opa 寫:此等機床是專為開發光學模胚而設計, 有關溫度系數問題我想他們不會沒考慮吧...他運行中使用的冷卻液可能就不是般機床所使用的. 機器在香港, 公司老闆亦是圈內高人, 可不安排一次技術訪問呢?layanata 寫:蔡sir的意思, 應該是金屬膨脹未必會是平均膨脹或收縮,
就好像鏡面形狀由 y=x^2 變成 y=x^4 (此為比喻)
在製作過程中, 因溫度可能較高, 儘管成了形, 但冷凍後的鏡面形狀便會改變.
同樣道理, 高膨脹系數的金屬更為明顯, 在不同溫度, 可能使完本的形狀有很大的改變.
如果金屬能平均地膨脹, 我們的8吋鏡子加熱後, 便可以當作8.1吋鏡子用了.
補充: 除了金屬, 此類機器的 diamond tip 應該可以直接在玻璃材料加工的..
香港天文史上第二件大事!!!
請不要怪我在這裹拋書包,如果金屬鏡面的問題能夠解決的話,便早已實際大量應用了,那會等到今天還在摸索?正如layanata笑言,如果金屬真的能平均膨脹......那麼如何解決焦點改變的問題?一夜間焦距隨氣溫不斷變化,如何以作長時間曝光攝影?鏡面的材質,熱處理方法和形狀支配著面形翹曲和變形程度。
我曾經看過一篇有關選擇反射鏡坯的文章,文中指出一面以退火極佳的玻璃磨製出來拋物面,在某一溫度呈拋物面,當溫度下降,會稍微表現出雙曲特性,當溫度高於某溫度,又會變為橢球面。若用沒有退火或很差的玻璃造的鏡面,鏡面隨溫度變化後,卻不會回復變形前的面形,跟本沒有可逆性和可預測性。
金屬的情況也與此相似,而且應力的釋放還有時效作用。當口徑增大時,這現象還會進一步惡化,可能連瑞利條件的最低要求也無法滿足了!
金屬與玻璃的膨脹系差最小也達數倍,在數據支下持還是玻璃較可取。現舉一些數字供各位參考。
膨脹系數(K^-1)
X10^-6
鋁 : 23
鋼 : 11
銦鋼 : 1
硅硼玻璃 : 3.2
微晶玻璃 : 0.05
比重: 2.7, 7.75, 8.13, 2.23, 2.53
參考資料:Sky & Telescope 1996 Feb P78
天文望遠鏡原理和設計/程景全 著 中國科學技術出版社 第2章
我曾經看過一篇有關選擇反射鏡坯的文章,文中指出一面以退火極佳的玻璃磨製出來拋物面,在某一溫度呈拋物面,當溫度下降,會稍微表現出雙曲特性,當溫度高於某溫度,又會變為橢球面。若用沒有退火或很差的玻璃造的鏡面,鏡面隨溫度變化後,卻不會回復變形前的面形,跟本沒有可逆性和可預測性。
金屬的情況也與此相似,而且應力的釋放還有時效作用。當口徑增大時,這現象還會進一步惡化,可能連瑞利條件的最低要求也無法滿足了!
金屬與玻璃的膨脹系差最小也達數倍,在數據支下持還是玻璃較可取。現舉一些數字供各位參考。
膨脹系數(K^-1)
X10^-6
鋁 : 23
鋼 : 11
銦鋼 : 1
硅硼玻璃 : 3.2
微晶玻璃 : 0.05
比重: 2.7, 7.75, 8.13, 2.23, 2.53
參考資料:Sky & Telescope 1996 Feb P78
天文望遠鏡原理和設計/程景全 著 中國科學技術出版社 第2章
您讲的有道理!蔡sir 寫:請不要怪我在這裹拋書包,如果金屬鏡面的問題能夠解決的話,便早已實際大量應用了,那會等到今天還在摸索?正如layanata笑言,如果金屬真的能平均膨脹......那麼如何解決焦點改變的問題?一夜間焦距隨氣溫不斷變化,如何以作長時間曝光攝影?鏡面的材質,熱處理方法和形狀支配著面形翹曲和變形程度。
我曾經看過一篇有關選擇反射鏡坯的文章,文中指出一面以退火極佳的玻璃磨製出來拋物面,在某一溫度呈拋物面,當溫度下降,會稍微表現出雙曲特性,當溫度高於某溫度,又會變為橢球面。若用沒有退火或很差的玻璃造的鏡面,鏡面隨溫度變化後,卻不會回復變形前的面形,跟本沒有可逆性和可預測性。
金屬的情況也與此相似,而且應力的釋放還有時效作用。當口徑增大時,這現象還會進一步惡化,可能連瑞利條件的最低要求也無法滿足了!
金屬與玻璃的膨脹系差最小也達數倍,在數據支下持還是玻璃較可取。現舉一些數字供各位參考。
膨脹系數(K^-1)
X10^-6
鋁 : 23
鋼 : 11
銦鋼 : 1
硅硼玻璃 : 3.2
微晶玻璃 : 0.05
比重: 2.7, 7.75, 8.13, 2.23, 2.53
參考資料:Sky & Telescope 1996 Feb P78
天文望遠鏡原理和設計/程景全 著 中國科學技術出版社 第2章
但是:
1)好的材料做的镜子(应该指内应力很小吧),在不同的温度中,只要温度平衡了,抛物面的还是抛物面,球面的还是球面,我做过这个实验,是用刀口仪检测的(至少在刀口仪的灵敏度范围内看不出误差)。当然这个前提是这块镜子必须是无内应力的。在金属内应力消除不好或温度没有达到平衡时,正如您说的,面型是很复杂的。
2)当镜子的膨脹系數与镜框的膨脹系數相差越大,由于温度不同引起的间隙越大,光轴变化越大。当镜子的膨脹系數与镜筒的膨脹系數相差越大,由于温度不同引起的焦点相对漂移越大。
金属与玻璃相比有 A)膨脹系數大 B)导温率高 C)脆性大粘性差 D)耐腐蚀性差。
金属比玻璃更容易精密退火,更容易加工,和镜框镜筒的膨脹系數相差小,镜子用于温度平衡的时间短…………这是它的优点。金属比重大,不易抛光……是它的缺点,现在只能在金属基上镀一层薄铬,抛光修改这层铬,再在铬上镀反射膜。
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- 夸克星
- 文章: 3847
- 註冊時間: 週四 09 10月, 2003 21:06
Dear Mr. Choi,蔡sir 寫:金屬雖然導熱系數高,容易平衡,但實際上一塊金屬材料,不同部位的金相結構都不盡相同,機械強度,內應力都不同,再經冷加工和熱處理後,實在無法精 確預測面形變化量,就算精密拋光後也很難保證不會變形,加上因自重變形引致的翹曲,支承物料和設計,溫度變化和不同金相引起的局部變化等,相信有金相學知識的都會明白,這也是業餘製作無法逾越的難題。
However in the history of science development there existed giant astronomical telescope using zinc-copper alloy for their primary mirrors which produced astonishing astronomical dsicoveries.
The famous ones are William Lassel's 24 inch Newtonian, William Herschel's 6 inch and 20 inches Newtonian, Lord Ross's 72 inch Newtonian. All these telescopes were once important scientific tools in history and they all used zinc-copper alloy annealed by primitive methods.
I think that metal, when suitably annealed, could be a very good material for making astronomical mirrors.
Best regards
Chan Yuk Lun
最後由 Chanlunlun 於 週五 05 1月, 2007 06:52 編輯,總共編輯了 1 次。
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- 夸克星
- 文章: 3847
- 註冊時間: 週四 09 10月, 2003 21:06
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- 夸克星
- 文章: 3847
- 註冊時間: 週四 09 10月, 2003 21:06
磨鏡機經過六個月的論證,最後選取非搖臂式, 也不是數控車床切割模式, 而是由電腦控制的磨鏡機.
理由:
a) 搖臂式磨鏡機 ---工具板(模具)尺寸大, 約6至8成主鏡直徑,精度基於磨鏡者的經驗, 以人為本。
b) 數控切割車床 --- 精度約1/5波長, 輸入資料便直接自動切割成鏡面,不需幼磨拋光,非常方便. 但大口徑機器非常非常昂貴, 並且要求恆温工作環境和穩定平台(約3至4米深三合土地基)。制作小口徑工模成品較適宜, 大量生產大口徑鏡面似乎不合經濟原則。
c) 電腦控制的磨鏡機 --- 電子感應電腦控制驅動, 工具板尺寸相對小, 約15% 至30% 主鏡直徑, 一旦建立數學模型, 便可由電腦自動操作, 精度基於輸入的資料數據。
LATP磨鏡機設計要點:
1) 工作枱和工具模速度完全由電腦控制
2) 工作枱可以作90度垂直移動,方便測試,避免因移動主鏡位置測試後,不能準確再放回原位,影響研磨精度
3) 容許安裝各種在線測試儀器
4) X,Y和Z軸移動誤差少於0.05mm
5) 工作枱轉動 5~10 rpm
6) 工具模轉動 0~100 rpm
理由:
a) 搖臂式磨鏡機 ---工具板(模具)尺寸大, 約6至8成主鏡直徑,精度基於磨鏡者的經驗, 以人為本。
b) 數控切割車床 --- 精度約1/5波長, 輸入資料便直接自動切割成鏡面,不需幼磨拋光,非常方便. 但大口徑機器非常非常昂貴, 並且要求恆温工作環境和穩定平台(約3至4米深三合土地基)。制作小口徑工模成品較適宜, 大量生產大口徑鏡面似乎不合經濟原則。
c) 電腦控制的磨鏡機 --- 電子感應電腦控制驅動, 工具板尺寸相對小, 約15% 至30% 主鏡直徑, 一旦建立數學模型, 便可由電腦自動操作, 精度基於輸入的資料數據。
LATP磨鏡機設計要點:
1) 工作枱和工具模速度完全由電腦控制
2) 工作枱可以作90度垂直移動,方便測試,避免因移動主鏡位置測試後,不能準確再放回原位,影響研磨精度
3) 容許安裝各種在線測試儀器
4) X,Y和Z軸移動誤差少於0.05mm
5) 工作枱轉動 5~10 rpm
6) 工具模轉動 0~100 rpm
- 附加檔案
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最後由 Wongsir 於 週日 08 4月, 2007 18:22 編輯,總共編輯了 1 次。
工具模控制部份:
為了要建立數學模型(mathematical modeling), 工具模除xyz移動外, 更加要自行轉動, 並不是傳統的由工作枱主鏡帶動工具模.
原因是在某種情況下, 工具模的運動是自由的不可測的, 故後期設計便增加一副摩打控制工具模的運行.
工具模可上下運動保持壓力均衡.
模壓力由重物調節.
工具模由十字接頭連結,容許xy方向移動.
工具模:
a) 可更換模具尺寸形狀.
b) 雙層組合設計:
1) 上層接頭連結轉動軸,以鐵或鋁制造
2) 下層研磨板由鋁,瀝青或聚合脂(polyurethane)制造
為了要建立數學模型(mathematical modeling), 工具模除xyz移動外, 更加要自行轉動, 並不是傳統的由工作枱主鏡帶動工具模.
原因是在某種情況下, 工具模的運動是自由的不可測的, 故後期設計便增加一副摩打控制工具模的運行.
工具模可上下運動保持壓力均衡.
模壓力由重物調節.
工具模由十字接頭連結,容許xy方向移動.
工具模:
a) 可更換模具尺寸形狀.
b) 雙層組合設計:
1) 上層接頭連結轉動軸,以鐵或鋁制造
2) 下層研磨板由鋁,瀝青或聚合脂(polyurethane)制造
- 附加檔案
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