Gelecekteki uzay tabanlı kızılötesi astronomik koronagraphik gözlemler için alüminyum aynalar koronagraflarda kullanılmaktadır. Uzaydaki geniş bant orta kızılötesi gözlemler soğutulmuş yansıtıcı optikler gerektirirken, koronagrafi yüksek hassasiyetli optik bileşenler gerektirir. Örneğin, başlangıçta yeni nesil kızılötesi astronomik uydu projesi için önerilen koronagraf, spica (SCI: Spica koronagrafı), elmasla çevrili yüzeylere sahip yüksek hassasiyetli alüminyum eksen dışı aynalar içeren bir optik sistemin üretimini ve değerlendirilmesini içeriyordu. Bir koronagraf maskesi ile bir koronagraphik optik gösteri deneyi yapıldı. İlk olarak, alüminyum aynaların dalga önü hatası (WFE), WFE MET SCI gereksinimlerinin güç spektral yoğunluğunu doğrulamak için bir He-Ne Fizeau interferometresi kullanılarak ölçüldü. Daha sonra, aynalar optik sisteme entegre edildi ve sistemin genel performansı değerlendirildi. Optik bileşenlerin toplam WFE'sinin 33 nm (RMS) olduğu tahmin edildi, her ayna optik bileşenin merkezi 14 mm bölgesine 10-20 nm (rms) katkıda bulundu. Görünür ışıkta koronagraf için 10−5.4 10−5.4 kontrast elde edildi. Model hesaplamalarına ve ölçülen optik performansa dayanarak, koronagrafik görüntüleme sisteminin 5 um dalga boyunda yaklaşık 10−7 10−7 kontrast elde etmesi öngörülmektedir .
Ariel Misyonunda Başvuru:
Ariel (atmosferik uzaktan algılama kızılötesi dış gezegen büyük-müdahalede) görevi, teleskopu için 1 metrelik alüminyum prototip aynasının tasarımını, analizini ve geliştirilmesini açıklar. Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Ariel'i 2028'de lansman için planlanan bir sonraki orta sınıf bilim misyonu (M4) olarak seçti. Misyon, seçilen dış gezegenlerin atmosferlerini incelemeyi amaçlıyor. Yük, bir dizi enstrümandan önce 1 metrelik bir teleskopa dayanmaktadır. Teleskop konfigürasyonu, eksantrik bir öğrenciye, iki mirror düzeni ve üç eksenli eksen dışı parabolik aynaya sahip klasik bir cassegrain tasarımı olarak tanımlanır. 1 metrelik birincil aynayı (M1) üretecek malzemeler için bir değiş tokuş analizi yapıldı ve hem teleskop aynaları hem de yapı için temel malzeme olarak alüminyum alaşımı seçildi. Bugün, alüminyum alaşımlar gibi metaller, kızılötesi dalga boyu aralığında çalışan alan teleskopları üretimi için sıklıkla düşünülmektedir. Ariel için olanlar gibi büyük alüminyum aynalar üretmek zordur ve fizibiliteyi göstermek için özel araştırma ve geliştirme programları başlatılmıştır. M1 uçuş modeline özdeş, ancak daha basit bir yüzey profili ile aynı boyutta bir prototip aynası üretildi ve test edildi.
Gelecek kızılötesi astronomik uydularda uygulamalar:
Uzay Kızılötesi Görevler için Soğutulmuş Optikler:
Uzay kızılötesi görevler için, tüm aletin soğutulması, kızılötesi arka planı ve dedektör gürültüsünü bastırmak için kritiktir. Bu bağlamda, alüminyum kriyojenik optikler için uygundur, çünkü mükemmel işlenebilirliği, düşük sıcaklıklarda optik yanlış hizalamayı azaltmaya yardımcı olan optik bileşenler de dahil olmak üzere tüm cihaz yapısı için aynı malzemenin kullanılmasına izin verir. Alüminyum aynalar ultra hassas işleme yoluyla üretildi ve dalga önü hataları (WFE) bir Fizeau interferometresi kullanılarak ölçüldü. WFE'nin güç spektral yoğunluğuna dayanarak, tüm aynaların yüzey doğruluğunun Spica koronagraf enstrümanının gereksinimlerini karşıladığı doğrulanmıştır. Aynalar daha sonra optik sisteme entegre edildi ve sistemin görüntü kalitesi optik bir lazer kullanılarak incelendi. Toplam WFE'nin, tek tek ayna ölçümlerinden türetilen WFE değerleri ile tutarlı olarak Strehl oranına göre 33 nm (RMS) olduğu tahmin edilmektedir.
Orta kızılötesi kriyojenik optiklerde uygulamalar:
Deformasyon kısıtlamaları ve korozyon koruması:
Orta kızılötesi aletlerde, kriyojenik optikler için altın kaplı alüminyum aynalar kullanılır. Termal kasılmaya bağlı alüminyum aynaların deformasyonunu değerlendirmek için, oda sıcaklığından 100 K'ye soğutma döngüleri sırasında yüzey izleme ölçümleri gerçekleştirildi. Sonuçlar, aynalar yay rondelaları ile sabitlendiğinde deformasyon etkilerinin dörtte birine düşürüldüğünü gösterdi. Aynaların elektrokimyasal korozyonunu önlemek için etkili bir yöntem de araştırılmıştır. Yalıtım katmanları sokulması, çok katmanlı nem bloke edici kaplamalar oluşturma veya kaplamadan önce hassas temizlik gerçekleştirme gibi çeşitli örnekler ile çoklu numune hazırlandı. Altın tabakasını bırakmadan ve SIO koruyucu bir katmanla örtmeden önce hassas temizlik, alüminyum korozyonu inhibe etmede etkili oldu. SIO kapsalı aynalar, orta kızılötesi uygulamalar için soğutma testlerinden kurtulan ve kaplanmamış altın kaplama aynalara kıyasla 6-25 um aralığında yaklaşık% 1'lik bir yansıtma azalması sergiledi.
Kızılötesi lazer optiklerinde uygulamalar:
Lazere dayanıklı ve çevresel açıdan kararlı dielektrik geliştirilmiş IR aynalarının imalatı:
HFO 2 2 /SIO 2 2 çok katmanlı, 1064 nm'lik bir dalga boyunda lazer dayanıklı ve çevresel olarak kararlı dielektrik güçlendirilmiş IR aynaları oluşturmak için modifiye edilmiş reaktif plazma iyonu destekli biriktirme yoluyla tek noktalı elmas-dönüşlü alüminyum substratlar üzerine biriktirildi. Elmasla çevrili alüminyumun yüzey kalitesinin dielektrik güçlendirilmiş aynaların optik performansı üzerindeki etkisi değerlendirildi. 11 J/cm 22'ye kadar lazer kaynaklı hasar eşiği (LIDT), 1064 nm'de nabız süresi 20 ns ve tekrarlama oranı ile 1064 nm'de test edilen gelişmiş alüminyum ayna için elde edildi. Lazer hasar morfolojisi tarama elektron mikroskopisi (SEM) kullanılarak ortaya çıktı. Hasar mekanizması, alüminyum substrat yüzeyine gömülü parçacıkların neden olduğu nodül kusurlarına bağlandı.