RU2525690C1 - Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа - Google Patents
Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525690C1 RU2525690C1 RU2013106030/28A RU2013106030A RU2525690C1 RU 2525690 C1 RU2525690 C1 RU 2525690C1 RU 2013106030/28 A RU2013106030/28 A RU 2013106030/28A RU 2013106030 A RU2013106030 A RU 2013106030A RU 2525690 C1 RU2525690 C1 RU 2525690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polishing
- workpiece
- abrasive composition
- alloy
- shell
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Telescopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа изготовления зеркала для рентгеновского телескопа. Способ включает в себя нанесение методом гальванопластики на заготовку из алюминиевого сплава слоя из никелевого сплава и доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости в несколько этапов на шлифовальном стенде с применением абразивного состава. Дисперсность абразивного состава уменьшают на каждом последующем этапе, а на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу. После полировки производят снятие оболочки из никелевого сплава и наносят на внутреннюю поверхность оболочки отражающий слой. Технический результат заключается в возможности обеспечения требуемой гладкости рабочей поверхности зеркальной оболочки без выполнения жестких требований к точности выставления полировального инструмента. 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, рентгеновской астрономии и может быть использовано для обработки конических и цилиндрических поверхностей матриц зеркала рентгеновской зеркальной системы.
Тенденции развития этой области техники направлены на улучшение пространственного разрешения приборов, расширение энергетического диапазона в сторону жестких энергий, и увеличение поля зрения телескопов. Эти задачи решаются путем использования усовершенствованной оптики, оптимизации конструкции зеркальных модулей, повышения технологичности их изготовления. Основные характеристики телескопов напрямую зависят от способов изготовления зеркальных систем.
В настоящее время применяют следующие способы изготовления:
прямая шлифовка оптики, копирования полированных оправок или формирования тонких фолы. Как правило, для изготовления зеркал рентгеновских телескопов жесткого диапазона используют метод гальванопластики (ENR), позволяющий делать несколько копий с предварительно отполированных до требуемой гладкости оправок, покрытых NL. Так, например, известен способ изготовления никелевого зеркала для рентгеновского телескопа, описанный:
- в статье Producing the X-ray Mirrors for ESAT's XMM Spacecraft (авторы ШАМБЮР Д. и др., опубликован в ESA №89, февраль 1997, с.68-79);
- в статьях: / The American Astronomical Society. All rights reserved./ и /HERO: High-Energy Replicated Optics for a Hard-X-Ray Balloon/, Space Science Department, NASA, Center for Applied Optics, University of Alabama, University Space Research Association, журнал «The Astrophysical Journal», (568: 432-435, March 20 # 2002).
Первая из указанных статей - Producing the X-ray Mirrors for ESAT's XMM Spacecraft с описанием технологии изготовления зеркала для рентгеновского телескопа XMM принята в качестве ближайшего аналога. Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, описанный в этой статье, включает следующие операции:
- на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики наносят слой покрытия из никеля или никелевого сплава для придания рабочей поверхности заготовки прочностных свойств;
- в качестве покрытия используют прочносцепленное покрытие из Ni-P (8-10% Р) из-за высокой адгезии к алюминию, низкой пористости и высокой твердости;
- доводят рабочую поверхность заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости на шлифовальном стенде с применением абразивного состава (до шероховатости );
- в качестве абразивного состава используют, например, мелкодисперсный алмазный порошок;
- алмазный порошок наносят на рабочую поверхность заготовки;
- наносят на отшлифованную поверхность заготовки в вакууме отражающий слой из золота или иридия;
- методом гальванопластики заготовку покрывают слоем NI-CO сплава;
- снимают оболочку из сплава NI-CO вместе с нанесенным на внутреннюю поверхность оболочки отражающим слоем;
- контролируют фокусное расстояние.
Недостаток известного способа связан с предъявлением жестких требований к точности выставления полировального инструмента, что ведет к возможности изготовления только 4-х копий на одной оправке, после чего требуется восстановление и правка инструмента. Данная ситуация увеличивает себестоимость и трудоемкость способа.
Технический результат заявляемого способа заключается в возможности обеспечения требуемой гладкости рабочей поверхности зеркальной оболочки без выполнения жестких требований к точности выставления полировального инструмента, т.е. предлагаемый способ является более технологичным.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, включающем нанесение на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики слоя из никелевого сплава для придания рабочей поверхности, заготовки прочностных свойств, доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости на шлифовальном стенде с применением абразивного состава, нанесение на рабочую поверхность заготовки методом гальванопластики покрытия из сплава NI-CO, снятие оболочки из сплава NI-CO, нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя и последующий контроль фокусного расстояния, при этом:
- полировку ведут в несколько этапов,
- каждый последующий этап осуществляют с абразивным составом, меньшей дисперсности,
- на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу,
- нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя осуществляют после снятие оболочки из сплава NI-CO.
Разбивка процесса полировки на несколько этапов позволяет более качественно и глубоко осуществить полировку.
Смена дисперсности абразивного состава при последующем этапе полировки позволяет ускорить получение требуемой шероховатости.
Использование в качестве абразивного состава на последнем этапе полировки смолы позволяет проводить полировку Ni-P покрытия до оптической чистоты и выше, а также обеспечить равномерность полировки.
Нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя после снятия оболочки из сплава NI-CO позволяет увеличить количество копий с одной заготовки без ее доработки.
На фиг.1 изображен стенд для шлифовки, где: 1 - матрица, 2 - каретка, 3 - притир.
Заявляемый способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа можно пояснить на примере изготовления матриц и зеркал рентгеновского телескопа ART-XC международного проекта создания астрофизической обсерватории. Способ включает следующие операции. На заготовку конической формы из алюминиевого сплава АМг6 методом гальванопластики наносится слой химически восстановленного NiP покрытия толщиной 140-160 мкм (прочносцепленное толстое покрытие с заданными свойствами). Точность формы матрицы рентгеновского зеркала обеспечивается прецизионным алмазным точением и последующей полировкой. Матрица 1 закрепляется в центрах, сверху устанавливаются смоляные притиры 3, удерживаемые на образующей шарнирным соединением каретки 2. Матрице придается вращательное движение, притиры совершают возвратно-поступательное. Полировку ведут в 3 этапа. Первый и второй этапы - с помощью алмазного порошка, размер зерна которого 10-7 мкм и до 0,25 мкм соответственно и который наносят на рабочую поверхность притиров, совершающих возвратно-поступательное движение, с возможностью их перемещения по нормали к обрабатываемой поверхности, что позволяет проводить полировку любой металлической поверхности, имеющую форму тел вращения. При получении требуемой чистоты поверхности, до Ra 0,4 нм, на матрицу методом гальванопластики наносят NiCo покрытие толщиной 0,28-0,3 мм, точно повторяющее форму и размеры. По завершении гальванических процессов с матрицы снимают зеркало и на внутреннюю поверхность наносят иридиевое покрытие. Данным методом с одной заготовки (без дополнительной ее доработки) было изготовлено 7 шт зеркал с одинаковой шероховатостью (необходимое количество зеркал для телескопа ART-XC).
Т.о. заявляемый способ позволяет получить требуемую чистоту отражающей поверхности зеркала при одновременном снижении себестоимости и трудоемкости и позволяет производить полировку цилиндрических и конических поверхностей любых материалов и размеров без восстановления и правки инструмента, вплоть до 10 копий.
Claims (1)
- Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа, включающий нанесение на заготовку из алюминиевого сплава методом гальванопластики слоя из никелевого сплава для придания рабочей поверхности заготовки прочностных свойств, доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости притирами на шлифовальном стенде с применением абразивного состава, нанесение на рабочую поверхность заготовки методом гальванопластики покрытия из сплава NI-Co, снятие оболочки из сплава NI-Co, нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя и последующий контроль фокусного расстояния, отличающийся тем, что полировку рабочей поверхности заготовки ведут в несколько этапов, используя на последующем этапе абразивный состав меньшей дисперсности, чем на предыдущем, при этом на последнем этапе в качестве абразивного состава используют смолу, причем нанесение на внутреннюю поверхность оболочки отражающего слоя осуществляют после снятие оболочки из сплава NI-Co.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013106030/28A RU2525690C1 (ru) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013106030/28A RU2525690C1 (ru) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2525690C1 true RU2525690C1 (ru) | 2014-08-20 |
RU2013106030A RU2013106030A (ru) | 2014-08-20 |
Family
ID=51384246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013106030/28A RU2525690C1 (ru) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2525690C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU334197A1 (ru) * | С. Я. Кипарисов , Н. М. Саланский Институт физики Л. В. Киренского | |||
WO2006068464A1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie | Multi-layer mirror for radiation in the soft x-ray and xuv wavelength range |
WO2009026125A2 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-26 | Reflective X-Ray Optics Llc | X-ray multilayer films and smoothing layers for x-ray optics having improved stress and roughness properties and method of making same |
-
2013
- 2013-02-12 RU RU2013106030/28A patent/RU2525690C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU334197A1 (ru) * | С. Я. Кипарисов , Н. М. Саланский Институт физики Л. В. Киренского | |||
WO2006068464A1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie | Multi-layer mirror for radiation in the soft x-ray and xuv wavelength range |
WO2009026125A2 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-26 | Reflective X-Ray Optics Llc | X-ray multilayer films and smoothing layers for x-ray optics having improved stress and roughness properties and method of making same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013106030A (ru) | 2014-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Manufacturing technologies toward extreme precision | |
Ghosh et al. | Review of several precision finishing processes for optics manufacturing | |
Anderson et al. | Optical fabrication | |
Bulla et al. | Ultrasonic assisted diamond turning of hardened steel for mould manufacturing | |
Ghosh et al. | Fabrication of optical components by ultraprecision finishing processes | |
RU2525690C1 (ru) | Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа | |
JP5398371B2 (ja) | 非球面光学素子の形成方法 | |
CN1253731C (zh) | 大口径轻质复合材料反射镜及制备方法 | |
JP7253571B2 (ja) | 複合光学ミラーのミラー支持体およびその製造方法 | |
Ebizuka et al. | Development of the SiC ultralight mirror for large space telescope and for extremely huge ground-based telescope | |
Ruckman et al. | Recent advances in aspheric and conformal grinding at the center for optics manufacturing | |
Johnson | SiC coatings on RB SiC mirrors for ultrasmooth surfaces | |
EP3820685B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines optischen systems mit einer optischen komponente aus einem sprödharten material | |
Wu et al. | Research on polishing aluminum alloy optical elements with a new solid flexible bonnet tool | |
Jin et al. | Full aperture super-smooth polishing and surface topology evolution of the mandrels for X-ray optics used in eXTP mission | |
Xue et al. | Precision polishing of the mandrel for x-ray grazing incidence mirrors in the Einstein probe | |
CN107797169B (zh) | 离轴反射镜及其加工方法 | |
Zuo et al. | Precision polishing of the mandrel for X-ray grazing incidence mirrors | |
CN111390653A (zh) | 一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法 | |
Sanger | Optical fabrication technology, the present and future | |
US11945017B2 (en) | Process for manufacturing optical elements for telescope optics usable in space missions | |
Rice et al. | Fabrication and Implementation of a New Ceramic Material in an Adaptive Optics System | |
CA3129112A1 (en) | Process for manufacturing an athermal low cost telescope based on high precision replication technology, and such telescope | |
Namba et al. | Manufacture of aspherical molding dies for x-ray telescopes after ASTRO-H | |
Vogt et al. | Ductile grinding of tungsten carbide molds applying standard CNC machines |