專利名稱：超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件，具體涉及用于空間相機(jī)的超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡。
二.
背景技術(shù)：
在空間科學(xué)、天文研究、宇宙探測、地球信息及其環(huán)境信息等方面，高分辨率、高靈敏度的空間相機(jī)發(fā)揮著越來越重要的作用。而超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡是高分辨率、高靈敏度空間相機(jī)的關(guān)鍵部件。對于大口徑復(fù)合反射鏡而言，在保證反射鏡的光學(xué)性能前提下，反射鏡的質(zhì)量大小，直接決定了反射鏡可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。對于反射面積為1平方米的反射鏡而言，若采用傳統(tǒng)的熔石英反射鏡，其質(zhì)量過大，是難以承受的。為了獲得理想的輕量化反射鏡，美國專利US 5,076,700，發(fā)明人DeCaprio首先公開了一種在熔石英反射鏡基體中采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案，雖然能減輕反射鏡重量的70％，但1平方米反射鏡的重量還是達(dá)72公斤。隨后，美國專利US 4,035,065，發(fā)明人Fletcher等公開了一種在反射鏡基體中采用泡沫玻璃夾層結(jié)構(gòu)，美國專利US176,588，發(fā)明人Davis等公開了一種在反射鏡基體中采用陶瓷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，盡管上述輕量化方法對輕量化反射鏡的研制具有一定的實(shí)際意義和推動作用，但總體來說具有造價高或輕量化效果不理想等缺點(diǎn)。
三.

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述已有技術(shù)存在的反射鏡造價高或輕量化效果不理想等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出的一種超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡包括金屬反射面、低脹合金反射面基層、環(huán)氧樹脂過渡層、石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板、蜂窩夾層。其各層按下列順序低脹合金反射面基層＋環(huán)氧樹脂過渡層＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板＋蜂窩夾層＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板＋環(huán)氧樹脂過渡層＋低脹合金反射面基層，在精密夾具的輔助下鋪設(shè)，在熱壓罐中一次固化成型。
所說的低脹合金厚度為0.4～1.0mm，所說的環(huán)氧樹脂過渡層厚度為0.5～0.7mm，所說的石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板是由多層石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂預(yù)浸布料按布料的徑向45度中間夾有環(huán)氧樹脂或氰酸脂交叉鋪設(shè)的，所說的蜂窩夾層為紙質(zhì)蜂窩夾層。
然后，對固化成型后的復(fù)合反射鏡的低脹合金表面進(jìn)行機(jī)械磨削，對作為反射表面的低脹合金層進(jìn)行光學(xué)研磨，并真空蒸鍍金屬反射面。
由于本發(fā)明的技術(shù)方案是用石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板與紙質(zhì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，大大減輕了反射鏡的質(zhì)量，提高了反射鏡的剛度和強(qiáng)度，用低脹合金層作為反射面的基層，具有良好的光學(xué)表面，保持了反射鏡熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，同時對稱設(shè)置低脹合金層是為了保持反射鏡結(jié)構(gòu)空間對稱性和穩(wěn)定性。按上述技術(shù)方案制成的1平方米反射鏡的質(zhì)量僅為25～30公斤。因此采用該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)1.能理想地降低反射鏡的質(zhì)量，降低對衛(wèi)星的要求，節(jié)省衛(wèi)星寶貴的有效載荷質(zhì)量；
2.能較大的降低反射鏡制造成本，降低反射鏡的制造難度；3.具有良好的光學(xué)質(zhì)量和光學(xué)穩(wěn)定性。
四.


圖1為超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡的石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板鋪設(shè)示意圖。
五.
具體實(shí)施例方式在精密夾具的輔助下，按下列結(jié)構(gòu)順序鋪設(shè)低脹合金反射面基層4＋環(huán)氧樹脂過渡層3＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂面板2＋蜂窩夾層1＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂面板2＋環(huán)氧樹脂過渡層3＋低脹合金反射面基層4。
所說的低脹合金為上海鋼研所生產(chǎn)的4J系列鐵鎳合金，厚度為0.5mm，熱膨脹系數(shù)為0.5～3.0×10-6；所說的環(huán)氧樹脂過渡層厚度為0.5mm；所說的石墨纖維/環(huán)氧樹脂面板是由5層石墨纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸布料201、202、203、204、205按布料的徑向45度中間夾有環(huán)氧樹脂交叉鋪設(shè)的，石墨纖維為M40J系列，其拉伸模量350Gpa至550Gpa之間；所說的蜂窩夾層采用美國杜邦公司的NOMEX芳綸紙蜂窩，蜂窩孔格邊長為3至5毫米。然后將鋪設(shè)好的各層放在熱壓罐中一次固化成型，再對成型后的復(fù)合反射鏡的二側(cè)低脹合金表面進(jìn)行機(jī)械磨削，對作為反射表面的低脹合金層進(jìn)行光學(xué)研磨，并真空蒸鍍金屬鎳反射面5。
權(quán)利要求
1.一種超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡包括金屬反射面、低脹合金反射面基層、環(huán)氧樹脂過渡層、石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板、蜂窩夾層，其特征在于各層按下列順序低脹合金反射面基層(4)＋環(huán)氧樹脂過渡層(3)＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板(2)＋蜂窩夾層(1)＋石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板(2)＋環(huán)氧樹脂過渡層(3)＋低脹合金反射面基層(4)，在熱壓罐中一次固化成型，然后對經(jīng)過機(jī)械磨削和光學(xué)研磨的一低脹合金表面真空蒸鍍金屬反射面(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡，其特征在于所說的低脹合金層厚度為0.4～1.0mm，所說的環(huán)氧樹脂過渡層厚度為0.5～0.7mm，所說的石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板是由多層石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂預(yù)浸布料按布料的徑向45度中間夾有環(huán)氧樹脂或氰酸脂交叉鋪設(shè)的，所說的蜂窩夾層為紙質(zhì)蜂窩夾層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超輕量化大口徑復(fù)合反射鏡,包括:金屬反射面、低脹合金反射面基層、環(huán)氧樹脂過渡層、石墨纖維/環(huán)氧樹脂或石墨纖維/氰酸脂面板、蜂窩夾層。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)是采用了石墨纖維/環(huán)氧樹脂(或氰酸脂)面板與紙質(zhì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu),大大減輕了反射鏡的質(zhì)量,提高了反射鏡的剛度和強(qiáng)度,用低脹合金層作為反射面的基層,保持了反射鏡熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,同時對稱設(shè)置低脹合金層保持了反射鏡結(jié)構(gòu)空間對稱性和穩(wěn)定性,達(dá)到了反射鏡超輕量化的要求。
文檔編號G02B7/18GK1335520SQ0112651
公開日2002年2月13日 申請日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者丁福建, 鄭親波, 傅雨田 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所