Покрытие для заготовки космического зеркала

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2522448:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ОАО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") (RU)

Изобретение относится к покрытиям космических зеркал, конкретнее к остекловыванию заготовок космических зеркал, обеспечивающих возможность получения высококачественной оптической поверхности зеркал. Предложено покрытие для заготовки космического зеркала, представляющее собой стекло следующего состава, мас.%: SiO₂ - 44-61; B₂O₃ - 8-20; Al₂O₃ - 5-19; CaO - 3-12; Sb₂O₃ - 0,3-0,7; V₂O₅ - 2-11; Nb₂O₅ - 1-7; MoO₃ - 0,2-4 и F - 1,5-6. Технический результат - состав материала обеспечивает возможность получения высококачественной оптической поверхности непосредственно на подложках из карбидкремниевых материалов. 2 табл.

Изобретение относится к конструктивным покрытиям заготовок космических зеркал, в частности для обеспечения возможности получения высококачественной оптической поверхности на подложке зеркал.

Из области производства космических зеркал известно, что ранее в качестве материала подложки использовали металл - бериллий, очень токсичный материал. Для создания на подложке из этого материала оптической поверхности использовали остекловывание специально разработанным стеклом, которое затем полировали и наносили отражающие покрытие.

В дальнейшем на подложку, на которой сформирована оптическая поверхность, напыляют многослойное отражающее покрытие (зеркало), затем - защитное покрытие.

В настоящее время представляет интерес использование заготовок для космических зеркал из карбида кремния, который обладает наилучшим соотношением модуля упругости и плотности среди известных материалов.

Назначение стекла следующее: поверхность карбида кремния дефектна, т.к. в объеме этот материал не однороден как стекло, т.е. его невозможно отполировать до оптического качества поверхности. Для этого должен быть использован материал, который можно отполировать до оптического качества, т.е. стекло. Дальше на стекло напыляют многослойное отражающее покрытие (зеркало), на которое потом уже наносят защитное покрытие.

В патенте РФ №2025749, опубликованном 30.12.1984 по индексу МПК G02B 5/08, заявлено «Зеркало и способ формирования его защитного покрытия», предназначенного для зеркал, работающих в условиях повышенного воздействия агрессивных сред.

Сущность изобретения: зеркало содержит подложку, отражающий металлический слой и защитное покрытие, выполненное из нитрида и карбида кремния при следующем соотношении компонентов: карбид кремния 2-27 мас.%; нитрид кремния - остальное. Изобретение относится к оптике, в частности к зеркалам, предназначенным для бытовых нужд и различных технических целей, работающим в условиях повышенного воздействия агрессивных сред (пары влаги, коррозионные среды, перепады температур и т.п.).

В патенте РФ №2304557, опубликованном 20.08.2007 по индексам МПК В82В 1/00 и H01Q 17/00, заявлено «Защитное покрытие элементов радиоэлектронной аппаратуры», где технический результат заключается в создании защитного покрытия, обладающего высокой стойкостью к воздействию ионизирующих излучений при небольшом удельном весе конструкции. Защитное покрытие выполнено в виде небольшом удельном весе конструкции. Защитное покрытие выполнено в виде наноструктуры, которая включает совокупность атомов редкоземельных элементов, введенных в структуру армирующей атомно-молекулярной металлической матрицы. Наноструктура может быть составной частью защищаемой конструкции либо защитным слоем конструкции.

Данные конструкции являются отдаленными аналогами и не подходят для создания оптической поверхности на заготовках из карбида кремния.

Из уровня техники известно спаивание-остекловывание подложки из вольфрама. (М.П.Алексеенко. Когезия и адгезия горячего стекла. Под ред. Профессора К.С.Евстропьева. М.: Машиностроение, 1969, с.136). В данном источнике приведен состав оптического стекла - Марка 3058 III (Supermax), который принят за прототип нового изобретения. Данные по прототипу в Таблице 1.

Таблица 1
Компонент	Мас.%
SiO₂	55.3
B₂O₃	7.4
Al₂O₃	22.9
CaO	4.7
MgO	8.5
K₂O	0.38
Na₂O	0.6
Fe₂O₃	0.13
As₂O₃	0.5
Характеристики материала	Значение
Коэффициент термического расширения (10^-7 град.^-1).	33
Температура, отвечающая вязкости стекла 10^13,3 Пуаз (Tg)	738
Температура, отвечающая вязкости стекла 10¹² Пуаз (T_Eb)	775
Назначение	Для спаивания с вольфрамом

Задача нового изобретения состоит в создании нового состава материала, обеспечивающего возможность получения высококачественной оптической поверхности непосредственно на подложках из карбидкремниевых материалов.

Технический результат достигается за счет возможности использования карбида кремния в качестве конструкционного материала подложки, ее остекловывания, для использования в оптических приборах, где необходимо сочетание малого веса и высоких прочностных параметров, в частности в космическом приборостроении.

Задача решается путем создания материала стекла, включающего компоненты SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃ и CaO, в котором, в отличие от прототипа, дополнительно содержатся Sb₂O₃, V₂O₅, Nb₂O₅, MoO₃ и F при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂-44-61; B₂O₃-8-20; Al₂O₃-5-19; CaO-3-12; Sb₂O₃-0.3-0.7; V₂O₅-2-11; Nb₂O₅-1-7; MoO₃-0.2-4 и F-1.5-6.

Представленный состав стекла обеспечивает остекловывание подложек из карбидкремниевых материалов с получением высоких характеристик по прочности и оптическим параметрам.

Таблица 2
Конкретные составы заявленного материала стекла в мас.%.
Компонент	1	2	3	4
SiO₂	44	61	50	57
B₂O₃	8	20	14,5	12
Al₂O₃	15,6	5	19	11
CaO	12	3	3	7
Sb₂O₃	0,7	0,3	0,5	0,4
V₂O₅	11	2	4	3,1
Nb₂O₅	7	1,7	2	1
MoO₃	0,2	2	4	2,5
F	1,5	0.5	3	6
КТР (10^-7 град.^-1).	28	30	25	27
Адгезия стекла к подложке из карбида кремния.	Есть	Есть	Есть	Есть
Температура варки стекла (°C).	1540	1500	1550	1530

Способ изготовления материала - варка стекла по технологии, принятой для технических стекол в РФ.

В зависимости от поставленной задачи - объем выпуска, размер заготовок, типа технологического оборудования, установленного на производстве, режим варки может изменяться.

Оптические и технические стекла производят (варят) в ванных и горшковых печах. В ванных печах непрерывного действия целесообразно варить стекло массовых марок, которое требуется в больших количествах, например листовое. Поэтому для производства большого количества марок оптических и технических стекол используется варка стекла в горшковых печах. Возможно использование пламенных или электрических печей.

Технологический процесс варки оптического и технического стекла различного состава в горшковых печах состоит из следующих этапов (Физико-химические основы производства оптического стекла. Под ред. д.т.н. Л.И.Демкиной. Л.: Химия, 1976. 456 с., гл. XVI «Варка оптического стекла», с.330-349.):

- подготовка стекловаренного горшка и мешалки;

- засыпка и развар шихты;

- осветление расплава;

- охлаждение стекломассы;

- разделка.

Для каждого этапа варки стекла определяется температурно-временной режим, который определяется составом стекла и учитывает особенности конкретного производства (Технология стекла. Под ред. И.И. Китайгородского. М.: Госстройиздат, 1961, 624 с.).

Способ изготовления материала - варка стекла по технологии, принятой для технических стекол в РФ. Режим варки для стекла должен быть специально разработан с учетом особенностей конкретного производства.

Проведены эксперименты по спеканию стекла с образцами карбида кремния с диаметром заготовок 60 мм, после чего стекло было отполировано. Стекло спекается с материалом подложки из карбида кремния без разрушения. На поверхности стекла была получена оптическая поверхность, удовлетворяющая поставленной задаче.

Покрытие для заготовки космического зеркала, представляющее собой стекло состава, включающего SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃ и CaO, отличающееся тем, что дополнительно содержит Sb₂O₃, V₂O₅, Nb₂O₅, MoO₃ и F при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂	44-61
B₂O₃	8-20
Al₂O₃	5-19
CaO	3-12
Sb₂O₃	0,3-0,7
V₂O₅	2-11
Nb₂O₅	1-7
MoO₃	0,2-4
F	1,5-6

Похожие патенты:

Инфракрасный отражатель // 2510055

Инфракрасный отражатель состоит из металлической подложки, характеризующейся тем, что она покрыта слоем нитрида циркония и хрома общей формулы (ZrxCr1-x)1-yNy с х в диапазоне от 0,15 до 0,7 и y в диапазоне от 0,01 до 0,265.

Отражающее изделие // 2461029

Развертываемый крупногабаритный зеркальный отражатель космического аппарата // 2419929

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым (раскрываемым) крупногабаритным рефлекторам, зеркальный отражатель (параболоид вращения) которых, например, имеет диаметр 12 м.

Рефлектор и способ его изготовления // 2419112

Термостабильное многослойное зеркало для крайнего ультрафиолетового спектрального диапазона // 2410732

Изобретение относится к термостабильному многослойному зеркалу для крайнего (коротковолнового) ультрафиолетового (УФ) спектрального диапазона и может быть использовано в качестве нагреваемого коллекторного зеркала источника излучения крайнего УФ-диапазона.

Зеркало и способ его изготовления // 2403595

Изобретение относится к области оптического машиностроения и может быть использовано в лазерной технике, в системах оптической локации и других областях оптического машиностроения.

Лазерное зеркало // 2386154

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в составе оптического тракта мощных лазерных технологических установок, в частности в резонаторах щелевых газовых лазеров.

Отражающий элемент для переносного электронного устройства // 2358296

Изобретение относится к области электротехники, в частности к отражателю для мобильного терминала, который включает в себя пластину, имеющую фронтальную и тыльную стороны, с вогнутой частью в виде выемки, на которой расположен отражающий материал, который отражает свет, падающий на фронтальную поверхность по меньшей мере части пластины.

Гидрофильное отражающее изделие // 2356075

Полупассивное биморфное многослойное гибкое зеркало // 2313810

Изобретение относится к управляемой оптике и может использоваться в качестве корректора в адаптивных системах для динамического управления волновым фронтом излучения.

Способ изготовления зеркала для рентгеновского телескопа // 2525690

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.

Способ позиционирования и приклейки вспомогательных элементов крупногабаритных оптических деталей // 2536322

Изобретение используется при финишной обработке и контроле крупногабаритных зеркал телескопов. Зеркало устанавливают на координатный станок с вращающимся столом тыльной поверхностью вверх. В местах расположения вспомогательных элементов приклеивают на наклеечную смолу опорные металлические кольца, устанавливают в них юстировочные кольца, которые позиционируют на координатном станке и фиксируют затем прижимными винтами к опорным кольцам. Вставляют в юстировочные кольца направляющие съемные втулки и с их помощью приклеивают к зеркалу вспомогательные элементы, после чего откручивают юстировочные кольца и снимают опорные кольца либо путем сбивания деревянным молотком, либо путем снятия их после нагревания и размягчения наклеечной смолы. Техническим результатом изобретения является существенное упрощение конструкции приспособлений для приклейки и процесса позиционирования элементов, повышение точности позиционирования и сокращение времени выполнения операции по приклейке. 2 ил.

Многослойное покрытие тонкостенной оболочки из полимерного композиционного материала космического антенного рефлектора // 2537515

Изобретение может использоваться в многослойных комбинированных покрытиях зеркальных космических антенн с рефлекторами из полимерного композиционного материала - углепластика. Многослойное покрытие содержит три последовательных слоя с равномерной толщиной: нижний зеркальный металлический радиоотражающий скин-слой из чистого алюминия, промежуточный защитный терморегулирующий диэлектрический слой из диоксида циркония и верхний защитный износостойкий высокопрочный алмазоподобный углеродный слой. Технический результат - обеспечение работы в экстремальных условиях открытого космоса за счет использования тонкой подложки-оболочки из полимерного композиционного материала - углепластика. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем // 2541319

Изобретение относится к способу изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем, включающему предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, формирование металлизированного отражающего слоя. При этом формирование металлизированного светоотражающего слоя на основе иридия производят после снятия реплики, после нанесения последовательно подслоя химического цинка, нанесения никель-фосфорного слоя толщиной до 200 мкм, который подвергают термообработке в диапазоне температур 110-400°C и высокоинтенсивной полировке до 6-8 Å с получением дублируемой поверхности матрицы, с последующим формированием несущего слоя гальванического никеля из сульфаминового электролита следующего состава (г/л): никель сульфаминовый 300-400; никель двухлористый 12-15; кислота борная 25-40; натрий лаурилсульфат 0,01-0,1; сахарин 0,008 при плотности тока 2,5 А/дм2, температуре 55-60°C в течение 8 часов, после чего полученную металлизированную реплику снимают с матрицы методом термоудара, а собственно светоотражающий слой иридия наносят методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никелевой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента для последующей установки его в оптическую систему. Использование настоящего способа позволяет обеспечить повышение оптических и геометрических показателей, показателей адгезии никель-фосфорного покрытия к матрице и его механической прочности. 1 пр., 1 ил.

Многопрофильное зеркало с регулируемыми отношением прямолинейной и криволинейной отражательных поверхностей и кривизной криволинейных отражательных поверхностей (рабочее название - "аргус") // 2543440

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Многопрофильное зеркало имеет корпус с элементами крепления и ориентирования по положению, прямолинейную отражательную зеркальную поверхность, криволинейную часть, заменяющую собой по площади прямолинейную часть, зеркалообразующее плоское стекло, элементы активного и пассивного светоизлучения. Отражающая прямолинейная часть зеркала образуется за счет прилегания к прозрачному прилегающему стеклу зеркальной подушки, представляющей собой пустотелый накачиваемый газом - воздухом или азотом, эллипсоид. Эллипсоид выбран по форме и размерам из эластичного пленочного материала с нанесенным на его прилегающей стенке зеркальным отражающим слоем. Отражающая криволинейная периферийная часть зеркала образуется за счет неприлегания зеркальной подушки к прозрачному прилегающему стеклу. Криволинейная часть зеркала образуется за счет неприлегания зеркальной подушки к прозрачному прилегающему стеклу при помощи выступа, отстоящего в сторону от зеркальной подушки и полученного за счет выреза в прозрачном прилегающем стекле. Регулирование отношения прямолинейной и криволинейной отражающих частей зеркала, а также кривизны криволинейных отражающих частей происходит за счет применения одновременного или раздельного регулирования давления газа - воздуха или азота в зеркальной подушке и поджимающей подушке. Трубопроводы подкачки обоих подушек выводятся через канал к соответствующим органам управления подкачкой или поджимания задней стенки зеркальной подушки поджимающей пластиной. Достигается повышение качества отражающей поверхности. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Усовершенствование внутреннего зеркала заднего вида // 2548292

Изобретение относится к системе внутреннего зеркала заднего вида. Внутреннее зеркало (1) заднего вида содержит плоское зеркальное стекло (2), узел (3) рамы и опоры, в котором размещено плоское зеркальное стекло (2), для установки в подходящем местоположении в транспортном средстве (100), пленку (11) на OLED (органических светоизлучающих диодах), покрывающую всю поверхность плоского зеркального стекла (2), датчик (12), который определяет день и ночь, светочувствительный датчик (13), который определяет свет, поступающий от передних фар заднего транспортного средства (100), и двухпозиционную кнопку (14) включения/выключения. Пленка (11) на OLED закрывает всю поверхность плоского зеркального стекла (2). Внутреннее зеркало (1) заднего вида содержит автоматическую противоослепляющую систему (10), снабженную схемой (15) обработки, выполненной с возможностью активирования пленки (11) на OLED, чтобы снизить отражение плоского зеркального стекла (2), когда светочувствительный датчик (13) внутреннего зеркала заднего вида определяет свет, поступающий от передних фар заднего транспортного средства (100). Достигается повышение безопасности дорожного движения за счет обеспечения защиты водителя от ослепления фарами едущего позади транспортного средства. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем // 2582299

Изобретение относится к технологии изготовления светоотражающих элементов сложной формы и может быть использовано для получения высокоточных светоотражающих оптических элементов астрономических зеркал. Согласно изобретению, предварительно на поверхности сложнопрофильных изделий формируют несущий металлизированный слой гальванического никель-кобальтового покрытия с содержанием кобальта в осадке 15-20%, из сульфаминового электролита при плотности тока 2,5-3,0 А/дм2, температуре 55-60°С. Полученную реплику снимают методом термоудара и наносят светоотражающий слой иридия методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никель-кобальтовой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента, предназначенного для последующей установки его в оптическую систему. Технический результат - обеспечение снижения толщины и внутренних напряжений несущего слоя заготовки за счет увеличения прочности заготовки, улучшения контрастности пятна и уменьшения деформации искажения изображения, получаемого с помощью готового оптического зеркала. 1 табл., 1 пр.

Способ изготовления облегченных оптических зеркал // 2591209

Изобретение относится к изготовлению зеркально-линзовых систем и может быть использовано в оптической и оптоэлектронной промышленности, в том числе при производстве зеркал оптических телескопов. Предложен способ изготовления облегченных оптических зеркал на основании из карбидокремниевой керамики SiSiC и рабочего слоя из оптического боросиликатного стекла, в котором пластину из карбидокремниевой керамики подвергают отжигу на воздухе при температуре 900-1000°C в течение 1,5-2 часов, затем полируют и соединяют с пластиной из боросиликатного стекла методом пайки при температуре 800-850°C в защитной атмосфере в течение 0,5-1 часа. Полученные заготовки шлифуют, полируют и наносят зеркальный отражающий слой по известной технологии. Технический результат - предложенный способ позволяет получать оптические зеркала с прочным, беспористым соединением слоев и хорошей устойчивостью к внешним воздействиям: циклическим изменениям температуры в интервале от минус 30 до плюс 50°C и давлению газовой среды 10-3 Па. 4 пр.

Защитный элемент для защищенных от подделки документов, ценных документов или т.п. // 2596088

Защитный элемент для изготовления ценных документов, таких как банкноты, чеки, включает в себя верхнюю сторону, которая обеспечивает несколько микроизображений. Каждое микроизображение образовано посредством структуры микрополостей, которая имеет множество расположенных друг рядом с другом микрополостей. Структура микрополостей является оптически отражающей или имеющей высокий показатель преломления. Для каждого микроизображения имеются микрополости первого и второго вида, которые отличаются в части соотношения параметров микрополостей, в результате чего каждое микроизображение структурировано посредством по меньшей мере двух различных видов микрополостей. Технический результат заключается в увеличении степени защиты от подделки за счет использования большего количества деталей. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.

Зеркало с необязательным слоем защитной краски и/или способы его изготовления // 2620325

Способ изготовления зеркала включает подготовку подложки, нанесение на подложку многослойного тонкопленочного покрытия, включающего в порядке движения от подложки: первый кремнийсодержащий слой, металлический слой, содержащий алюминий, второй кремнийсодержащий слой, и нанесение жидкостным способом защитной краски непосредственно сверху и в прямом контакте с самым удаленным слоем многослойного тонкопленочного покрытия. Защитную краску наносят так, чтобы ее плотность после отверждения составляла 5-100 граммов на квадратный метр, и производят отверждение защитной краски. После указанного отверждения защитная краска способна в течение семи дней выдерживать воздействие температуры 85°С при 85% относительной влажности, а также в течение семи дней выдерживать воздействие температуры 49°С при 100% относительной влажности. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 10 ил.