技术领域
[0001] 本
发明属于光学
薄膜镀制技术领域,具体涉及一种大口径SiC反射镜镀膜支撑装置。
背景技术
[0002] 大型望远镜通常采用反射式结构,其口径越大、焦距越长,系统的
分辨率也就越高。绝大多数的大型望远镜系统设计要求重量轻、硬度高以及光学特性高。SiC具有
热膨胀系数低、热导率高、比
刚度大、
密度小、抗
辐射性好、抗热振性好等优异的物理机械性能,是大口径反射镜基底的首选材料之一。
[0003] 空间大口径反射镜通常采用的是RB-SiC陶瓷材料。反应
烧结碳化
硅在制备时需要将单质Si材料渗入到SiC材料当中,这就导致RB-SiC中存在Si和SiC两种成分。由于两种材料物理性质的差异,导致Si在
抛光过程中去除速率较快而SiC则较慢,因而在两相成分交界之处形成微台阶。SiC表面存在的这种凹凸不平导致其直接抛光后获得的光学表面
质量并不是很高,无法满足高
精度空间光学系统的要求。这就需要对RB-SiC表面进行改性,然后才能进行高反射膜的镀制。
[0004] 目前常用的RB-SiC表面改性方法主要有
化学气相沉积法(CVD)、
电子束
蒸发法和磁控
溅射法。
[0005] 化学气相沉积法通常需要对基底加热,如镀制Si改性层,
温度一般为600℃,而镀制SiC改性层则需要加热到1000℃以上。由于基底都是高精度的面形,如此高的温度有可能造成基底面形发生不可逆的变化,并且温度越高,温度变化梯度越大,尤其是对大口径基底,严重时可能会使其出现裂纹甚至
破碎。因此,CVD不适合用于大口径基底改性。
[0006]
电子束蒸发法在一定程度上弥补了CVD的不足,应用于SiC改性也取得了较好的效果,但是仍然存在一些缺点。特别是其自身特性限制,只能以被镀件放置在蒸发源之上,被镀面向下进行镀膜。对于口径较小的基底不存在什么问题,但是对重达几吨的大口径基底,要想进行翻转就将面临非常大的困难与
风险。因此,这也限制了其在大口径基底镀膜的应用。
[0007]
磁控溅射法是利用荷能粒子轰击固体表面,通过动量交换使固体表面
原子逸出。镀膜时溅射粒子的平均
能量可达几个eV,而蒸镀法蒸发的粒子平均
动能只有零点几eV,因此磁控溅射法常用于制备高性能的薄膜材料。理论上磁控溅射源可以朝向任何方向,安装灵活、适应性强,这对重达几吨的大口径SiC反射镜基底来说有着极强的吸引
力。同时,相对目前电子束蒸发镀膜设备常用的箱式结构
真空腔体,磁控溅射镀膜设备的真空腔体形式更加多样化,通过适当改变即可应用到大口径SiC基底镀膜设备上。
[0008] 磁控溅射镀膜与电子束蒸发镀膜使用的工装显著不同,电子束蒸发镀膜属于吊装,而磁控溅射镀膜则支撑反射镜底部,要求其具有调节高度和自动调
水平的功能,但是
现有技术中,没有能够实现上述功能的支撑装置。
发明内容
[0009] 本发明的目的是如何提供一种适用于大口径SiC反射镜磁控溅射镀膜的支撑装置。
[0010] 本发明解决上述技术问题取得的技术方案如下。
[0011] 大口径SiC反射镜镀膜支撑装置,包括
工件盘、支撑柱和限位柱;
[0012] 所述支撑柱的个数至少为三个,所述支撑柱由托盘、半球体、第一T型柱、第一限位销、
弹簧、第一调节
螺栓和第一T型底座组成;
[0013] 第一T型底座由第一底盘和第一外柱组成,第一底盘固定在工件盘上,第一外柱为中空圆柱体,固定在第一底盘上,第一外柱的内壁上设有内
螺纹,内壁的顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽;
[0014] 第一调节螺栓设置在第一外柱内,外壁设有与第一外柱的
内螺纹相互配合的
外螺纹;
[0015] 第一T型柱由第一顶盘与第一内柱组成,第一顶盘的表面设有圆形凹槽,第一内柱为实心圆柱体,顶端固定在第一顶盘上,底端插装在第一外柱内;
[0016] 第一限位销为多个,与第一外柱的第一条形槽一一对应,第一限位销固定在第一内柱的外壁上,与第一外柱的第一条形槽配合;
[0017] 半球体的平面固定在第一顶盘的圆形凹槽内,弧面与托盘底面的弧形槽配合;
[0018] 弹簧设置在第一T型底座的第一外柱内,且压缩在第一T型柱与第一调节螺栓之间;
[0019] 所述限位柱至少为三个,限位柱由限位板、第二T型柱、第二限位销、第二调节螺栓和第二T型底座组成;
[0020] 第二T型底座由第二底盘和第二外柱组成,第二外柱为中空圆柱体,第二底盘固定在工件盘上,第二外柱固定在第二底盘上,内壁顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽;
[0021] 第二调节螺栓设置在第二外柱内,外壁设有与第二外柱的内螺纹相互配合的外螺纹;
[0022] 第二T型柱由第二顶盘与第二内柱组成,第二顶盘上设有平行的
螺纹孔,第二内柱为实心圆柱体,顶端固定在第二顶盘上,底端插装在第二外柱内,通过第二调节螺栓支撑;
[0023] 第二限位销为多个,与第二外柱的第一条形槽一一对应,第二限位销固定在第二内柱的外壁上,与第二外柱的第一条形槽配合;
[0024] 限位板由
固定板和
挡板组成,固定板上设有两个相互平行的第二条形槽,两个第二条形槽分别与第二顶盘上平行的螺纹孔配合,固定板通过螺钉固定在第二顶盘上,固定板通过螺钉固定
位置,挡板垂直的固定在固定板上;
[0025] 支撑柱和限位柱交替固定在工件盘上,且支撑柱分布的圆周的直径小于限位柱分布的圆周的直径,支撑反射镜时,固定板的表面高度低于反射镜底面高度。
[0026] 进一步的,所述工件盘为*型,由圆盘和六根以上的工件臂组成,工件臂圆周均布的固定在圆盘的圆周外壁上,圆盘和工件臂一体成型;更进一步的,所述支撑柱和限位柱的个数之和等于工件臂的个数。
[0027] 进一步的,所述第一底盘和第二底盘上设有螺纹孔。
[0028] 进一步的,第一外柱和第二外柱内壁上的第一条形槽圆周均布。
[0029] 进一步的,所述第一顶盘与第一内柱之间设有第一加强筋。
[0030] 进一步的,所述第二顶盘与第二内柱之间设有第二加强筋。
[0031] 进一步的,所述托盘、半球体、第一T型柱、弹簧、第一调节螺栓和第一T型底座同轴设置。
[0032] 进一步的,所述第二T型柱、第二调节螺栓和第二T型底座同轴设置。
[0033] 进一步的,所述支撑柱和限位柱均为三个。
[0034] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0035] 本发明的大口径SiC反射镜磁控溅射镀膜支撑装置具有调节高度和自动调水平的功能,且支撑口径不受限制,安装灵活、适应性强,尤其适用于大口径RB-SiC反射镜镀制改性层和高反射膜时的支撑。
附图说明
[0036] 图1为本发明的大口径SiC反射镜镀膜支撑装置的结构示意图;
[0037] 图2为本发明的支撑柱的结构示意图;
[0038] 图3为图2中第一T型底座的俯视图;
[0039] 图4为图2中第一T型柱、加强筋和第一限位销的俯视图;
[0040] 图5为本发明的限位柱的结构示意图;
[0041] 图6为图5中第二T型柱的俯视图;
[0042] 图7为图5中限位板的俯视图;
[0043] 图中,1、工件盘,11、圆盘,12、工件臂,2、支撑柱,21、托盘,22、半球体,23、第一加强筋,24、第一T型柱,241、第一顶盘,242、第一内柱,25、第一限位销,26、弹簧,27、第一调节螺栓,28、第一T型底座,281、第一底盘,282、第一外柱,283、螺纹孔,3、限位柱,31、限位板,311、固定板,312、挡板,313、支撑板,314,第二条形槽,32、第二T型柱,321、第二顶盘,322、第二内柱,33、第二加强筋,34、第二限位销,35、第二调节螺栓,36、第二T型底座,361、第二底盘,362、第二外柱。
具体实施方式
[0044] 以下结合附图1~7进一步说明本发明。
[0045] 如图1所示,本发明的大口径SiC反射镜镀膜支撑装置包括工件盘1、支撑柱2和限位柱3。
[0046] 其中,工件盘1为支撑装置的底座。优选工件盘1为*型,由圆盘11和工件臂12组成,两者可一体成型;工件臂12为六根以上,优选共六根,圆周均布的固定在圆盘11的圆周外壁上。
[0047] 支撑柱2和限位柱3的个数至少为三个,且支撑柱2和限位柱3的个数之和等于工件臂12的个数。支撑柱2和限位柱3交替固定在工件盘12上,且均分别成圆周均布,三个支撑柱2分布的圆周的直径小于三个限位柱3分布的圆周的直径,如支撑柱在直径2.8m圆周上呈
120°均匀分布,限位柱在直径4.0m圆周上呈120°均匀分布。
[0048] 支撑柱2优选为三个,分别固定在三个不相邻的工件臂12上。如图2-4所示,支撑柱2由托盘21、半球体22、第一T型柱24、第一限位销25、弹簧26、第一调节螺栓27和第一T型底座28组成。第一T型底座28由第一底盘281和第一外柱282组成,第一底盘281的形状没有特殊限制,常用的为方形和圆形,第一底盘281上设有螺纹孔283,用于将第一T型底座28固定在工件臂12上;第一外柱282为中空圆柱体,固定在第一底盘281的中间,第一外柱282的内壁上设有内螺纹,内壁的顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽,优选所有第一条形槽圆周均布。第一调节螺栓27设置在第一外柱282内,外壁设有外螺纹,与第一外柱282的内螺纹相互配合,通过顺
时针和逆时针的旋转,调节其在第一外柱282内的高度。第一T型柱24由第一顶盘241与第一内柱242组成,第一顶盘241的形状没有特殊限制,优选为圆形,第一顶盘241的表面设有圆形凹槽;第一内柱242为实心圆柱体,顶端固定在第一顶盘241的中心,底端插装在第一外柱282内,通过第一调节螺栓27调节高度。第一限位销25为多个,与第一外柱282的第一条形槽一一对应,第一限位销25固定在第一内柱242的外壁上,与第一外柱282的第一条形槽配合,用于将第一T型柱24限位,防止工件盘1转动时第一T型柱24转动。
优选的,第一顶盘241与第一内柱242之间设有第一加强筋23。托盘21的底面设有弧形槽。半球体22的平面固定在第一顶盘241的圆形凹槽内,弧面与托盘21的弧形槽配合。弹簧26设置在第一T型底座28的第一外柱282内,底部与第一调节螺栓27
接触,顶部与第一T型柱24的第一内柱242接触,即弹簧26压缩在第一T型柱24与第一调节螺栓27之间。优选托盘21、半球体
22、第一T型柱24、弹簧26、第一调节螺栓27和第一T型底座28同轴设置。
[0049] 限位柱3优选为三个,分别固定在剩余三个不相邻的工件臂12上。如图5-7所示,限位柱3由L型限位板31、第二T型柱32、第二加强筋33、第二限位销34、第二调节螺栓35和第二T型底座36组成。第二T型底座36由第二底盘361和第二外柱362组成,第二底盘361的形状没有特殊限制,常用的为方形和圆形,底盘361上设有螺纹孔,用于将第二T型底座36固定在工件臂12上;第二外柱362为中空圆柱体,第二外柱362固定在第二底盘361的中间,内壁顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽,优选所有第一条形槽圆周均布。第二调节螺栓35设置在第二外362内,外壁设有外螺纹,与第二外柱362的内螺纹相互配合,通过顺时针和逆时针的旋转,调节其在第二外柱362内的高度。第二T型柱32由第二顶盘321与第二内柱322组成,第二顶盘321的形状没有特殊限制,优选为方形,第二顶盘321上设有平行的螺纹孔,可以为一组或多组;第二内柱322为实心圆柱体,顶端固定在第二顶盘321的中心,底端插装在第二外柱362内,通过调节螺栓35支撑;第二限位销34为多个,与第二外柱362的第一条形槽一一对应,第二限位销34固定在第二内柱322的外壁上,与第二外柱362的第一条形槽配合,用于将第二T型柱32限位在第二T型底座36上。优选的,第二顶盘321与第二内柱322之间设有第二加强筋33。优选第二T型柱32、第二调节螺栓35和第二T型底座36同轴设置。限位板31由固定板311和挡板312组成,优选为L型结构,即挡板312固定在固定板311的边缘上;固定板311上设有两个平行的第二条形槽314,分别与第二顶盘321上的平行的螺纹孔配合,第二条形槽314可以相对于螺纹孔移动,并通过螺钉固
定位置,已调整挡板312在距限位柱3中
心轴的距离;为稳定限位板31,在限位板31上固定支撑板313,支撑板313有两条直
角边,一条边与固定板311固定连接,另一条与挡板312固定连接。
[0050] 本发明中,首先,根据反射镜的高度通过第一调节螺栓27手动调节支撑柱2的初始高度,初始高度调节完成之后,吊装反射镜,此时三个支撑柱2利用弹簧26会根据反射镜的重量在一定高度范围内
自动调节等高,并且可以通过半球体22自动找水平。限位柱31通过第二调节螺栓35手动调节高度,并通过挡板312限制反射镜的位置,防止反射镜在支撑装置旋转时发生侧滑。需要注意的是通过调节支撑柱2和限位柱3的高度,使得反射镜通过支撑柱2支撑,限位柱3限位,即限位柱3不支撑反射镜,优选,安装在支撑柱2上之后,反射镜底面与限位柱3上平面(即固定板311的上表面)在轴向的距离大于0,小于3mm。