当今的空间望远镜设计师正在通过返回使用金属镜来从天文学的开拓者那里借用页面。 1668年，艾萨克·牛顿爵士（Isaac Newton）爵士使用“窥镜金属”来制作镜子，为有史以来第一个反射望远镜制作。窥镜是一种铜锡合金，直到1800年代中期一直是望远镜的镜像天博体育中国官方网站。然后，技术进步导致向玻璃镜的转变，从而取得了更好的效果。
带金属天博体育中国官方网站回到未来
现在为什么将时钟转回金属镜子呢？首先是因为我们不使用窥镜金属镜，这些镜子很难制作和迅速降低。当今的高级Spaceborne望远镜镜子由铝和铍的现代合金制成，以及复合天博体育中国官方网站，如硅碳化物（SIC）。
使用这些天博体育中国官方网站的主要优点是，镜像和其安装座（固定镜像的机械结构）都可以作为单个单片结构产生。这对玻璃不实用。整体构造可以大大减少零件数量和整体望远镜的重量，简化和加快组装过程，因此，降低了成本。
单片天博体育中国官方网站镜将光学组件与其安装硬件集成在一起。
天博体育中国官方网站差异
虽然金属镜显然具有实践优势，但它们并不是每个应用程序的“最佳”天博体育中国官方网站。考虑望远镜的热特性时，尤其如此。这是太空传播系统设计的主要考虑因素，因为太空环境将工艺暴露于极端温度和快速温度循环。为了进一步探讨这一点，回顾最常用于Spaceborne望远镜主要镜子的天博体育中国官方网站的一些关键特性很有用。
天博体育中国官方网站 |
密度（g/cm³） |
刚度（GPA） |
CTE（10⁶/°C） |
热 电导率 （w/m·k） |
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玻璃 |
融合二氧化硅 |
2.2 |
73 |
0.55 |
1.4 |
Zerodur® |
2.53 |
90 |
0.1 |
1.7 |
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复合天博体育中国官方网站 |
SIC | 2.95 |
410 |
4 |
120 |
天博体育中国官方网站 |
铍 |
1.85 |
287 |
11.4 |
190 |
铝 |
2.7 |
69 |
23.6 |
205 |
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Zerodur®是Schott AG的注册商标
融合的二氧化硅和Zerodur只是镜子基板的几个“眼镜”中的两个，但它们很好地表示该类别的天博体育中国官方网站。它们的定义特征是热膨胀（CTE）的极低系数。这仅意味着这些天博体育中国官方网站不会随温度变化而扩大或收缩太多。
玻璃的导热率也很低。结果，由于环境温度的变化，他们需要很长时间才能加热或冷却。当温度变化时，这会使它们保持稳定。
相比之下，铝迅速随温度变化，也可以很好地进行热量。它提供了便宜且易于获得的实际优势，并且可以快速制作成品零件。
铍有点“神奇”的天博体育天博体育天博体育中国官方网站官方网站官方网站。它的密度不如玻璃，但要僵硬。这使得从其机械上坚固的薄而轻的组件制造有可能。另外，在低于-130°C的温度下，铍会改变结晶形式，其热膨胀系数变得很小。这种特征的结合使其成为可用的最轻巧，结构强和热稳定的天博体育天博体育天博体育中国官方网站官方网站官方网站。这就是为什么它用于最苛刻的应用程序，例如詹姆斯·韦伯太空望远镜的主要镜像段。
铍的否定是稀有且极其昂贵。另外，这是非常有毒的，因此工人在处理时必须采取极端预防措施。
SIC的密度高于这些其他天博体育中国官方网站中的任何一种。但这并不意味着无法轻巧的SIC镜子。这是因为SIC非常僵硬。结果，SIC镜子和结构可以比其他天博体育中国官方网站要薄得多，但仍然保持坚固和稳定。
一起，当望远镜经历较大的温度梯度时，这些特性可以使眼镜优先。当望远镜的一部分处于阳光下，而另一部分则在阴影中时，就会发生这种情况。阴影部分变冷，因为它的热量散发到太空中。玻璃杯的低CTE和导热率意味着天博体育中国官方网站不会响应温度梯度而迅速改变形状。
相比之下，当整个结构中的温度均匀时，从金属或复合天博体育中国官方网站中同时制作镜子和安装是有利的。它们的有效散热使这样的系统能够更快地达到平衡，从而降低了瞬态温度变化的影响。
Plus当温度确实变化时，使用相同的镜子和安装的天博体育中国官方网站消除了它们响应的任何差异（即使它们是单独的零件）。这很重要，因为镜子和安装座之间的差异扩展可以使望远镜从焦点中抛出。它还可以给镜子施加压力并扭曲其表面形状，从而降低图像质量。玻璃镜望远镜的设计师通常会创建最小化这种效果的结构，但这增加了成本，有时会增加重量。
玻璃具有明显的优势
就光学制造而言，玻璃长期以来与其他天博体育中国官方网站具有另一个重要优势。它可以形成并抛光至非常高的精度。而且，在计算机和激光器可用之前，有可能在一个多世纪以前以这种高精度进行光学器件。
确切了解对天博体育中国官方网站镜的“精度”意味着什么，有必要了解一些指定光学表面的信息。基本上有两个独立的关注领域。
量化天博体育中国官方网站镜的形状的一种方法是测量其“功率”（其整体形状偏离所需曲线的数量），即“不规则性”（表面上的较小的凸起和皱纹）及其“表面粗糙度”（其“表面粗糙度”（对显微镜尺度上的高度变化）。
第一个是总体形状，通常称为“图”或“天博体育中国官方网站精度”。具体而言，这就是镜面天博体育中国官方网站的天博体育中国官方网站形状（曲率）与设计形式相匹配的程度。
对于最佳图像质量，表面形状应与预期值匹配到150 nm或更高（纳米分数为10亿米）。在天博体育中国官方网站镜上的表面准确性规范为60 nm并不罕见。
第二个关注的区域是微观尺度上的表面粗糙度。天博体育中国官方网站镜必须非常光滑，以最大程度地减少其散射的光量。散射的光降低了图像亮度和对比度。
要形成高质量的可见波长图像，天博体育中国官方网站镜应该具有几十埃埃斯特罗姆的最大表面粗糙度。埃斯特罗姆（Angstrom）是一米十亿分之一。这大约是氢原子的直径。
过去，无法用玻璃镜可以实现形状精度或光滑度（低表面粗糙度）的金属镜。为了减少金属镜面粗糙度，将厚层（数十毫米）的金属铺在天博体育中国官方网站上以使其平滑。
对于铝制镜，使用镍作为这种镀金天博体育中国官方网站一直是标准练习。但是镍的CTE与铝不同。涂层和镜子底物之间的差异膨胀或收缩可以随后将镜面扭曲成形，从而降低成像质量。这一直是铝镜部署的限制因素。
改进天博体育中国官方网站抛光技术
连贯的多年来一直致力于改善光学抛光技术。天博体育中国官方网站已经开发了自己的专有计算机控制的光学表面（CCO）方法，并在高级计量设备上进行了重大投资。
这使我们能够以形状精度来抛光天博体育中国官方网站镜，以与玻璃光学元件相媲美。我们不久前就达到了这个里程碑，但是我们这里的功能在光学行业仍然仍然是独一无二的。
最近，我们进一步完善了我们的过程，以大大降低金属镜上的表面粗糙度。现在，我们可以产生足够光滑的表面，可以用作镜子，而无需任何涂层。但是，更常见的是薄层（小于一微米）的金属或介电天博体育中国官方网站以增强反射率。黄金是一种常用的涂料天博体育中国官方网站。最重要的是，这些层足够薄，可以消除与涂层和镜子基板之间CTE不匹配有关的任何问题。
使用我们的技术可能的新一代高精度金属和复合镜子使这些天博体育中国官方网站更加可行，并扩展了望远镜设计师的工具包。尤其是铝成为一个更具吸引力的选择。它可以在不牺牲图像质量的情况下降低光学的成本和发射重量。通常，铝制镜子的生产速度比其他天博体育中国官方网站快得多，这使得满足生产计划更加容易。
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