CN112987141A - 一种长寿命防静电空间光学镜头 - Google Patents

Abstract

航天在轨长寿命光学载荷，空间辐照会在最外侧第一玻璃面产生静电，静电不及时导出，最终产生真空放电现象，造成质量事故。为了防止此类事件发生，提供了一种长寿命防静电空间光学镜头。该光学镜头在最外侧第一玻璃表面全口径镀制透明导电膜，在通光口径内的导电膜上镀增透膜，压圈与第一玻璃表面的导电膜接触导电，静电从第一玻璃表面导入压圈,压圈与镜框之间的螺纹配合部位导电，静电从压圈导入镜框，镜框与镜筒内壁接触面导电，静电从镜框导入镜筒，镜筒通过接地线将静电导出，形成导电通路。该光学镜头通过了航天力学试验验证，在不改变设计方案，不增加产品重量，不带入风险点的前提下，使产品具有防静电、长寿命和优良的环境适应性的特点。

Description

一种长寿命防静电空间光学镜头

技术领域

本发明涉及光学工程领域，具体涉及一种长寿命防静电空间光学镜头。

背景技术

在光学工程领域中，随着我国卫星寿命的延长，从原来的2年寿命延长至15年，其搭载的光学载荷长时间在空间环境中，由于空间中存在各类离子辐射，如原子氧、紫外、带电粒子等，这些离子辐射会在光学载荷前端第一玻璃表面形成静电，由于在轨处于真空度较高的真空状态，静电难以释放，随着在轨时间延长，静电电压的逐渐升高达到万伏甚至更高，静电压力最终击穿形成放电现象，轻则造成电信号异常，造成质量事故，重则损伤电子器件，造成重大损失。

发明的内容

本发明的目的是导出第一玻璃表面的静电，杜绝静电真空放电现象，而提供一种长寿命防静电空间光学镜头。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种长寿命防静电空间光学镜头，包括第一玻璃、压圈、镜框和镜筒；第一玻璃、压圈和镜框设置在镜筒内，第一玻璃与镜框之间设置压圈，其特征之处在于：

所述第一玻璃全口径镀制透明导电膜，第一玻璃通光口径内的导电膜上镀增透膜；

所述压圈与导电膜接触导电，静电从第一玻璃导入压圈；

所述压圈与镜框之间的螺纹连接处导电，静电从压圈导入镜框；

所述镜框与镜筒内壁接触导电，静电从镜框导入镜筒；

所述镜筒通过接地线将静电导出，形成导电通路。

进一步地，所述压圈表面镀导电镀层或金属漏白；压圈与镜框之间的螺纹配合表面镀导电镀层或金属漏白；镜框外圆镀导电镀膜或金属漏白；镜筒内壁镀导电镀膜或金属漏白。

进一步地，所述导电镀层采用黑镍材料。

进一步地，所述镜框外圆设有多个螺纹孔，螺纹孔装配固定顶丝，顶丝径向紧固压圈，防止压圈松动。

进一步地，所述镜框外圆设有多个螺纹孔，螺纹孔注粘接剂，防止压圈松动。

进一步地，所述压圈与镜框的螺纹配合间隙添加导电胶，防止压圈松动。

本发明的有益效果是：

1.形成导电通路，消除静电。第一玻璃全口径镀制透明导电膜，压圈表面镀导电镀层或者金属露白，将第一玻璃表面累积的静电导向压圈。压圈与镜框之间的螺纹配合表面镀导电镀层或者表面金属露白，将静电进一步从压圈向镜框导出，镜框外圆镀导电镀层或者金属露白，镜筒内壁镀导电镀膜或者金属露白，将静电从镜框导向镜筒，镜筒通过接地线将静电导出，形成导电通路。通过上述设计将累积在第一玻璃表面的静电及时导出，杜绝静电真空放电的产生。在不改变原有设计方案，不增加产品重量，不带入风险点的前提下，实现防静电。

2.第一玻璃的多层膜结构兼顾导电特性与透过率。本发明采用透明导电膜，导电膜越厚，电阻越小，导电性越好，但厚度增加会造成空间镜头透过率降低，通过试验，选择适当厚度的导电膜，既能满足导电特性，又能保证空间镜头有足够高的透过率。另外，在第一玻璃通光口径内的导电膜上镀增透膜，用来弥补通光口径内导电膜造成的透过率损失，同时满足第一玻璃导电特性和高透过率，二者兼得。

3.寿命长，能通过苛刻的航天产品力学试验考核。第一玻璃的试验片完成了航天多个空间辐照试验考核，实验中第一玻璃镀制的双层膜系没有明显变色，透过率下降不明显，具有较好的空间环境适应性，无脱落、开裂等现象，保证光学载荷在长寿命在轨工作末期的透过率指标满足任务使用要求。

4.该光学镜头没有引入新工艺，易操作，技术成熟度高，经济成本低。

附图说明

图1是本发明实施例中第一玻璃的多层膜系示意图；

图2是本发明实施例中静电导出示意图；

图3是图2的局部放大示意图；

图4是本发明实施例中顶丝紧固防松示意图；

图5是本发明实施例中注粘接剂防松示意图；

图6是本发明实施例中填充导电胶防松示意图；

附图标记如下所示

1-第一玻璃，2-导电膜，3-增透膜，4-压圈，5-镜框，6-镜筒，7-螺纹孔，8-顶丝，9-粘接剂，10-导电胶。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种长寿命防静电空间光学镜头，包括第一玻璃1、压圈4、镜框5和镜筒6，第一玻璃1、压圈4和镜框5设置在镜筒6内，第一玻璃1与镜框5之间设置压圈4。

第一玻璃1表面全口径镀制透明导电膜2，在通光口径内的导电膜2上镀增透膜3，同光口径内具有较高的透过率，同光口径外具有导电性能，使得多层膜系兼顾导电特性与透过率，如图1所示。

为了将静电从第一玻璃1导出，压圈4与第一玻璃1同光口径外的导电膜2接触，由于压圈4表面镀导电镀层或者金属漏白，静电从第一玻璃1的导电膜2导入压圈4；压圈4与镜框5之间的螺纹配合表面镀导电镀层或者金属漏白，静电从压圈4导入镜框5；压圈4与镜框5之间的螺纹配合表面镀导电镀层或者金属漏白，静电从压圈4导入镜框5；镜框5外圆镀导电镀膜或者金属漏白，镜筒6内壁镀导电镀膜或者金属漏白，静电从镜框5导入镜筒6。最后，镜筒6通过接地线将静电导出，形成导电通路。如图2、图3所示。

上述导电镀层可以采用黑镍材料制作。

为了防止压圈4松动，常规采用螺纹配合间隙填充密封胶，由于密封胶是绝缘体，不能导出第一玻璃1表面的静电，因此不能使用常规密封胶。而要采用一种防止压圈4松动同时又能导电的方式，如可采用下述措施：(1)镜框5外侧开设多个螺纹孔7，螺纹孔7装配固定顶丝8，通过顶丝8将压圈4在径向紧固，如图4所示。(2)在螺栓孔7内注粘接剂9，来防止压圈4松动，如图5所示。(3)在压圈4与镜框5之间的螺纹配合间隙填充可导电的密封胶，各类导电胶10均可已使用，如图6所示。

综上所述，为了形成导电通路，压圈4表面、压圈4与镜框5之间的螺纹配合表面、镜框5外圆、镜筒6内壁均有两种方式实现导电，可自由组合。三种压圈4防松方式也可与上述的导电方式自由组合。

使用该空间光学镜头，完成航天热循环试验考核、航天湿热试验考核，证明第一玻璃1的多层膜系具有较好的热学适应能力与湿热适应能力。

使用该空间光学镜头，完成了航天多个空间辐照试验考核。在实验中第一玻璃1镀制的多层膜系没有明显变色，透过率下降不明显。实际测试数据也证明，镀有多层膜系的第一玻璃1在轨寿命末期透过率满足任务使用要求，具有长寿命的特点，如表1所示。

表1第一玻璃在空间环境下透过率变化结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种长寿命防静电空间光学镜头，包括第一玻璃(1)、压圈(4)、镜框(5)和镜筒(6)，第一玻璃(1)、压圈(4)和镜框(5)设置在镜筒(6)内，第一玻璃(1)与镜框(5)之间设置压圈(4)，其特征在于：

所述第一玻璃(1)全口径镀制透明导电膜(2)，第一玻璃(1)通光口径内的导电膜(2)上镀增透膜(3)；

所述压圈(4)与导电膜(2)接触导电，静电从第一玻璃(1)导入压圈(4)；

所述压圈(4)与镜框(5)之间的螺纹连接处导电，静电从压圈(4)导入镜框(5)；

所述镜框(5)与镜筒(6)内壁接触导电，静电从镜框(5)导入镜筒(6)；

所述镜筒(6)通过接地线将静电导出，形成导电通路。

2.根据权利要求1所述的一种长寿命防静电空间光学镜头，其特征在于：所述压圈(4)表面镀导电镀层或金属漏白；压圈(4)与镜框(5)之间的螺纹配合表面镀导电镀层或金属漏白；镜框(5)外圆镀导电镀膜或金属漏白；镜筒(6)内壁镀导电镀膜或金属漏白。

3.根据权利要求2所述的一种长寿命防静电空间光学镜头，其特征在于：所述导电镀层采用黑镍材料。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种长寿命防静电空间光学镜头，其特征在于：所述镜框(5)外圆设有多个螺纹孔(7)，螺纹孔(7)装配固定顶丝(8)，顶丝(7)径向紧固压圈(4)，防止压圈(4)松动。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种长寿命防静电空间光学镜头，其特征在于：所述镜框(5)外圆设有多个螺纹孔(7)，螺纹孔(7)注粘接剂(9)，防止压圈(4)松动。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种长寿命防静电空间光学镜头，其特征在于：所述压圈(4)与镜框(5)的螺纹配合间隙添加导电胶(10)，防止压圈(4)松动。

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