraphic จะถูกคาดการณ์เพื่อให้ได้ความคมชัดประมาณ 10−7 10−7 ที่ความยาวคลื่น 5 µm

แอปพลิเคชันในภารกิจ Ariel:
ภารกิจการตรวจจับอินฟราเรดอินฟราเรดขนาดใหญ่ (การสำรวจระยะไกลจากระยะไกล) อธิบายการออกแบบการวิเคราะห์และการพัฒนากระจกต้นแบบอลูมิเนียมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 เมตรสำหรับกล้องโทรทรรศน์ European Space Agency (ESA) ได้เลือก Ariel เป็นภารกิจวิทยาศาสตร์ระดับปานกลาง (M4) ต่อไปซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี 2028 ภารกิจมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบที่เลือก น้ำหนักบรรทุกจะขึ้นอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ 1 เมตรนำหน้าด้วยชุดเครื่องมือ การกำหนดค่ากล้องโทรทรรศน์ถูกกำหนดให้เป็นการออกแบบ cassegrain แบบคลาสสิกที่มีนักเรียนแปลกประหลาดเค้าโครงสองเมตรและกระจกพาราโบลานอกแกนสามแกน การวิเคราะห์การแลกเปลี่ยนได้ดำเนินการสำหรับวัสดุในการประดิษฐ์กระจกหลัก 1 เมตร (M1) และอัลลอยอลูมิเนียมถูกเลือกเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับทั้งกระจกกล้องโทรทรรศน์และโครงสร้าง วันนี้โลหะเช่นโลหะผสมอลูมิเนียมมักถูกพิจารณาสำหรับการผลิตกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด การผลิตกระจกอลูมิเนียมขนาดใหญ่เช่นเดียวกับ Ariel นั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายและโปรแกรมการวิจัยและพัฒนาโดยเฉพาะได้เริ่มต้นขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ กระจกต้นแบบมีขนาดเท่ากันกับโมเดลการบิน M1 แต่มีโปรไฟล์พื้นผิวที่ง่ายกว่าได้รับการประดิษฐ์และทดสอบ

การใช้งานในดาวเทียมดาราศาสตร์อินฟราเรดในอนาคต:

เลนส์เย็นสำหรับภารกิจอินฟราเรดอวกาศ:
สำหรับภารกิจอินฟราเรดอวกาศการระบายความร้อนเครื่องมือทั้งหมดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการยับยั้งพื้นหลังอินฟราเรดและสัญญาณรบกวนของเครื่องตรวจจับ ในบริบทนี้อลูมิเนียมเหมาะสำหรับเลนส์แช่แข็งเนื่องจากความสามารถในการกลึงที่ยอดเยี่ยมช่วยให้วัสดุเดียวกันสามารถใช้สำหรับโครงสร้างเครื่องมือทั้งหมดรวมถึงส่วนประกอบทางแสงซึ่งจะช่วยลดการจัดแนวแสงที่อุณหภูมิต่ำ กระจกอลูมิเนียมถูกประดิษฐ์ผ่านการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงและวัดความผิดพลาดของคลื่น (WFE) โดยใช้ fizeau interferometer ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสเปกตรัมพลังงานของ WFE ความแม่นยำของพื้นผิวของกระจกทั้งหมดได้รับการยืนยันว่าเป็นไปตามข้อกำหนดของเครื่องมือ Spica Coronagraph กระจกถูกรวมเข้ากับระบบออปติคัลและคุณภาพของภาพของระบบได้รับการตรวจสอบโดยใช้เลเซอร์ออปติคัล WFE ทั้งหมดถูกประเมินว่าเป็น 33 nm (RMS) ตามอัตราส่วน strehl ซึ่งสอดคล้องกับค่า WFE ที่ได้จากการวัดกระจกแต่ละตัว

แอปพลิเคชันในเลนส์แช่แข็งกลางอินฟราเรด:

ข้อ จำกัด การเสียรูปและการป้องกันการกัดกร่อน:
ในเครื่องมือกลางอินฟราเรดกระจกอลูมิเนียมเคลือบทองจะใช้สำหรับเลนส์แช่แข็ง ในการประเมินการเสียรูปที่เกิดจากการหดตัวของความร้อนของกระจกอลูมิเนียมการวัดการตรวจสอบพื้นผิวได้ดำเนินการในระหว่างรอบการระบายความร้อนจากอุณหภูมิห้องเป็น 100 เคผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าผลการเสียรูปลดลงเหลือหนึ่งในสี่เมื่อกระจกถูกยึดด้วยเครื่องซักผ้าสปริง นอกจากนี้ยังมีการสำรวจวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของกระจก ตัวอย่างหลายตัวอย่างถูกเตรียมโดยเงื่อนไขการเคลือบที่แตกต่างกันเช่นการแทรกเลเยอร์ฉนวนสร้างการเคลือบผิวที่มีความชื้นหลายชั้นหรือทำการทำความสะอาดอย่างแม่นยำก่อนการเคลือบ การทำความสะอาดที่แม่นยำก่อนที่จะฝากชั้นทองและครอบคลุมด้วยชั้นป้องกัน SIO ที่พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการยับยั้งการกัดกร่อนของอลูมิเนียม กระจกที่ถูกครอบงำด้วย SIO รอดชีวิตจากการทดสอบการระบายความร้อนสำหรับการใช้งานกลางอินฟราเรดซึ่งแสดงการลดการสะท้อนแสงประมาณ 1% ในช่วง 6-25 ไมโครเมตรเมื่อเทียบกับกระจกชุบทองที่ไม่เคลือบผิว

แอปพลิเคชันในเลนส์เลเซอร์อินฟราเรด:

การผลิตเลเซอร์ที่ทนทานและมีความเสถียรต่อสิ่งแวดล้อมอิเล็กทริกที่เพิ่มขึ้นของกระจก IR:
HFO 2 2 /SIO 2 2 Multilayers ถูกฝากไว้ในพื้นผิวอลูมิเนียมเพชรที่หันผ่านผ่านการสะสมของพลาสมาไอออนแบบรีแอกทีฟไอออนที่ปรับเปลี่ยนเพื่อสร้างกระจกอิเล็กทริกอิเล็กทริกที่มีความยาวคลื่น ผลกระทบของคุณภาพพื้นผิวของอลูมิเนียมเพชรที่หันไปใช้ต่อประสิทธิภาพการใช้แสงของกระจกอิเล็กทริกที่เพิ่มขึ้น เกณฑ์ความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ (LIDT) สูงถึง 11 J/cm 2 2 ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นสำหรับกระจกอลูมิเนียมที่ได้รับการทดสอบในโหมดพัลซิ่งที่ 1064 นาโนเมตรด้วยระยะเวลาพัลส์ 20 ns และอัตราการทำซ้ำ 20 เฮิร์ตซ์ สัณฐานวิทยาความเสียหายของเลเซอร์ถูกเปิดเผยโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) กลไกความเสียหายเกิดจากข้อบกพร่องของปมที่เกิดจากอนุภาคที่ฝังอยู่ในพื้นผิวพื้นผิวอลูมิเนียม