大口徑光學(xué)鏡頭中的4米量級(jí)碳化硅反射鏡是怎樣“煉”成的
來(lái)源：www.baljq.cn 發(fā)布時(shí)間：2023年07月27日
在2018年7月，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密器械與物理研究所完成了4.03米大口徑碳化硅反射鏡研制，它也是目前為止世界上口徑最大的單體碳化硅反射鏡。 4米量級(jí)碳化硅反射鏡的研制成功，不僅標(biāo)志著我國(guó)光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，也為我國(guó)大口徑光電裝備跨越升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
站在4米碳化硅反射鏡旁邊，頓時(shí)感覺(jué)自己很渺小。反射鏡像一個(gè)巨大的圓環(huán)形圓盤(pán)，鏡面在燈光的照射下閃閃發(fā)亮，猶如剛出生嬰兒的眼睛一般閃亮。如果把這只大眼睛裝到望遠(yuǎn)鏡里，將極大的提升望遠(yuǎn)鏡的分辨率。那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢？
大口徑光學(xué)反射鏡是高分辨率空間對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)和天文觀測(cè)系統(tǒng)的核心元件，其制造技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家高性能光學(xué)系統(tǒng)研制水平的重要標(biāo)志。
大口徑光學(xué)反射鏡的制造難度主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學(xué)加工等制造工藝環(huán)節(jié)。如何把碳化硅粉末最終變成高剛度、高面形精度的4米反射鏡？讓我們一起來(lái)看一下科研人員如何像變魔術(shù)一樣，化腐朽為神奇吧。
制造碳化硅反射鏡的第一步，就是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想能夠?qū)嶋H工程化應(yīng)用，必須達(dá)到并保持極高面形精度（RMS值優(yōu)于20nm），而這種高精度面形的保持正是依賴(lài)于反射鏡“強(qiáng)健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。
國(guó)際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復(fù)合材料等。與其他材料相比，碳化硅具有更大的比剛度（E/ρ）和熱穩(wěn)定性(λ/α)，這使得在實(shí)現(xiàn)同樣的光學(xué)口徑和精度要求下，碳化硅反射鏡具有更小的重量和更優(yōu)的熱穩(wěn)定性，因此碳化硅也成為大口徑反射鏡鏡坯材料中的佼佼者。
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站在4米碳化硅反射鏡旁邊，頓時(shí)感覺(jué)自己很渺小。反射鏡像一個(gè)巨大的圓環(huán)形圓盤(pán)，鏡面在燈光的照射下閃閃發(fā)亮，猶如剛出生嬰兒的眼睛一般閃亮。如果把這只大眼睛裝到望遠(yuǎn)鏡里，將極大的提升望遠(yuǎn)鏡的分辨率。那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢？
大口徑光學(xué)反射鏡是高分辨率空間對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)和天文觀測(cè)系統(tǒng)的核心元件，其制造技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家高性能光學(xué)系統(tǒng)研制水平的重要標(biāo)志。
大口徑光學(xué)反射鏡的制造難度主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學(xué)加工等制造工藝環(huán)節(jié)。如何把碳化硅粉末最終變成高剛度、高面形精度的4米反射鏡？讓我們一起來(lái)看一下科研人員如何像變魔術(shù)一樣，化腐朽為神奇吧。
制造碳化硅反射鏡的第一步，就是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想能夠?qū)嶋H工程化應(yīng)用，必須達(dá)到并保持極高面形精度（RMS值優(yōu)于20nm），而這種高精度面形的保持正是依賴(lài)于反射鏡“強(qiáng)健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。
國(guó)際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復(fù)合材料等。與其他材料相比，碳化硅具有更大的比剛度（E/ρ）和熱穩(wěn)定性(λ/α)，這使得在實(shí)現(xiàn)同樣的光學(xué)口徑和精度要求下，碳化硅反射鏡具有更小的重量和更優(yōu)的熱穩(wěn)定性，因此碳化硅也成為大口徑反射鏡鏡坯材料中的佼佼者。
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