21、大型望远镜蜂窝镜的制造与光学加工

大型望远镜蜂窝镜的制造与光学加工

1. 蜂窝镜制造概述

大型望远镜的蜂窝镜制造是一个复杂且精密的过程，涉及多个关键步骤，包括模具准备、熔炉操作、铸造、退火冷却以及模具移除和处理等。以下将详细介绍这些步骤。

1.1 模具准备

在制造蜂窝镜之前，需要精心准备模具。每个加工好的芯盒都要使用特殊的放置工具与特定的六边形瓷砖对齐，以确保蜂窝状肋条的均匀性。用碳化硅螺栓将每个芯固定在模具底部后，安装稳定的横销，防止在铸造和旋转过程中芯向一侧倾斜。柱形套环将芯体与底板分开，以在镜子的穿孔背板上形成孔洞。最后，将盖子粘合并固定在每个芯盒的顶部。在向模具中装入玻璃之前，需将模具加热到玻璃熔化温度，使所有陶瓷胶水固化并稳定收缩。

1.2 熔炉介绍

旋转铸造大型硼硅酸盐蜂窝镜时，需要将数吨玻璃在复杂的模具中加热到 1165°C，同时以 6.8 rpm 的速度旋转整个熔炉。加热过程中的峰值功耗超过 1 兆瓦。铸造后，蜂窝镜坯必须以 0.1°C/h 的速度通过退火温度范围进行冷却。玻璃在熔炉中按照受控的温度时间表放置 14 周。熔炉控制系统读取 600 个 N 型热电偶的数据，并控制 270 个 8 千瓦的加热器，在整个铸造周期内将熔炉温度调节到几度以内。为确保组件故障或控制系统错误不会使 8 米的镜子变成昂贵的装饰品，采取了四个战略步骤来避免错误：故障避免、故障检测、故障遏制和故障恢复。系统冗余从三个机载 68000 系列 VME 总线计算机开始，它们控制熔炉的重叠区域。冗余还延伸到温度测量和功率控制系统，有许多模块化、交错和光学隔离的子系统。通过控制室中运行 IRAF 软件的一对 Sun 工作站实现数据记录和系统监控。熔炉的旋转由两个 40 马力的直流伺