DE3544879A1

DE3544879A1 - Traeger fuer einen spiegel, insbesondere fuer die praezisionsoptik, und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3544879A1
Application number: DE19853544879
Authority: DE
Inventors: Alain Longvilliers Clemino
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1986-06-19
Also published as: FR2574953A1; US4670338A; JPS61151501A; FR2574953B1

Description

Träger für einen Spiegel, insbesondere für die Präzisionsoptik, und Verfahren zu dessen Herstellung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Träger für einen Spiegel, der insbesondere für die Präzisionsoptik bestimmt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägers .

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Träger für einen Spiegel sehr hoher Genauigkeit, wie einen, den man in der astronomischen Optik für die Herstellung von Teleskopen oder ähnlichen Geräten verwendet.

Es ist bekannt, daß die auf dem Gebiet der astronomischen Optik verwendeten Geräte Spiegel mit einer sehr hohen Genauigkeit benötigen, da der maximale Oberflächenfehler eines mit Reflexion arbeitenden, optischen Teils im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes ungefähr 0,135 ym beträgt.

Diese Spiegel werden herkömmlicherweise ausgehend von einem mit Genauigkeit bearbeiteten, optischen Teil erhalten, welches Träger bezeichnet wird und eine weitere, geeignete Behandlung erfahren muß, die das Aufbringen eines reflektierenden Überzuges umfaßt. Ein solcher reflektierender überzug wird in an und für sich bekannter Weise mittels einer Aluminierungstechnik im Vakuum erhalten.

Träger für Spiegel und damit Spiegel mit einer sehr hohen Genauigkeit zu erhalten, ist umso schwieriger, als

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die auf dem Gebiet der astronomischen Optik verwendeten Spiegel kreisförmige Spiegel sind, deren Durchmesser sich einem Meter nähern oder überschreiten können. Die Bearbeitung von Spiegeln mit großem Durchmesser wird dann durch Phänomene der Eigenbiegung bedingt, der man bei diesen Spiegeln aufgrund ihrer großen Abmessung begegnet.

Eine andere auftretende Schwierigkeit bei diesen Spiegeln oder Trägern für Spiegel mit großen Abmessungen

kommt daher, daß diese Spiegel oder Träger schwer sind und infolgedessen besonders widerstandsfähiger und damit kostspielige, mechanische Mittel benötigen, um ihre Halterung und Bewegung sicher zu stellen. 15

Eine andere Schwierigkeit, der man bei der Herstellung von Spiegeln oder Trägern für Spiegel mit großer Genauigkeit begegnet, kommt daher, daß die geforderte, optische Güte erst dann überprüft werden kann, nachdem die Herstellung dieser Spiegel oder Träger für Spiegel vollständig abgeschlossen ist.

Die ersten Spiegel hoher Genauigkeit und mit großem Durchmesser wurden dadurch hergestellt, daß eine Scheibe aus Glas gegossen wurde. Abgesehen von den mit der Herstellung eines solchen Gusses verbundenen Schwierigkeiten, ist darauf hinzuweisen, daß die derart erhalte nen Spiegel in Anbetracht der hohen Dichte von Glas, die allgemein zwischen 2 und 2,5 liegt, ein sehr hohes Gewicht aufwiesen.

In der Folge sind andere Vorschläge gemacht worden, um zu versuchen, diese Nachteile zu beheben und insbesondere leichtere Spiegel zu erhalten. 35

So wurden zellenförmige Spiegel vorgeschlagen, die zwei Metallplatten aufweisen, die miteinander durch eine metallische Zwischenstruktur verbunden sind, welche an den entsprechenden Innenseiten der zwei Metallplatten angeschweißt ist. Nur die Außenseite der einen der beiden Metallplatten wurde bearbeitet, um einen Spiegel zu bilden, während die andere Metallplatte lediglich eine Stützfunktion erfüllt. Die derart hergestellten Spiegel, die einen uneinheitlichen Aufbau aufweisen, erlaubten niemals, vollkommene Bilder zu erhalten.

Auf der Grundlage des gleichen Gedankens war daraufhin in Betracht gezogen worden, die Metallstruktur durch eine Glasstruktur zu ersetzen, die mit den Innenseiten der entsprechenden zwei Glasplatten verklebt ist.

Dieser Vorschlag ergab eine Anzahl Schwierigkeiten mit der Verklebung und erlaubte auch nicht, vollkommene Bilder zu erhalten.

Eine andere vorgeschlagene Lösung für die Herstellung leichterer Spiegel für das Mont Palomar Teleskop bestand darin, eine geformte Struktur beim Gießen herzustellen; jedoch waren die in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten äußerst groß.

Schließlich ist besonders darauf hinzuweisen, daß die heutigen Metallspiegel nicht erfolgreich auf dem Gebiet der astronomischen Optik verwendet werden können.

Im Hinblick auf zellenförmige Spiegel, deren Struktur vollständig in einen Glasblock gefräst worden ist, ist darauf hinzuweisen, daß ihre Herstellung dadurch kostspielig wird, daß besonders viele und schwierige Fräsvorgänge notwendig sind.

Eine der Zielsetzungen der Erfindung besteht darin, einen Träger für einen Spiegel so gleichförmig wie möglich herzustellen, der eine Optik mit sehr hoher Genauigkeit erlaubt., wie sie von der astronomischen Optik verlangt wird.

Eine andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen solchen Träger für einen Spiegel mit optischer Genauigkeit herzustellen, der mit großen Abmessungen hergestellt werden kann.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen solchen Träger mit einer mechanischen und wärmemäßigen Gleichförmigkeit herzustellen, die ausreicht, um die maximale Fehlertoleranz zu erfüllen, die bei astronomischer Reflexionsoptik zugelassen wird, nämlich 0,135 um.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen solchen Träger für einen Spiegel mit einem besonders geringem Gewicht und kleinen Herstellungskosten herzustellen.

'Der Träger für einen Spiegel, der Gegenstand der Erfindung und insbesondere für die Präzisionsoptik bestimmt ist, ist von der Art, welche zwei vorgeformte Glasplatten aufweist, die mit ihren entsprechenden Innenseiten beidseitig auf eine Zwischenstruktur geklebt sind. Bei einem Träger dieser Art kann die Außenseite einer der zwei Platten so bearbeitet werden, daß sie die erforderte, optische Güte erhält, woraufhin ein reflektierender überzug derart aufgebracht wird, daß auf der genannten Außenfläche ein Spiegel gebildet wird.

Der Grundgedanke selbst der Erfindung besteht darin, diese Zwischenstruktur aus einem besonderen Material her-

^ zustellen, welches als Glasschaum oder auch als zellenförmiges Glas bezeichnet wird, derart, daß dieses Material vollständig den Raum zwischen den zwei Glasplatten ausfüllt, wobei somit eine gleichförmige Gesamtheit ge-

c bildet wird im Gegensatz zu den zellenförmigen Strukturen.

Man kann derart einen Träger für einen Spiegel herstellen, der eine wärmemäßige und mechanische Gleichförmigkeit be-.Q sitzt, die im wesentlichen daher kommt, daß das Material der Glasplatten und das Material der Zwischenstruktur benachbarte Eigenschaften aufweisen und daß eine enge und gleichmäßige Berührung zwischen der Zwischenstruktur und den beiden Glasplatten im Verklebungsbereich vorliegt.

Obwohl eine Einheitszwischenstruktur aus Glasschaum in Betracht gezogen werden kann, hat es sich als zutreffend herausgestellt, aus Gründen der Herstellungsvereinfachung, eine im wesentlichen gleichförmige, zusammengesetzte Zwischenstruktur aus Glasschaum zu verwenden.

Dies bedeutet, daß die zusammengesetzte Struktur aus Glasschaum nicht als Einheitsblock ausgeführt wird, sondern ausgehend von mehreren Elementen aus Glasschaum, die miteinander verklebt werden, wie es noch weiter unten beschrieben wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die zwei vorgeformten Glasplatten symmetrisch. Es ergibt sich daraus, daß die beiden Glasplatten, die beidseits (J

der Zwischenstruktur aus Glasschaum aufgeklebt sind, in der gleichen Weise arbeiten, was erlaubt, jegliches "zweilamellige" Phänomen auszugleichen, das auftreten kann.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Zwischenstruktur einen mittigen Kern aus Glasschaum, der zwei zueinander parallele, gegenüberliegende Seiten aufweist, eine Gesamtheit aus Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits an der Innenseite einer Glasplatte und andererseits an der Seite des mittigen Kernes angeklebt ist, und eine andere Gesamtheit von Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits mit der Innenseite der anderen Glasplatte und andererseits mit der Außenseite des mittigen Kernes verklebt ist.

Die Dicke des Kernes ist von umso größerer Bedeutung, je größer der Durchmesser des Trägers ist. Bei Trägern mit großem Durchmesser wird es dann bevorzugt, daß der Kern selbst aus mehreren Schichten aus miteinander verklebten Blöcken aus Glasschaum gebildet wird.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Blöcke aneinanderstroßend angeordnet und lediglich mit einer Glasplatte und einer Seite des mittigen Kernes verklebt sind.

Die Blöcke weisen vorteilhafterweise allgemein die Form eines Parallelepipeds auf, welches eine zum Verkleben mit der Innenseite einer der Glasplatten geeignet vorbereitete Seite und eine entgegengesetzte Seite aufweist, die zum Verkleben mit einer vorbereiteten Seite des mittigen Kernes geeignet ist. 30

Die vorbereiteten Seiten der Blöcke werden ebenso wie die vorbereitete Seite des mittigen Kernes vorher mit einem überzug von der Art eines Klebekitts überzogen, der nach dem Trocknen in geeigneter Weise bearbeitet wird, um die Oberflächenungeichformigkeiten des Glas-

Schaumes zu entfernen und die weitere Verklebung zu vereinfachen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen Spiegel, welches im wesentlichen das Verkleben der entsprechenden Innenseiten von zwei vorgeformten Glasplatten mit entsprechenden, entgegengesetzten Seiten der zusammengesetzten Zwischenstruktur umfaßt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die zusammengesetzte Zwischenstruktur einen mittigen Kern aus Schaumglas und zwei Gesamtheiten von Blöcken aus Schaumglas aufweist, umfaßt das Verfahren, daß jeder Block der zwei Gesamtheiten einerseits mit der Innenseite einer Glasplatte und andererseits mit einer Seite des mittigen Kernes verklebt wird. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden zunächst die beiden Gesamtheiten aus Blöcken aus Schaumglas mit den entsprechenden Innenseiten der Glasplatten verklebt, und nachdem der Kleber erstarrt ist, werden die zwei Gesamtheiten aus Blöcken aus Glasschaum, die fest mit den Glasplatten verbunden sind, mit den entsprechenden Seiten des mittigen Kernes verklebt.

Die Blöcke aus Schaumglas werden vorteilhafterweise durch Zersägen einer dicken Glasschaumplatte erhalten, bei der eine ihrer Seiten mit einem überzug von der Art eines Klebekitts vorbereitet ist.

Jede Klebeseite der Blöcke muß nach dem Zerschneiden

derart vorbereitet werden, daß sie den gleichen Krümmungsradius wie die Glasplatte aufweist. Die einzelnen derart zerschnittenen Blöcke werden nebeneinander angg geordnet und mit den entsprechenden Innenseiten der zwei Glasplatten verklebt, indem ein leichter Klebedruck ausgeübt wird.

Die gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Blöcke werden ebenfalls derart vorbereitet, daß für jede Blockgesamtheit eine absolut ebene Klebefläche erhalten wird. Die entgegengesetzten Seiten des mittigen Kernes werden in entsprechender Weise derart vorbereitet, daß dann die entgegengesetzten Seiten der Blöcke mit den entsprechenden Seiten des mittigen Kernes verklebt werden können.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, unterschiedliche Kleber für die Verklebung der Blöcke aus Schaumglas mit den Glasplatten einerseits und mit dem mittigen Kern aus Schaumglas andererseits zu verwenden.

Die Blöcke werden auf die entsprechenden Innenseiten der beiden Glasplatten geklebt, indem vorteilhafterweise ein Kunststoffkleber verwendet wird, beispielsweise ein Epoxy-Kleber mit thixotropischen Eigenschaften.

Im Gegensatz hierzu wird vorteilhafterweise zum Verkleben der Blöcke aus Glasschaum mit dem zentralen Kern ein polymerisierbarer Kleber verwendet, beispielsweise ein Epoxykleber, der nach der Polymerisation aushärtet.

Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die in beispielhafter Weise erläutert, und den beigefügten Zeichnungen.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch die Symme-

trieachse cinrn Trägers für einen

Spiegel nach der Erfindung, wobei

die zwei Glasplatten nicht symmetrisch

sind,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Symmetrieachse eines Trägers nach der Er

findung, ebenso wie bei der Fig.1, wobei die Glasplatten symmetrisch sind,

Fig. 3 eine Schnitteildarstellung der Fig.2, und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Träger für

einen Spiegel gemäß den Fig.2 und 3, wobei besonders die Ausgestaltung eines der zwei Gesamtheiten von Blöcken

aus Glasschaum quer durch eine der beiden transparenten Glasplatten hindurch dargestellt ist.

In Fig.1 ist ein Träger für einen Spiegel, insbesondere für Präzisionsoptik, dargestellt, der zwei vorgeformte Glasplatten 10 und 12 aufweist, die mit ihren entsprechenden Innenseiten beidseitig einer Zwischenstruktur 14 angeklebt sind, die einen mittigen Kern 16, eine erste Gesamtheit 18 von Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder mit der Innenseite der Glasplatte 10 und eine der zwei Seiten des mittigen Kernes 16 verklebt ist, und eine zweite Gesamtheit 20 aus Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits mit der Innenseite der Glasplatte 12 und andererseits mit der anderen Seite des mittigen Kernes 16 verklebt ist.

Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform ist die Glasplatte 10 derart vorgeformt, daß sie eine gewölbte Außenseite aufweist, die später einen Hohlspiegel bilden kann. Hierfür muß die Außenseite der Platte 10 dann eine geeignete Bearbeitung erfahren, bei der ins-

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besondere ein reflektierender Überzug, beispielsweise durch Aluminisieren, aufgebracht wird.

Die Glasplatte 12, die h.i er durch eine ebene Platte gebildet ist, ist nicht dazu bestimmt, irgendeinen optischen Belang zu haben, sondern dazu, zur mechanischen Festigkeit der Gesamtheit beizutragen.

Der Träger für einen Spiegel gemäß Fig.1 umfaßt eine Rotationssymmetrie um eine Achse X-X, wobei die Platten 10 und 12 kreisförmige Platten sind. Ein solcher Träger für einen Spiegel kann mit einem großen Durchmesser hergestellt werden, welcher bis zu einem Meter und auch darüber aufweisen kann.

Der in Fig.2 dargestellte Träger für einen Spiegel erscheint nahezu wie derjenige der Fig.1, wenn nicht die Platte 12 statt einer ebenen Platte wie im Fall der Fig.1 symmetrisch zu der Glasplatte 10 gewölbt wäre.

Somit ergibt sich, daß im Gegensatz zu dem Träger der Fig.1, der asymmetrisch ist, der Träger gemäß Fig.2 äußerst symmetrisch ist. Eine solche Symmetrie zu erhalten, ist besonders vorteilhaft zum Ausgleichen des "zweilamelligen" Phänomens.

Es wird nun auf die Fig.3 und 4 Bezug genommen, um genauer die Struktur des Trägers für einen Spiegel, die vorhergehend angesprochen wurde, zu beschreiben.

Die zusammengesetzte Zwischenstruktur 14 umfaßt einen mittigen Kern 16 aus Glasschaum, die Gesamtheit 18, die aus Blöcken I8a, I8b, usw. aus Glasschaum gebildet ist, und die Gesamtheit 20, die aus Blöcken 20a, 20b, usw.

aus Glasschaum gebildet ist.

Der mittige Kern 16 und die zwei Gesamtheiten 18 und 20 werden aus handelsüblichen Glasschaumplatten erhalten, · die normalerweise auf dem Bausektor zur Wärmeisolierung von Gebäuden verwendet werden.

Diese Glasschaumplatten sind üblicherweise rechteckige

Platten mit einigen zehn Zentimetern Länge und Breite und einer Dicke von üblicherweise 50 Millimeter. Diese Glasschaumplatten, die üblicherweise zu Isolierungs-,Q zwecken verwendet werden, werden durch ein besonderes,

industrielles "Foamglass" ( Zellenglas)-Verfahren erhalten .

Man erhält somit ein besonders leichtes Material, da dessen Dichte üblicherweise zwischen 0,10 und 0,15, beispielsweise zwischen 0,125 und 0,135 liegt.Solche Glasschaumplatten können beispielsweise von der Societe Corning France erhalten werden.

_on Der mittige Kern 16 wird aus einer solchen Glasschaum-20

platte so ausgeschnitten, daß er einen Außendurchmesser von wenigstens dem Durchmesser der Platten 10 und 12 sowie der beiden gegenüberliegenden Platten 22 und 24 aufweist.

Die Blöcke der Gesamtheit 18 werden einerseits mit der Innenseite 26 der Platte 10 und andererseits mit der Seite 22 des Kernes 16 verklebt. In entsprechender Weise werden die Blöcke der Gesamtheit 20 einerseits mit

der Innenseite 28 der Platte 12 und andererseits mit der 30

Seite 24 des Kernes 16 verklebt.

Die Platten 10 und 12 können aus gewöhnlichem Glas hergestellt werden, da die Platte 10 dazu bestimmt ist,

nach dem Aufbringen eines geeigneten, reflektierenden 35

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Überzuges mit Reflexion zu arbeiten und die Platte 12 optisch gesehen, keine Funktion aufweist. Diese Glasplatten können mit ebener oder gewölbter Form in Abhängigkeit vom jeweiligen Fall von einem industriellen Glasbetrieb und aus Glas unterschiedlicher Güte in Abhängigkeit von den Anforderungen bereitgestellt werden.

Die Blöcke der Gesamtheit 18 sind ebenso wie die Blöcke der Gesamtheit 20 mit den entsprechenden Platten 10 und 12 mittels eines Kunststoffklebers verklebt, beispielsweise einem weichen Epoxykleber, wie der unter der Bezeichnung "Epotechny 310 T" im Handel erhältliche Kleber. Die entsprechenden Kleberschichten sind mit den Bezugszeichen 30 und 32 in der Fig.3 bezeichnet.

Die Blöcke der Gesamtheit 18 und die Blöcke der Gesamtheit 20 sind auf die entsprechenden Seiten 22 und des Kernes 16 mittels eines unterschiedlichen Klebers aufgeklebt, d.h. ein polymerisierbarer Kleber, beispielsweise von der Art eines Epoxyklebers. Ein besonders geeigneter Kleber ist ein Kleber von der Art "Epotechny 301.2".

Um besser die Struktur und die Merkmale des Trägers für einen Spiegel nach der Erfindung zu verstehen, wird nun die Herstellung eines solchen unter Bezugnahme auf die Fig.3 und 4 beschrieben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zuerst die beiden Gesamtheiten 18 und 20 auf die entsprechenden Innenseiten 26 und 28 der Glasplatten 10 und 12 aufgeklebt, und, wenn sich die Verklebung verfestigt hat, werden die beiden Gesamtheiten 18 und 20, die nun fest mit den Platten

und 12 verbunden sind, auf die entsprechenden Seiten und 24 des mittigen Kernes aufgeklebt.

Um die zwei Blockgesamtheiten 18 und 20 vorzubereiten, geht man jedesmal von einer dicken Platte aus Glasschaum aus, aus der parallelepiped$sche Blöcke mittels einer geeigneten Säge ausgeschnitten werden. Vor dem Ausschneiden der Blöcke aus Glasschaum bereitet man eine der Seiten aus Glasschaum mit einem Klebekitt vor.

Jede Klebeseite der Blöcke wird nach dem Zerschneiden derart vorbereitet, daß sie den gleichen Krümmungsradius wie die Innenseite 26 oder 28 der Glasplatte 10 oder aufweisen, auf die die jeweilige Gesamtheit aus Blökken aufgeklebt werden soll.

Die Vorbereitung der Klebeseiten der parallelepipedischen Blöcke umfaßt die Herstellung der Form an einem Werkzeug, welches den Krümmungsradius der Innenseite 26 oder 28 aufweist, d.h. den Krümmungsradius der Kugel beim Kleben.

Diese Vorbereitung umfaßt gleichfalls das Aufbringen eines Überzuges von der Art eines Klebekitts, der nach dem Trocknen derart geebnet wird, daß die Seite eines jeden Blocks, die auf eine Glasplatte aufgeklebt werden soll, eine Oberflächenkrümmung aufweist, die derjenigen der Kugel beim Kleben entspricht.

Aus jeder der derart vorbereiteten Platten aus Schaumglas werden dann mit einer Säge Blöcke 18a, I8b, usw.

für die Gesamtheit 18 und die Blöcke 20a, 20b, usw. für die Gesamtheit 20 ausgeschnitten.

Diese Blöcke sind vorzugsweise parallelepipedische Blöcke, deren Länge das Zweifache der Breite ist. Bei-

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spielsweise kann man Blöcke mit einer Länge von 50mm und einer Breite von 25mm und einer Dicke von 20mm verwenden.

Die zwei Gesamtheiten von derart vorbereiteten Blöcken werden dann auf die entsprechenden Innenseiten der Glasplatten 10 und 12 aufgeklebt, wobei diese Innenseiten vorher mit einem Schleifmittel behandelt worden sind, beispielsweise mit Schmirgel, um das Verkleben der Blöcke zu erleichtern. Hierfür breitet man vorher den Kunststoffkleber, der vorhergehend angegeben worden ist, auf den Innenseiten 26 und 28 der Platten 10 und 12 aus, um die Schichten 30 und 32 zu bilden.

Die einzelnen Blöcke der Gesamtheit 18 werden dann ebenso wie die einzelnen Blöcke der Gesamtheit 20 aneinander anschließend auf den entsprechenden Kleberschichten 30 und 32 angeordnet. Auf jeden Block wird ein Druck so ausgeübt, daß eine vollkommene Klebung erhalten und der überflüssige Kleber ebenso wie alle Luftblasen herausgedrückt werden und eine Enddicke des Klebers in der Größenordnung von einem Zehntel Millimeter Dicke erhalten wird.

Die Anordnung der Blöcke erfolgt vorzugsweise auf die in Fig.4 dargestellte Art, die zeigt, daß die Blöcke I8a, I8b usw. in zwei zueinander senkrechten Hauptrichtungen ausgerichtet sind. Dies gibt die günstigste statistische Aufteilung der Belastungen und Spannungen auf die Gesamtheit dieser Klebeseite. Die Blöcke sparen ein mittiges Loch 33 aus, welches zum Durchgang von Lichtstrahlen bei einer Spiegelkombination (cassegrain) bestimmt ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Blöcke jeder der beiden Gesamtheiten von Blöcken einzig auf die Platten

10 und 12 aufgeklebt sind, aber nicht untereinander verklebt sind. Dies ermöglicht eine günstigere Verhaltensweise ohne mechanische Spannung bei jedem Block nach der Verklebung wegen der Unabhängigkeit der Blöcke voneinander.

Wenn der Klebevorgang der Blöcke auf die beiden Glasplatten vollendet ist, fährt man mit dem Aufkleben der gegenüberliegenden Seiten eines jeden Blockes auf die entsprechenden Seiten 22 und 24 des Kernes 16 fort.

Diese Verklebung kann nicht unmittelbar durchgeführt werden, weil es erforderlich ist, vorher die Klebeseiten vorzubereiten.

Alle Seiten der Blöcke der Gesamtheit 18, die auf die Seite 22 geklebt werden sollen, ebenso wie alle Seiten der Blöcke der Gesamtheit 20, die auf die Seite 24 aufgeklebt werden sollen, werden bearbeitet und mit

2Q einem überzug von der Art eines Klebekitts, der vorhergehend angegeben worden ist, derart überzogen, daß eine äußerst ebene Klebeoberfläche erhalten wird. Ein ähnlicher Vorgang wird an den gegenüberliegenden Seiten 22 und 24 des Kernes 16 durchgeführt. Wenn die

2g verschiedenen Klebeflächen derart vorbereitet worden sind, wird die eigentliche Verklebung 'durchgeführt.

Diese Verklebung erfolgt mittels eines Klebers, vorzugsweise von der Art eines Epoxyklebers, wie es weiter oben „Q bereits angegeben worden war. Hierfür bringt man eine Kleberschicht 34 auf die Seite 22 und eine Kleberschicht 36 auf die Seite 24 auf.

Die Klebung wird durchgeführt, indem ein geeigneter Druck ausgeübt wird, um die zwei Platten 10 und 12 einander zu nähern.

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Sobald der Kleber gehärtet ist, wird die Endbearbeitung des Trägers für den Spiegel auf seinem Umfang vorgenommen, d.h. auf der kreisförmigen Scheibe. Dieser Vorgang besteht darin, diese Scheibe derart zu bearbeiten, daß sie eine vollständig zylindrische Form aufweist, und wobei dieser Vorgang durch Aufbringen eines Überzuges von der Art eines Klebekitts beendet wird.

Nach dem vollständigen Trocknen bzw. Aushärten erhält man einen Träger für einen Spiegel, der noch zusätzliche Arbeitsgänge benötigt, um in einen Spiegel umgewandelt zu werden.

Hierfür muß die Außenseite 38 der Glasplatte 10, wenn erforderlich, geebnet und poliert werden, woraufhin ein reflektierender überzug aufgebracht wird, der durch Aluminisierung im Vakuum in herkömmlicher Weise erhalten wird. Der derart erhaltene Spiegel kann dann in ein geeignetes, optisches Gerät eingesetzt werden, beispielsweise in ein Teleskop.

Bei Trägern mit sehr großem Durchmesser soll der Kern wesentlich dicker sein. In diesem Fall kann man vorteilhafterweise einen Kern verwenden, der aus mehreren Schichten von Blöcken aus Glasschaum hergestellt ist, die beispielsweise die Abmessungen von 7,5 cm χ 15 cm haben und in der in Fig.4 gezeigten Weise angeordnet sind. Die Verklebung wird dann durch aufeinanderfolgende Aufschichtung der Blöcke ausgehend von der Seite 26 durchgeführt, um nur zwei große Klebeoberflächen 24 bei der Gesamtheit 20 zu erhalten. In diesem Fall muß die Glasplatte 12 zwangsweise der Rücken des Spiegels sein. Man bewahrt somit eine sehr gute Gleichförmigkeit des Trägers.

Man hat besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn man zur Herstellung des mittigen Kernes und der zwei Ge-

samtheiten von Blöcken einen zellenförmigen Schaum mit geschlossenen Blasen oder Zellen verwendet. Jedenfalls hindert nichts daran, einen Glässchaum mit offenen Blasen oder Zellen zu verwenden.

Selbst in dem Fall, bei dem man ein Material mit geschlossenen Blasen oder Zellen verwendet, wird bevorzugt, den Umfang der Blöcke aus Schaumglas nach ihrer Herstellung mit einem geeigneten Lack zu überziehen, der gegenüber einer Entgasung im Vakuum widerstandsfähig ist. Dieser Lack ermöglicht, den sehr bröckeligen Umfang des Schaumglases zu verfestigen und ein gutes Verhalten im Vakuum zu erhalten.

Die Verwendung eines Kunststoffklebers mit thixotropischen Eigenschaften für die Verklebung der Blöcke aus Schaumglas ist besonders von Vorteil.Er ermöglicht tatsächlich einen Träger für einen Spiegel herzustellen, bei dem die Verklebung im wesentlichen alle die Parameter des verwendeten Materials integriert. Dieser Kleber kann die Spannungen absorbieren und die Verformungen der verschiedenen Materialien abschwächen, die insbesondere durch ihr unterschiedliches Wärmeverhalten hervorgerufen werden.

Man erhält somit eine kompakte Struktur mit einer wärmemäßigen und mechanischen Gleichförmigkeit.

Da die Zwischenstruktur im wesentlichen aus Glasschaum gebildet ist, d.h. einem Material geringer Dichte mit im allgemeinen zwischen 0,10 und 0,15, während Glas selbst eine höhere Dichte zwischen 2 und 2,5 aufweist, erhält man somit einen leichten Träger für einen Spiegel.

Dieser Gewichtsgewinn ist besonders vorteilhaft, da infolgedessen weniger stabile und damit weniger kostspie-

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lige mechanische Einrichtungen verwendet werden können, um den Spiegel zu halten und -ihn gegebenenfalls zu bewegen

Andererseits wird darauf hingewiesen, daß Schaumglas ein leicht zu erhaltendes Material mit geringem Preis ist, welches sich noch zusätzlich leicht bearbeiten läßt.

Es wird ferner auch darauf hingewiesen, daß die im Rahmen der Erfindung verwendeten Kleber ihre Eigenschaften unverändert während Zeitdauern mehrerer Jahre beibehalten. Sie erfüllen die strengen Anforderungen der Raumfahrttechnik und sind dafür bekannt, daß sie keine Schwierigkeiten im Hinblick auf die Lebensdauer im Vakuum aufweisen.

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Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY. sYÖCKWaIR a'PAR'tWeR PATENTANWÄLTE ευΠΟΡΕΙΑΝ PATENT ATTORNEYS A GRUNECKER. d.pi inc. DR H. KINKELDEY dip* ing DR W. STOCKMAIR. PiPu .ΝΓ. ΛΕ E ICA.TFC DR. K SCHUMANN. DiP1 phvs P H JAKOB, apt ing DR. G BEZOLD. DiP1 cxeu W- MEISTER. DiPi. .ng H. HILGERS. dipl .ng CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE ^ZZ««,- DR U KINKELDEY. dip. mot. t EMOFiOIl OE L UNlV DE GFNE VF SCIENTIFIQUE 15, quai Anatole France F - 75007 Paris Frankreich 16.12.1985 P 19 925-06/MW BOOO MÜNCHEN 22 MAXIMlL lANSTRASSE 56 Träger für einen Spiegel, insbesondere für die Präzisionsoptik, und Verfahren zu dessen Herstellung Patentansprüche

1. Träger für einen Spiegel, insbesondere für die Präzisionsoptik, mit zwei vorgeformten Glasplatten, die mit ihren entsprechenden Innenseiten auf beide Seiten einer Zwischenstruktur aufgeklebt sind, wobei die Außenseite einer der beiden Platten für eine Bearbeitung geeignet ist, die das Aufbringen eines reflektierenden Überzuges umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenstruktur (14) eine aus Glasschaum zu-

^ow sammengesetzte, im wesentlichen gleichförmige Struktur ist und daß die zwei vorgeformten Glasplatten (10,12) symmetrisch sind.

2. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die Zwischen-

struktur (14) umfaßt einen mittigen Kern (16) aus Schaumglas, der zwei parallele, gegenüberliegende Seiten (22,24) aufweist, eine Gesamtheit (18) aus Blöcken aus Schaumglas, von denen jeder einerseits mit der Innenseite einer Glasplatte (10) und andererseits mit einer Seite (22)

des mittigen Kernes verklebt ist, und eine andere Gesamtheit (20) von Blöcken aus Schaumglas, von denen jeder einerseits mit der Innenseite (28) der anderen Glasplatte (12) und andererseits mit der anderen Seite (24) des mit- -^q tigen Kernes verklebt ist.

3. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Blöcke

■( 18a, 18b, ... ,2Oa,20b, ...) einer jeden der beiden Gesamtjc heiten (18,20) aneinander anschließend angeordnet und lediglich mit einer Glasplatte und einer Seite des mittigen Kernes verklebt sind.

4. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 3, da-2Q durch gekennzeichnet , daß die Blöcke

(18a,18b,..., 20a,20b,...) allgemein in der Form eines Parallelepipeds sind, wobei eine Seite richtig zum Aufkleben auf die Innenseite (26,28) einer der Glasplatten (10,12) und eine gegenüberliegende Seite richtig 2g zum Aufkleben auf eine vorbereitete Seite (24,24) des mittigen Kernes (16) vorbereitet ist.

5· Träger für einen Spiegel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein überzug

_a0 von der Art eines Klebekitts auf die vorbereiteten Seiten der Blöcke und die vorbereiteten Seiten des mittigen Kernes aufgebracht ist und daß nach dem Trocknen des, Überzuges die vorbereiteten Seiten in geeigneter Weise bearbeitet sind, um eine äußerst bzw. absolut ebene Ober-

_oc fläche zu erhalten.

6. Träger für einen Spiegel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kunststoffkleber, beispielsweise ein Epoxykleber mit thixothopischer Eigenschaft,die Verklebung der Blöcke (18a, i8b,..., 20a, 20b,...) aus Schaumglas auf die entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten sicherstellt.

7· Träger für einen Spiegel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten (10,11) vorhergehend mit einem Schleifmittel behandelt worden sind, um ihre Verklebung mit den Blöcken zu vereinfachen.

8. Träger für einen Spiegel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein polymerisierbarer Kleber, beispielsweise ein Epoxykleber, die Verklebung der Blöcke (18a, 18b, , 20a,20b,...)

aus Schaumglas an den entsprechenden Seiten (22,24) des mittigen Kernes (16) sicherstellt.

9- Substrat für einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaumglas der Zwischenstruktur ein Material mit geschlossenen Blasen oder Zellen ist, dessen Dichte im allgemeinen zwischen 0,10 und 0,15 liegt.

10. Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es das Verkleben der entsprechenden Innenseiten von zwei vorgeformten Glasplatten mit den entsprechenden beiden gegenüberliegenden Seiten der zusammengesetzten Zwischenstruktur umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10 für die Herstellung eines Trägers für einen Spiegel, dessen zusammengesetzte

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Zwischenstruktur einen mittleren Kern aus Schaumglas, sowie zwei Gesamtheiten von Blöcken aus Schaumglas umfaßt, die zwischen den mittigen Kern und die zwei Glasplatten geklebt sind, dadurch gekennzei chnet, daß es die Verklebung eines jeden Blockes (18a, 18b,..., 20a 20b,...) der beiden Gesamtheiten (18,20) einerseits mit der Innenseite (26,28) einer Glasplatte (10,12) und andererseits mit einer Seite (22,24) des mittigen Kernes (16) umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß es zunächst die Verklebung von zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus Schaumglas mit den entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten (10,12) umfaßt und dann nach Verfestigung der Klebung das Verkleben der zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus Schaumglas, die nunmehr mit den Glasplatten (10,12) fest verbunden sind, mit den entsprechenden Seiten (22, 24) des mittigen Kernes.

13- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß es das Ausschneiden einer jeden der zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus einer dicken Platte aus Schaumglas umfaßt, von de-2g nen eine ihrer Seiten derart vorbereitet worden ist, daß siesich an die Krümmung der Innenseite (26,28) der Glasplatte (10,12) anschmiegt, auf die die Gesamtheit der Blöcke aufgeklebt werden soll.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß es das Nebeneinanderanordnen und die Verklebung der derart ausgeschnittenen, einzelnen Blöcke auf den entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten, die Vorbereitung der entgegengesetzten Seiten eines jeden einzelnen Blockes, um für jede Gesamtheit eine absolut ebene

Klebefläche herzustellen, die entsprechende Vorbereitung der entgegengesetzten Seiten (22,24) des mittigen Kernes (16) und des Verklebens der entgegengesetzten Seiten der Blöcke mit den entsprechenden Seiten des mittigen Kernes umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbereitung der Seiten der Blöcke aus Schaumglas und der Seiten des mittigen Kernes das Aufbringen eines Überzuges von der Art eines Klebkittes und nach dem Trocknen dessen Bearbeitung im Hinblick auf das Erhalten ihrer Planheit umfaßt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke aus Schaumglas mit einem Kunststoffkleber, beispielsweise von der Art eines Epoxyklebers, mit thixotropischer Eigenschaft auf die entsprechenden Innenseiten der zwei Glasplatten aufgeklebt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechenden Innenseiten der zwei Glasplatten vor dem Verkleben mit einem Schmirgelmittel behandelt werden, um ihre Verklebung zu erreichen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche . 11 bis 17, dadurch' gekennzeichnet, daß die Blöcke aus Schaumglas mit einem polymerisierbaren Kleber, beispielsweise von der Art eines Epoxyklebers, auf die entsprechenden Seiten des mittigen Kernes aufgeklebt werden.