автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Оптимальные методы изготовления астрономических зеркал

Введение

1.0» Аналитический обзор.

1.1. Материалы для астрономических зеркал.

1.2. Конструкции и разгрузка астрономических зеркал

1.3. Основные методы обработки астрономических зеркал

1.4. Общий анализ технологических методов контроля

1.5. Задачи исследований.

2.0. Исследование свойств материала, влияющих на качество оптической поверхности астрозеркала

2.1. Двойное лучепреломление, срабатываемость материала

2.2. Влияние свилей, включений, пузырей и других механических дефектов в заготовке зеркала на качество его поверхности .lv.

2.3. Тепловой коэффициент линейного расширения (ТКЛР)

2.4. Коэффициент "весомости" материалов для астро-зеркал.

3.0. Влияние штатной и технологической разгрузок на качество оптической поверхности астрозеркала

3.1. Выбор оптимального варианта разгрузки, ее взаимосвязь с величиной двойного лучепреломления материала зеркат

3.2. Деформация оптической поверхности на жестких опорах.

3.3. Деформация поверхности зеркала на ленте в вертикальном положений.

3.4. Деформации оптической поверхности на технологи- 1 ческой сильфонной разгрузке и в системе штатной и техноло

-3Стр. гической разгрузок.

3.5. Корреляция параметров материала и разгрузки, определяющих качество оптической поверхности зеркала

3.6. Деформации оптической поверхности зеркала в штатной оправе в различных положениях.

4.0* Обработка и контроль оптической поверхности зеркала.

4.1. Анализ параметров, влияющих на деформацию волнового фронта.

4.2. Взаимосвязь деформаций волнового фронта и деформации обрабатываемой поверхности.

4.3. Горизонтальные и вертикальные схемы контроля

4.4. Способы контроля поверхности астрозеркала в момент ее формообразования

4.5. Метода контроля крупных астрозеркал в цеховых условиях.

4.6. О параметрах, влияющих на формообразование оптической поверхности.

4.7. Параметры, определяющие жизнеспособность облегченных астрономических зеркал.

4.8. Формообразование оптической поверхности на первой стадии ее обработки

4.9. Методы формообразования оптической поверхности на конечной стадии обработки

Следуя долговременней стратегии ХХУ1 съезда КПСС на период 11-й пятилетки и 80-е года в целом, а также решениям ноябрьского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС, главным направлением в развитии народного хозяйства страны принято осуществление мероприятий по максимальному использованию всех имеющихся внутренних резервов*Главным направлением этих программ является создание, освоение и широкое внедрение новой техники и технологических процессов, обеспечивающих экономию трудовых и материальных затрат, повышение качества выпускаемой продукции.

Пленум наметил освоение в производстве новых технологических средств и технологических процессов, а также расширение объемов их внедрения, которые будут способствовать обновлению выпускаемой продукции и производственных фондов, повышению их технического уровня и улучшению экономических показателей развитая отраслей народного хозяйства.

Одним из существенных направлений в развитии отечественного приборостроения является астроприборостроение.

За последнее время наземная и космическая астрономия сделали крупный шаг вперед. Астрономы получили в свое распоряжение целую серию высокоточных инструментов, охватывающих весь доступный для наблюдений спектральный диапазон. Появилась возможность изучать достаточно яркие объекты с дифракционным разрешением, используя метод спекл-интерферометрии.

Эффективность имеющихся в настоящее время систем телескоп-приемник близка к теоретической. Полная замена наземных оптических наблюдений наблюдениями из космоса пока не реальна. Космические эксперименты, охватывающие в астрономии рентгеновский и ультрафиолетовый диапазоны, одновременно стимулируют рост числа и эффективности наземных телескопов. Это создает предпосылки к создакию наземных телескопов четвертого поколения [88, 138, 183, 18б], собирающих гораздо больше света, чем крупнейшие современные рефлекторы*Дальнейшее развитие наземной оптической астрономии ограничено не только отсутствием инструмента следующего поколения, но и нехваткой телескопов вообще. Поэтому разработке новой, более дешевой технологии создания современных телескопов и телескопов четвертого поколения необходимо уделить особое внимание.

Важнейшей частью телескопа является главное зеркало, которое выполняет основную функцию телескопа, от его качества зависят возможности инструмента при проведении научных исследований. Если главное зеркало плохого качества, то все остальные условия не имеют значения. Изготовление главного зеркала представляет большую техническую трудность из-за больших размеров оптической поверхности при высоких требованиях к ее качеству. Площадь современного зеркала исчисляется квадратными метрами, а форма его поверхности должна быть выражена с точностью, до сотых долей микрометра. Телескопы четвертого поколения должны быть оснащены зеркалами, размеры которых превосходят диаметр 6-метрового зеркала,пока самого крупного из существующих. Ученые мира обсуждают два варианта создания телескопов с зеркалом диаметром от 10 до 25 метров: создание монолитного зеркала или составного [88]. Изготовление даже одного из составных зеркал диаметром 8-10 метров является весьма сложной задачей, так как зеркало должно обладать очень высокой механической и температурной стабильностью, чтобы деформации зеркальной поверхности не превышали допустимой величины. С ростом размеров телескопов при данном отношении диаметра зеркала к толщине Д/t масса и соответственно цена возрастают пропорционально кубу диаметра Др, жесткость зеркала и его температурнаяостабильность уменьшаются пропорционально квадрату диаметра Д ии при Д 5-6 м. Трудности создания прочных опорных конструкций, сложность изготовления с разрешением даже 0,5" и стоимость становятся неоправ дано большими [56, 130, 138, I8lJ.

Ни один из существующих телескопов не достигает истинного предела оптического совершенства, а пределы размеров и качества оптики произвольны и определяются технологией. Существующие средства прямого и косвенного управления технологическим процессом изготовления зеркал в полной степени не обеспечивают выполнения поставленных задач перед современным астроприборостроением. Это объясняется некомшгексным подходом к технологий изготовления астрозеркал, где помимо механической обработки и технологического контроля оптической поверхности должны учитываться и другие параметры. В связи с этим необходимо строго научное обоснование определяющих параметров, а также изучение статистических данных по влиянию анизотропии и неоднородности материалов, нелинейности упругих характеристик, жесткости соединений элементов конструкции и других факторов, влияющих на эффективность процесса обработки с целью его дальнейшей оптимизации. При решении задач улучшения физико-механических свойств конструкционных материалов и снижения материалоемкости конструкций необходимо использовать современные экспериментальные метода исследования, давдие полную и точную информацию о напряженно-деформированном состоянии материала;Существующие требования к качеству оптики на деле уже превосходят возможности по техническому обеспечению, и это обязывает технологов выбирать из всех параметров, влияющих на качество обработки, саше оптимальные.

1.0. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР I.I. Материалы для астрономических зеркалДо сих пор не найдено вещество, лучшее, чем стекло подходящее для изготовления астрономического зеркала. Однако относительно большой ТКЛР и малая теплопроводность его являются определенными недостатками. В предположении, что температура всего диска одинакова, положение фокуса зеркала зависит от температуры; для данного изменения температуры смещение фокуса будет тем больше, чем выше ТКЛР. Если температура неравномерно распределена по диску, то появляются искажения формы его поверхности, которые ухудшают качество изображения. Этот факт тем значительнее, чем толще диск и чем ниже его теплопроводность. В настоящее время появились различные модификации стекла, которые обладают меньшим ТКИР и большей теплопроводностью по сравнению с пирексом. Тем не менее, оптик должен мириться с довольно ограниченным выбором материалов для астрозеркал, которые представляет современная промышленность [81].

Это объясняется тем, что к материалу заготовок астрозеркал предъявляются большие требования: низкий ТКЛР, отсутствие градиента ТКЛР в массе материала, высокая однородность, отсутствие, или равномерное распределение внутренних напряжений, прозрачность, как причина и следствие однородности, высокие жесткость и упругость при небольшой плотности, хорошая обрабатываемость, высокая химическая устойчивость к воде, кислоте, растворам, минимальное количество вскрывшихся пузырей на рабочей поверхности, структурная стабильность, отсутствие микроползучести, испытание временем, возможность нанесения необходимых покритий с требуемым коэффициентом отражения, возможность получения оптической поверхности заданной формы и сохранение ее в условиях экспулатации.

Количество требования к материалу по комбинации физических свойств, обеспечивающих высокую сопротивляемость внешним воздействиям, по изотропности, стабильности свойств и размеров во времени, а также возможность получения заданной оптической поверхности, определяются допусками на соответствие поверхности зеркала расчетной форме» Дня первоклассных зеркал эти допуски не должны превышать десятых, а в некоторых случаях сотых долей рабочей длины волны [88, XI7, 138, 196, 198], Эти высокие требования к качеству оптической поверхности зеркала и обусловили специфичность материала заготовки зеркала,Д.Д.Максутов [ 74 ] ввел коэффициент количественной оценки качества материала в применении зеркалу с точки зрения его теплофизи-ческих свойств, а Н.Н.Махельсон [81J ввел оптимальную зависимость ТКЛР от диаметра и толщины зеркала:Современная промышленность в настоящее время располагает следующими основными материалами: пирекс ЛК-5 и "316", кварцевое стекло, кварцевое стекло легированное двуокисью титана, ситалл, бериллий, титан, алюминий и другие. Каждый из этих видов материала обладает своими специфическими свойствами, на недостатках и преимуществах которых следует остановиться. Стекловаренное производство за последнее десятилетие шагнуло далеко вперед по улучшению качеств стекла по бессвильности, пузырности, двойному лучепреломлению,однако слишком большой ТКЙР по сравнению с другими оптическими материалами ставит стекло среди них на последнее место. Чем больше ТКЛР, тем больше термические напряжения в стекле при смене температур, тем значительнее неравномерность срабатываемости материала при полировании, тем больший отстой надо давать зеркалуперед контрольными операциями.

Ло 60-х годов нашего столетия широкое применение для крупных астрозеркал имел пирекс марки MKP-I, в 70-х годах использовался пирекс марки Ж-5 - боросиликатный крон с незначительным содержанием щелочей и малым значением ТКЛР. Для изготовления очень крупных зеркал нашло применение стекло марки "316". Оно относится к алюмоборосаликатным стеклам. Это стекло является совершенно не кристаллизующимся веществом и характеризуется очень низким значением упругого последствия после снятия нагрузки. Оно в 4-5 раз меньше, чем у стекла К-8, и в 2,5 раза меньше, чем у Ж-5. Так как стекло марки "316" производится методом изготовления технических стекол, то заготовки из него содержат потоки тонких и грубых свилей. Однако особая технология отлива обеспечивает расположение потоков свилей по концентрическим окружностям, что ослабляет их влияние на точность обработки [б, 39, 74, 81].

В обсерватории, где перепады температур в течение суток имеют большой градиент, зеркало из стекла, пусть оно было изготовлено высококачественно в цеховых условиях, становится основной помехой при работе на современном телескопе. Поэтому стекло на сегодняшний день - самый невыгодный, с точки зрения температурных деформаций, материал, какой только можно себе представить для астро-зеркал [74, 125]. В связи с этим в последние десятилетия идут интенсивные поиски новых видов оптического материала, удовлетворяющего всем вышеприведенным требованиям. Близкими к этим требованиям в настоящее время являются кварцевое стекло, легированное двуокисью титана, и ситалл.

В настоящее время оптимальным и отвечающим вышеизложенным требованиям к материалу астро зеркал является кварцевое стекло. Кварцевое стекло - одно из самых сложных по своей природе стекол, свойства которого зависят от специфики технологии наллавления.

Наряду с низким ТКЛР и хорошей термической однородностью в массе кварцевое стекло имеет малую плотность, высокие жесткость и упругость. Оно прозрачно и однородно, превосходно полируется, имеет высокую химическую устойчивость, может быть практически беспузырным, микроползучести в нем нет, и оно прошло продолжительное испытание; временем [ 128].

Кварцевое стекло может свариваться и спекаться, вследствие чего можно сваривать большие зеркала и наплавлять на них дополнительный слой, что и было выполнено американскими специалистами на заготовке для зеркала диаметром 3,6 м (£50) f 159, 210J и автором при изготовлений большой призмы Аббе для спектрографа к ЗТШ-2,6 [12]. Кварцевое стекло по шлифующей способности несколько уступает стеклу, но меньше царапается и отстой практически у него отсутствует. Величина и равномерность напряжений при-отжиге кварцевого стекла легко регулируются и могут быть достигнуты близкие к расчетным. За последнее время появился еще один новый материал-плавленый кварц, легированный двуокисью титана (T^Og) [ 81, 86, 87, 117, 123, 128]. За рубежом он получил название ULE [l80j. У него ТКЛР столь же низок, как и у сйталла. На рис.1.1 приведены кривые зависимости относительного удлинения различных оптическихматериалов от температуры» Из этого графика видно, что основным конкурентом для кварцевого стекла является ситалл.

Ситалл - стеклокристаллический материал, состоящий из двух основных фаз: стекловидной связки и дисперсно распределенных в ней кристаллов, образовавшихся в результате специальной термообработки стекла определенного химического состава. Ситаллы характеризуются малым или близким к нулю ТКЛР (рис.1.1), малой прозрачностью в видимой части спектра ( Z* = 40.60$ на I см), термостойкостью и относятся к хрупким материалам, непригодным к воздействию ударно-вибрационных нагрузок, Ситалл - свальный материал, а от глубиМ-Ю* чо к»so t'cРис.1.1. Зависимость относительного удлинения оптических материалов от температуры.вы залегания и распределения свилей или их потоков зависит качество будущей поверхности зеркала [ 42 ]. Ситалл - материал новый, не подвергшийся испытании временем ни в производстве, ни в эксплуатации. Его микроползучесть не изучена в отношении долговременно сти сохранения достигнутых результатов [ 87].

В конце 50-х годов появились новые материалы, которые в разных странах получили различные фирменные названия: пирокерам и сервит в США [l77], церодур в ФРГ [ 178]. Эти материалы являются разновидностью ситалла и имеют ТКЛР, также близкий к нулю (рис.1.1)'. Достоинством сервита и церодура является то, что они более прозрачны в видимой части спектра, чем ситалл C0-II5M, и менее обильны. Это преимущество является одним из существенных факторов, дающих предпочтение сервиту и церодуру при прочих равных термофизических параметрах с титаносиликатным стеклом (табл.1.I) и тем более с ситаллом C0-II5M.

Все новые телескопы снабжаются зеркалами из материалов с особо низким ТКЛР.

Особое место среда материалов занимают металлы, хотя они и не нашли широкого применения в точных астро зеркалах.

В 70-80-х годах прошлого столетия возрос интерес к рефлекторам и был изготовлен ряд телескопов с металлическими зеркалами (табл.2.2): рефлекторы Ласселя, Гребба и др., которые практического применения не нашли. Д.Д.Максутов первый обратил внимание на преимущества металлических зеркал [74, 75, 7б].

Изучая табл.1.1, можно легко убедиться в перспективности использования такого легкого и дешевого материала, как алюминий. Но чистый алюминий - очень мягкий металл, он не поддается шлифованию и полированию. В США широко применяется химическое осаждение никеля на чистый алюминий. Этот процесс получил название "кали-ген" [81, 117]. Слой канигена толщиной 0,15.0,25 мм аморфен, тверд, химически устойчив, хорошо полируется, дает малое количество рассеянного света. В настоящее время одно из крупнейших алюминиевых зеркал с покрытием из канигена работает в обсерватории Милан-Марате [ 8lJ. Диаметр этого зеркала 1,37 м, однако качество его поверхности оставляет желать лучшего. И.И.Кржановский предложил один из способов остекловывания металлических поверхностей зеркал из титана и бериллия [ 62 ]. В настоящее время ведутся работы по изготовлению нескольких крупных астро зеркал из титана и бериллия. Предварительные результаты исследований этих зеркал указывают, что внутренние пороки металла деформируют поверхность остеклованного зеркала.

Металлы имеют высокий коэффициент температуропроводности,обеспечивающий быстрое выравнивание температуры по зеркалу, и высокую механическую прочность, позволяющую в некоторых случаях значительно упростить конструкцию крепления металлического зеркала по сравнению со стеклянным';В отношении изотропности и стабильности свойств и структуры, а также качества полированной поверхности и ее отражавших свойствметаллы пока не могут конкурировать о силикатными материалами; высокой, даже средней астрономической точности изготовления поверхности металлического зеркала получить пока никому не удалось [74, 81].

Оснащенные металлическими зеркалами телескопы имеют низкое качество [74, 88, 152, 160, 175, 198], и их зеркала не могут конкурировать по разрешающей способности с зеркалами из кварцевого стекла, ситалла и даже из пирекса.

Известный пятидесятидюймовый рефлектор Национальной обсерватории Китт-Пик 1США.) с алюминиевым зеркалом давал неудовлетворительное изображение, и в 1970 г. это зеркало было заменено на зеркало из сервита [160]. Другой телескоп с зеркалом 1,5 м [l60j из алюминия имеет разрешение 2я.3" угловых секунды, причем это качество достигнуто корректировкой вторичного зеркала из стекла.

Подводя итог о выборе материала для астро зеркал, сейчас можно говорить о двух группах материалов - стекломатериалы и металлы. Среди стекломатериалов наиболее приемлемыми на сегодняшний день остаются кварцевое стекло, легированное Ti 02 а среда металлов -бериллий.

1.2. Конструкции и разгрузка астрономических зеркалСуществующие конструкции астро зеркал, как для наземных, так и для космических телескопов можно подразделить на три типа (рис.1.2): монолитные, облегченные и составные (многозеркальные телескопы). Важнейшим фактором для всех типов зеркал является их масса, а масса инструмента прямо связана с массой главного зеркала, потому что оправа зеркала должна поддерживать зеркало данной массы с высокой точностью, остальные же части конструкции теле снопа предназначены для прецизионного перемещения этой оправы вместе с зеркалом. Следовательно, облегчение всего телескопа основано на применении облегченных зеркал. Для снижения массы главного зеркала выбирается определенная концепция обеспечения прочности зеркала. Почти все существующие зеркала телескопов изготовлены на основе принципа жесткого зеркала, которое разгружает так, чтобы сохранить качество его поверхности при всех положениях телескопа. Требования последних дней космической астрономии и систем телескопов-гигантов наземных, так называемых телескопов следующего поколения (ТСШ, четвертого поколения, привели к разработке конструкций облегченных зеркал или зеркал, состоящих из жестких сегментов [80, 98, 137], взаимное положение которых регулируется акРис,1.2, Типы астрономических зеркал.

Г-.,;.".£ '.I >. ОРис,1,3. Конфигурации сердечников облегчённых зеркал.тявной конструкцией телескопа.

Другая конструкция - гибкое тонкое главное зеркала [ ХХ7 J, когда корректируется поперечными дифференциальными усилиями форма его поверхности. Первый вариант обычно называется системой с активной структурой, а второй - системой с активной оптикой.

Монолитные зеркала применяются более часто, чем облегченные, однако их точный расчет на жесткость существенно сложнее [79, 88, 103, 117, 19б], а обработка оптической поверхности значительно легче и, как правило, качественнее.

Отношение жесткости к массе зеркальных конструкций часто улучшают за счет техники облегчения. Она, в общем, заключается в минимизации количества материала на нейтральных поверхностях зеркала, где это мало отражается на уменьшении жесткости относительно прогиба. Тогда масса зеркала уменьшается быстрее, чем жесткость на прогиб и уменьшаются смещения прогиба [88, 117]. Поперечные отклонения, однако, увеличиваются и иногда даже сводят на нет выигрыш в улучшении характеристики жесткости на изгиб. Однако уменьшение массы в целом меняет отношение жесткости к массе и улучшает конструкцию.

Другой путь уменьшения массы, соответствующий поставленному условию Уодл. ^ У' » " применение материала с меньшей величиной X!£ чем у традиционных материалов для зеркал. Зеркало из такого материала с характеристиками Е odJi-t fro5л будет иметь массу Ро5л - КР и толщину, отвечающую условию равенства прогибов облегченного зеркала и зеркала сравнения tod A - Kit.""^шф1' К-К,-К,Однако говорить о реальном применении какого-то нового материала с целью уменьшения массы зеркал можно только в том случае, если материал этот обладает всем необходимым для точных зеркал комплексом свойств. При всех этих обстоятельствах поверхность зеркала должна сохранять свою форму при изменении и ориентировании в пространстве. Сохранение формы, как уже говорилось, зависит не только от материала, конструкции зеркала, но и от системы его разгрузки. А.Кудер показал [ 149], что прогиб зеркала, изготовленного из материала с определенными модулем Юнга, плотностью, диаметром и толщиной составляетt t6Разгрузка должна воспринимать массу зеркала при всех возможных положениях его в пространстве. Для этого делают две системы разгрузочных устройств: сзади - для осевой (торцевой) и по периметру - для боковой (радиальной) разгрузок. На основе этого используются несколько различных способов: механическая разгрузка Гребба,механическая разгрузка Ласселя и пневматическая или гидропневматическая разгрузки [81, 82, 88, 117, 142],В настоящее время стремятся к обеспечению условий полирования зеркал, соответствующих условиям работы их в обсерватории:- разгрузка зеркала с полной имитацией разгрузки в оправе (иличв самой оправе) плюс доразгрузка массы инструмента;- обеспечение вертикальной схемы контроля для сопоставления идентичности разгрузок торцевой и радиальной в двух положениях зеркала,1,3, Основные метода обработки астрономических зеркалДэ недавнего времени изготовление больших зеркал было больше искусством, чем наукой, но соотношение науки и искусства в этом деле увеличивается в пользу первой от года к году. Чтобы использовать науку для указанной цели, необходимо, прежде всего, иметь математическую модель процесса полирования. Математическая модель, которой пользуется искусный оптик, довольно примитивна, но она все же учитывает такие переменные величины, как размер полировальника, его давление и движение, а также распределение смолы по полировальнику. Опытный оптик дополняет свою "теорию" наблюдениями: каким образом результаты процедур отличаются от ожидаемых; эти наблюдения он использует для совершенствования своих предсказаний; Путем экспериментирования оптик разделяет упомянутые наблюдаемые различия ошибок на три группы: те, которые имеют место часто и которые он интуитивно использует для улучшения математической модели; те, которые применимы лишь при работе со специфическим оборудованием или специфической маркой стекла и, наконец, случайные ошибки [25].

Развитие науки и техники требует значительно большего совершенствования технологии изготовления точных крупногабаритных зеркал, поэтому сейчас опыт и искусство оптика не удовлетворяют увеличивающемуся спросу на телескопы и сокращению сроков их изготовления, Это вызывает необходимость автоматизации и повышения эффективности уже известных приемов. Дэ сих пор не утратил своего значения и всюду применяется метод обработки свободным притиром, или, как его называют, "классический" метод [б4J. В теоретическом совершенствований этого метода большая заслуга принадлежит А.А.Чикину [l2l], Д.Д.Максутову [74], К.Г.Куманину [б4], С.М.Кузнецову [бЗ ], Л.С.Цеснеку [lI9, 120] и другим.

Отправной точкой всех этих трудов является гипотеза Престона, которая предполагает, что скорость съема материала в каждой точке рабочей поверхности пропорциональна давлению и относительной скорости инструмента в этой точке [l79].чения давления и скорости в той же точке. При исследованиях были использованы экспериментальные измерения коэффициента пропорциональности для различных комбинаций абразива, материала инструмента и материала рабочей поверхности. Эти эксперименты также показали, что для шлифования гипотеза точна, то есть скорость съема есть линейная функция давления и скорости в определенном диапазоне этих параметров. Для полирования это соотношение также хорошо выдерживается, но давление должно быть ограничено сверху.

По существу все способы управления являются одним методом программного распределения механической работы по зонам заготовки с целью получения требуемой поверхности вращения.

На сегодня различают три способа обработки астрозеркал: прямое управление временем обработки [*13, 28, 45, 46, 66, 72, 89, 90,(1.2),где h fa у) - глубина съема материала поверхности координатами Л, у. Величина Р(&,у) и Vfj, у) - мг:мгновенные знав точке с118, 163, 164 J, управление траекторией движения инструмента [131, 138], метод масок [l7, 18 31, 70, 120 200J. (Метод каблучного инструмента [l06, 114] практического применения не нашел).

В работе Аспедена [l66] и других приведены две системы, предназначенные для доводки астро зеркал. Одна из них основана на управлении временем обработки, другая - на принципе управления траекторией движения инструмента. Первая из систем предназначена только для осесимметричного съема материала. Вторая является универсальной, т.е. позволяет производить локальный съем материала.

В каждом из трех способов имеются свои преимущества и недостатки, которые не всегда позволяют применять тот или другой метод для полного изготовления оптической поверхности зеркала [l3, 17, 24, 28, 45, 46, 63, 64, 66, 72, 89, 90, 118, 119, 120, 121, 179J* Развитие цифровой и аналоговой техники, происходящее в последнее время, открыло новые возможности для оптической технологии.Впер-вые вопрос об автоматизации технологического процесса изготовления астрозеркал подняла английская фирма "Гребб Парсонс", затем две американские фирмы "Айтек" и "Перкен Элмер" провели автоматизированную обработку зеркал [l38, 163, 164j. Эти результаты показали, что автоматизация позволяет существенно сократить сроки обработки при одновременном улучшении качества оптической поверхности. Особую ценность в этих работах составляют лабораторные эксперименты по изготовлению оптических поверхностей, представляющих сложность для классической технологии.

В табл. 1.2 приведены сведения об экспериментах, реализованных с помощью «ЭВМ. Эри данные подтверждают возможность автоматизации процесса формообразования оптических поверхностей из различного материала с помощью управления любым из способов: скоростью инструмента, траекторией инструмента, усилием инструмента или временем пребывания инструмента в процессе обработки. ПредпочтениеХарактеристики зеркал-лодвергнутых-машинной обработкеТаблица 1.2.

Характеристика ; Плоскость 0 380 мм * Плоскость 813x883 мм Поверхность высшего порядка 305x330 мм Гипербола 0 1500,0 мм Парабола 0 2400 ммМатериал Сервит Берилий Сервит ULE ULBСреднеквадра точная ошибка, мкм исходная' 0,14 0,25 1,0 0,85 0,9конечная 0,008 0,03 ОД 0,05 0,02Станочное время, час. 4,0 65,0 99,0 720,0многие авторы отдают способу управления локальным давлением [13, 18 24, 72 92 J и малым инструментом [71, 91, 117] в реальном масштабе времени, так как при реализации этого способа нет необходимости изготовлять новые модели оптических станков или сложные инструменты. Благодаря применению обычного движения инструмента по поверхности, то есть вращения шпинделя с деталью и гармонического колебания верхнего звена, при этом способе не возникает эффектов, связанных с применением малого инструмента. Оказывается возможным изготовлять детали сложной формы и устранять любые вида ошибок оптической поверхности»Разработанные в СССР автоматизированные системы 3EEPA-I, ЗЕЕРА-2 и ЗЕБРА-З [l3, 24] могут решать широкий круг задач оптической технологии. Они испытаны в лаборатории и на заводе для изготовления зеркал.

Анализ рассмотренного материала позволяет построить общую картину технологии изготовления зеркал: автоматизация заготовительной операции (пока что в лабораторных условиях) с точностью до I мкм, затем - доводочная операция, позволяющая устранить зональные и локальные ошибки поверхности до 0,1 мкм [l3, 24]. Было бы ошибкой думать, что автоматизированные системы позволяют решать все проблемы и исключают "классическую" - оптическую технологию. Оба метода дополняют друг друга, автоматизирование технологии скорее создает новые возможности, чем заменяет классические приемы изготовления астрономической оптики.

Метода кольца (*I20j и упругого инструмента [б7, 120 ] для изготовления точной астрономической оптики практически нигде не применяются.

Изготовление металлических астрономических зеркал началось еще во времена И.Ньютона, после чего делались частые попытки обработки больших астрозеркал из металла, который привлекает всех астро- 27 номов высоким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающим быстрое выравнивание температуры по зеркалу, и высокую механическую прочность, позволяющую в некоторых случаях значительно упростить конструкцию металлического зеркала по сравнению со стеклянным, Но в отношении изотропности и стабильности свойств и структуры, а также качества полированной поверхности и ее отражающих свойств, металлы не могут конкурировать с силикатными материалами [юз].

Метода обработки металлических зеркал принципиально ничем не отличаются от методов обработки для стеклянных астрозеркал [74]. Анодно-механический метод обработки, который применял уже в I860 г, Дрепер при изготовлении 15-даймового зеркала из сплава меди и олова [l98], несколько ускоряет процесс полирования, но шероховатость поверхности по Rz составляет 0,08.0,1 мкм, что для астро зеркал совершенно не приемлемо.

В настоящее время ведутся поисковые работы по алмазному полированию металлических зеркал на скоростных высокопрецизионных станках, при этом предполагается получение поверхности с шероховатостью по Rg в пределах 0,08.0,05 мкм, но пока на образцах, диаметр которых не превышает 0,5 м.

1.4. Общий анализ технологических методов контроляСуществует множество различных методов для изучения формы оптической поверхности астрозеркал. Однако не все они отвечают современным требованиям к точности и объективности. В основном все методы подразделяются на контактные и бесконтактные. К первым относятся сферометры и пробные стекла. Точность этих методов в зависимости от конкретной реализации составляет I.3 мкм, а применяются они на первой стадии обработки оптической поверхности зеркала [74].

Бесконтактные метода можно разделить по принципу работы изме|1- 28 рительного прибора на два типа: геометрические и волновые. К геометрическим методам относятся метод Гартмана и теневой метод Фуко-Фильбера. К волновому - интерферометрический метод контроля. Если метод Гартмана практически не имеет модификации, то теневые методы могут tab подразделены на несколько типов.0-,Можно отметить метод нити, метод щели, метод щели и нити [25, 74], а также метод Ронки [182], который по способу получения сведений об оптической поверхности напоминает метод Фуко, а по методике обработки результатов измерений - метод Гартмана [47, 51, 5з]. Методом Ронки возможно получение карты оптической поверхности [184].

Интерферометрические метода, подробно рассмотренные Д.Т.Пуряе-вым [93, 94, 98] и В.А.Зверевым [47 48, 52], можно разделить на две группы по способу получения опорной волны: неравноплечий интерферометр и интерферометр с совмещенными ветвями. Интерферометр сдвига для исследования астрономической оптики мало применяется в связи со сложностью обработки интерферонограмм, получаемых с этим интерферометром [бо]. Конструкций интерферометров много и использование той или иной конструкции необходимо рассматривать применительно к условиям,при которых обрабатывается и контролируется астрозеркало [25 79].

Форма поверхности у всех современных астро зеркал - параболоид, гиперболоид вращения и в редких случаях - сплюснутый сфероид.Фор-ма поверхности с кривыми высшего порядка является причиной усложнения контрольных средств, которые во многих случаях не удовлетворяют техническим требованиям качества оптической поверхности зеркала.

Классические схемы контроля, описанные подробно Д.Д.Максутовым [74, 77], для современных крупных зеркал в настоящее время практически не применяются из-за сложности получения высокоточной поверхности больших контрольных зеркал и сложности разгрузки их собственной массы»Повсеместно получили широкое распространение компенсационные автоколлимационные системы с зеркальными и линзовыми компенсаторами [93, 95, 96, 97, 98, 100, 101, 170 ].

В литературе нет описаний и анализа горизонтальной и вертикальной схем контроля, за исключением кратких информации.

Изложенные выше метода основаны на изучении реального изображения точечного источника света. С помощью методов Гартмана и Фу-ко-Фильбера южно получить распределение энергии в кружке рассеяния в приближениях геометрической оптики, то есть с помощью поперечит аберраций построить в фокальной плоскости фигуру, показывающую кружок рассеяния (точечную диаграмму).

Для оптических поверхностей, близких по точности к дифракционному пределу, этими методами южно получить ошибочные результаты, поскольку геометрическая оптика становится неприменимой.

Обобщая, можно сказать, что решение задачи качественного изготовления астрозеркала осложняется вследствие:1) несовершенства оптического станка, эффектов его настройки и износа узлов [б];2) температурных эффектов, связанных с процессом прогрева в области контакта инструмента и детали Я с неоднородностью прогрева детали и инструмента в процессе обработки [73, 74, 81];3) неоднородности материала по срабатываемости поверхности,неизбежной при больших диаметрах, что приводит к различному съему материала при равных условиях [б, 13, 39 40J;4) неравномерности питания абразивной суспензии пятна контакта оптической поверхности с инструментом [бЗ, 106, 120 ];'5) несовершенства инструмента и его износа, что вносит свои ошибки [13, 24, 119];6) некачественной технологической разгрузки зеркала и инструмента;7) отсутствия обратной связи в процессе обработки поверхности зеркала без остановки станка: обработка - контроль - корректировка режимов - обработка.

Процесс изготовления астрозеркала разбит на два этапа [24, 25]:- придание оптической поверхности требуемой формы и исследование ее с целью оценки произведенного эффекта;- задание очередного сеанса обработки или прекращение ее, если амплитуда нормальных уклонений для отражающей поверхности не превышает заданных требований.

Решению задач изготовления зеркала и контролю его поверхности посвящено большое количество статей и несколько монографий [13, 24, 25, 47, 48, 49, 74, 81, 93], но технологический процесс отражен в них односторонне, а именно:1) разработан только принцип получения поверхности зеркала определенной конфигурации [2, 13, 16, 24, 26, 27, 45, 63, 64, 70, 71, 72 83 88 91, 106, 107, 108, 119, 120, 122, 138, 143, 151, 163, 164, 189, 194] методом обработки астрономических зеркал с помощью ЭВМ,Совершенно не отражен вопрос контроля, разгрузки зеркала и влияния свойств его материала на режимы обработки;2) контроль поверхности зеркал методами Фуко, интерференционным, Гартмана, изофот и другими отражает качество оптической поверхности [i, 21, 25, 32, 33, 44, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 58, 59, 61, 88, 93, 94, ПО, III, П7]| ; при этом авторы не разделяют ошибок поверхности от воздействия различных факторов: радиальной и торцевой разгрузок, температурного градиента, свойств материала и других параметров;3) рассматриваются чисто эксплуатационные метода разгрузки зеркала без учета технологических особенностей обработки зеркалаили рассматривается только идентичность качества поверхности в условиях обсерватории И производства [20, 67, 84, 149, 160, 183,< 191, 198, 202, 210];4) вообще не рассматриваются методы разгрузки крупногабаритного инструмента или они рассматриваются только с учетом особенностей способа полирования, как общий случай локального давления малым инструментом при автоматизированном способе полирования [24, 85];5) количественная оценка влияния свойств и дефектов материала на точность оптической поверхности астрозеркала дается без теоретического обоснования и без конкретных статистических материалов [14, 15,- 35 36, 38, 39 40 41, 42 43, 173, 186, 192].

Фактически конечная ошибка оптической поверхности астрозеркала складывается от воздействия всех этих параметров, что и будетЪгопределять добротность зеркала.г\Основная задача процесса обработки поверхности зеркала заключается в придании ему формы, близкой к расчетной. При этом чем меньше реальная поверхность отличается от идеальной, тем меньше она влияет в составе оптической системы на деформацию расчетного волнового фронта, а следовательно и на характер распределения световой энергии в изображении точечного источника света, то есть тем выше качество его изображения. Качество обработки поверхности зависит от целого ряда факторов: от коэффициента теплопроводности материала, его внутренних дефектов в виде свилей, включений,1 напряжений, от разгрузки астрозеркала и инструмента, температурного режима обработки, жесткости всей системы - зеркало - инструмент и т.д.

Эти факторы непосредственно влияют на величину и характер отклонений обрабатываемой поверхности от идеальной. С ростом площади зеркала трудоемкость изготовления возрастает, а выбор материалазаготовки зеркала и метода разгрузки его собственной массы должны быть теоретически обоснованы, так как они предопределяют в основном точность будущей поверхности»Для решения задачи создания высококачественных оптических поверхностей большого диаметра требуется создать соответствующую систему крепления зеркала при его изготовлении, высокостабильную, не вносящую напряжений аппаратуру контроля, эталонную оптику,* метода приведения данных. Один из основных вопросов - система крепления, обладающая приемлемой чувствительностью и высокой степенью воспроизводимости результатов при проверке поверхности. Важно, чтобы вся система, использованная при обработке поверхности зеркала, характеризовалась соответствующей воспроизводимостью результатов от испытания к испытанию.

Общепринятым критерием допустимой величины деформации волнового фронта в оптической системе, формирующей изображение, считается критерий Рэлея. В настоящее время он уже недостаточен для высокоточных телескопов, и мы все чаще говорим о требованиях, выраженных в условиях выполнения отступлений, не превышающих Л /15. Л /40 [lI7, 136, 137, 155, 173 21о],- поэтому вопрос исследования вышеуказанных параметров для астрозеркал должен быть рассмотрен более подробно.

Аналитический обзор показал, что некоторые метода изготовления и контроля астрозеркал недостаточно изучены и не отражают истинного положения вещей,' поэтому более подробно остановимся на вопросах их исследования и разработки.

Целью данной работы является комплексное исследование свойств материала, технологической разгрузки и связанной с ними деформации оптической поверхности астрозеркал, экспериментальное и теоретическое обоснование выбранного варианта построения технологического процесса изготовления астрозеркал ТСП.

Решение проблемы изготовления точных астрозеркал осложняется наличием малого количества исследований о влиянии различных факторов на оптическую поверхность,1,5, Задачи исследованийВ крут проблем, являющихся предметом внимания автора, входят проблемы, связанные с созданием астрозеркал для ТСП с более высоким качеством их оптической поверхности, целый ряд не затронутых до настоящего времени в разработках и исследованиях вопросов о влиянии на качество оптической поверхности различных параметров материала и разгрузки, вопросы прогрессивной технологии. Таким образом, сформулируем основные задачи данной диссертационной работы.

1. Исследование влияния двойного лучепреломления, свилей/ включений, ТКЛР и прочих свойств материалов на качество оптической поверхности зеркал. Обоснование выбора материала как оптимального для создания наиболее эффективных современных астрозеркал.

2. На основе статистических и экспериментальных исследований проведения анализа степени влияния штатных и технологических разгрузок зеркала на качество его оптической поверхности при различных условиях ее обработки, контроля и эксплуатации. Разработка оптимального варианта технологической разгрузки с учетом свойств материала зеркала и массы обрабатывающего инструмента.

3. Исследование дефектов формы и поверхности зеркала, влияющих на его качество, и исследование взаимосвязи деформации волнового фронта и деформации обрабатываемой поверхности, чтобы наметить оптимальную последовательность обработки и контроля поверхности для достижения необходимого качества изображения.

4. Разработка оптимальных режимов полирования оптической поверхности зеркала. Теоретическое обоснование выбора формы полировальника, обеспечивающего равномерный съем материала.

5. Исследование степени влияния конструкции и материала астрозеркала на его жизнеспособность.

2.0. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА, ВШПЩ НА КАЧЕСТВО ОПТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ АСТРОЗЕРКАЛА2.1. Двойное лучепреломление, срабатываемость материалаОптический материал характеризуется наличием внутреннего напряжения. В процессе обработки поверхность зеркала подвергается воздействию нагрузки от массы полировальника, которая вызывает дополнительные временные напряжения в материале зеркала, в результате чего возникает деформация поверхности.

Рассмотрим случай влияния собственных деформаций материала и внешней нагрузки инструмента на поверхность зеркала. В теории упругости [из] этот случай именуется плоским напряженным состоянием и определяется компонентами главных напряжений » и касательным напряжением L х, у * ГД6 б'у - функции напряжений X и У (рис.2.1), а продольное нормальное напряжение Компоненты напряжения меняются по объему детали. При достижении границы соприкосновения с инструментом они должны быть такими, чтобы вся система зеркало - нагрузка - инструмент находилась в равновесии. В силу этого нагрузку инструмента можно рассматривать как продолжение распределения внутренних напряжений.

Рассмотрим элементарную площадку на поверхности зеркала(рис.2.1). Обозначим через X и У компоненты поверхностныхсил, отнесенных к единице площади в этой точке границы, тогда получаемX = COS (V, У )е>х + COS (ri.y) %,у ; <2Л)Рис.2,1. Напряжения, возникающие от нагрузки на элементарную площадку поверхности зеркала.

Плоскость АВ /J оси нормаль к границе.

У * cos My cos (rJ,x) Vx,y. (2.2)В случае, когда нормаль параллельна оси у и плоскость зеркала параллельна оси X уравнения (2.1) и(2.2) примут видИз этих уравнений видно, что компоненты напряжения на границе равны компонентам поверхностных усилий, отнесенных к единице площади границы. Если рассматриваемый элемент подвергается одновременному действию указанных напряжений [lI5 ], равномерно распределенных, то возникающее относительное удлинение в направлении главных деформацийа /7*ЛJfa-G).<rnctx - £При рассмотрении усилий равновесия элементарной площадки (рис.2.1) объемными силами можно пренебречь как величинами высшего порядка малости, но при решении практических задач, когда объемной силой является масса заготовки зеркала, величины напряжений и эффект фотоупругости, вызванные силами тяжести, имеют значительную величину и это упрощение уже не может быть допущено.Материал зеркала находится в плоском напряженном состоянии в пределах упругости, а вызванная двойным лучепреломлением относительная линейная разность хода для взаимно перпендикулярных распространяющихся в заготовке зеркала составляющих волны определяется как разность между максимальным и минимальным двойным лучепреломлением&тах &'mirt • Максимальную относительную деформацию (2.3) в таком случае можно выразить равенствомр - Д + (2.4)Ст«х-—&ЕКак видно из (2.4), максимальная деформация прямо пропорциональна разнице двойного лучепреломления, от величины которой зависит конечная точность астрозеркала.

Стремление к увеличению абсолютного значения двойного лучепреломления Smdx как бы уменьшая его разницу Д 5» также приводит к деформации поверхности, от которой технологически трудно избавиться. Это подтверждается теми же условиями [Пб] плоского напряженного состояния материала» вызванного временным двойным лучепреломлением: ^Ртах =—;-- ' (2.5)DO » ■Из (2.5) видно, что относительная деформация поверхности от материала Ем прямо пропорциональна величине максимального двойного лучепреломления. Это значит, что если мы хотим получить качество поверхности зеркала в пределах Л /20, к примеру, из кварцевого стекла, то максимальное значение двойного лучепреломления его не должно превышать 40. 45 нм/см. Из (2.4) и (2.5) видно, что чем больше разница двойного лучепреломления в заготовке, тем значительнее будет деформироваться оптическая поверхность и на более ранней стадии полирования проявятся астигматизм и локальные ошибки от внутренних напряжений материала. Чтобы избежать этого, математическим подсчетом мжно показать, что неравномерность распределения двойного лучепреломления не должна превышать 25-30$.

Анализируя величину минимального абсолютного значения двойного лучепреломления, надо исходить из того, что все материалы, имеющие напряжения близкие к нулю, очень чувствительны к внешним нагрузкам [39 ]. При их действии создается дополнительная деформация материала, которая приводит к оптической анизотропии, а разность хода,вызванная двойным лучепреломлением в пределах упругости, будет прямо пропорциональна приложенным нагрузкам.

По теории упругости [из], при однородном распределении нагрузки F, принимая толщину материала равной единице, имеем компоненту напряжения от нагрузкии max(эР = к2Л)г 7ftС учетом граничных условий равновесия теории упругости нагрузка на поверхность зеркала не должна превышать величины, определяемой зависимостьюSmln Э* f ^2.7)BEt3Ртах —1)4 /В данном выражении коэффициент Максутова *— учитывает деформацию горизонтально установленного зеркала от его собственной массы. Таким образом, максимальное удельное давление полировальника на поверхность зеркала определяется зависимостью t.2.7), из которой видно, что стремление к уменьшению величины минимального двойного лучепреломления приводит к конструктивно не осуществимой на практике разгрузке инструмента.

Исследования практического влияния [б ]значений минимального и максимального двойного лучепреломления материала на деформацию поверхности астрозеркал подтверждаются вышеприведенными теоретическими выкладками.

В табл.2.I приведены расчетные и фактические результаты по зеркалам некоторых общеизвестных отечественных и зарубежных телескопов, откуда видно, что величина разницы двойного лучепреломления материала, а также абсолютное минимальное его значение с соответствующим выбором оптимальной массы инструмента заранее предопределяют предел точности оптической поверхности зеркала, фактическая величина которой всегда будет больше расчетной, так как добиться теоретической разгрузки инструмента пока никому не удавалось. Однако достичь этого можно, зная конструктивные особенности зеркала и его полировальника, которые своими параметрами определят минимальную величину двойного лучепреломления i2.7).

Например, изготовленный нами из самого легкого материала 6-метровый полировальник да зеркала ЕГА имел массу всего 1,0 т. Дальнейшее его конструктивное облегчение привело бы к нарушению его жесткости, что дало бы дополнительные ошибки на поверхности зеркала^Рассмотрим табл.2.3, в которой приведены данные для зеркал,исследованных автором [ 6 ], и данные из публикаций отечественной и зарубежной литературы [l33, 196, 200]. На основании этих данных построены графики (рис.2.2 и 2.3) зависимости качества поверхности зеркала от внутренних напряжений материала. Из рис.2.2 видно, что наилучшего качества поверхности добились на заготовках с внутренним напряжением от 0,09 до 0,98 МПа. Треугольником на графиках отмечены зеркала, у которых равномерность по двойному лучепреломлению превышала 35$. Видно, что эти зеркала располагаются в диапазоне внутренних напряжений до 0,09 МПа. На рис.2.3 этот диапазон также характерен для тех же зеркал, однако величина внутреннего напряжения растянута до 1,37 МПа, так как добротность зеркал из стекла достигнута благодаря их большому диаметру. Вследствие этого кривая оконтуревания точек, представляющих исследуемые зерх Здесь и далее речь идет о первом зеркале ЕГА, в разработке технологии, изготовлении и исследовании которого автор принимал непосредственное участие.

Номера точек соответствуют порядковым номерам в табл.2.3кала, ушла так далеко вправо. На этом же графике точки кварцевых зеркал уложились в диапазон внутренних напряжений от 0,09 до 0,98 МПа.

Таким образом, наилучшего качества во всех случаях добились на заготовках с внутренним напряжением от 0,09 до 0,98 МПа и равномерностью распределения двойного лучепреломления не выше 35$.Следует отметить, что добиться удовлетворительного качества можно на любых заготовках с равномерностью распределения внутренних напряжений более 35$, так как астигматизм у них проявляется на различных стадиях полирования и следует учитывать, какое качество поверхности мы желаем получить от зеркала. Экстремальное значение внутренних напряжений от 0,09 до 0,98 МПа можно практически несколько расширить до 1,4 МПа, но оно ни в коем случае не должно быть менее 0,09 МПа. Это расширение можно допустить, если согласовать его с качеством поверхности, которое надо получить.

Следует строго придерживаться этого диапазона для главного зеркала телескопа, где астигматизм совершенно недопустим и ошибки поверхности, как мы уже указывали, не должны превышать А/15. В этом случае, когда в зеркале внутренние напряжения ниже 0,09 МПа, оно весьма чувствительно к внешним нагрузкам, что сказывается не только на процессе изготовления, но и является препятствием при разгрузке в штатной оправе (рис.3.2,б).

Деформации волновой поверхности,.возникающие из-за внешних напряжений, могут быть легко преодолимы в дифракционном изображении по двум характерным признакам: при радиальных деформациях наблюдается астигматическое изображение, при местных деформациях, возникавших на краю зеркала, наблюдается ограниченная потеря света от внешней или внутренней зональных ошибок на поверхности, которые указывают одновременно на место воздействия нагрузки. Первоначальная форма поверхности зеркал с малыми внутренними напряжениями,неудачно разгруженных в одном случае шш находящихся до установки в штатную оправу на жестких опорах, в результате упругого последействия может не вернуться к исходной.

Зеркала, изготовленные с весьма большими внутренними напряжениями, значительно превышающими 0,98 МПа, также имеют ряд отрицательных свойств. Наши исследования показали, что малейшие локальные деформации и механические повреждения таких зеркал вносят астигматйческую ошибку^ которая может бить исправлена только пе-решлифовыванием их оптической поверхности. Это объясняется перераспределением внутренних напряжений в материале. Например, на готовом зеркале диаметром 1,3 м (A3T-I0, СССР) с внутренним напряжением 7,28 МПа случайно сделали "закол" величиной 3x10 мм. Появился астигматизм, направление осей которого точно совпадало с положением "закола". Наблюдения за зеркалами с большими напряжениями показали, что они со временем меняют профиль поверхности, деформируются, причем деформация волнового фронта прогрессирует. Так, на зеркале диаметром 1,3 м, подвешенном в течение пяти месяцев на ленте, произошла деформация профиля на 50 нм, по истечении четырех месяцев она увеличилась в четыре раза. То же самое происходило с зеркалами телескопов: диаметрами 1,25 м (ЗТЭ, ГАИШ), 1,3 м CA3T-I0, Еюрокан) и 2 м (Таутенберг, ГДР) и 3 м (Ликская, США), внутренние напряжения которых была большими (табл.2.2).

Обобщая, можно сказать, что результаты практических наблюдений за зеркалами не противоречат классической теории упругости применительно к поведению зеркал с различными по силе внутренними напряжениями.

2 САО, БТА (СССР) 6,0 Пирекс "316" 1/4,0 1/10 45,0 16,5 17,0 2,1 4г.бм. [4,6,15з],3 Маунт-Паломар (США) 5,0 Пирекс 1/3,3 1/8 — — 15,0 1,67 7л.Зм. [128,132,142 153,208,210].

4 Им.Королевы Ели заветы (Канада) -4,0 Кварц-стекло 1/2,8 1/6 — 3,0 13,2 1,2 2г.Зм. [82,19б].

9 Им.М. Планка 3,6 Церодур [/3,5 1/7 — — — — — [82,153], (ФРГ) - ст эоится.

10 Е5 0 (Франция) 3,6 Кварц. 1/3,0 1/7 20,0 16,4 1,8 7,2 Зг.Зм. 1 "б,88,128,153, стекло 159,171,191,196, 210], II НАСА, ИКТ 3,15 Ситалл 1/10 — — 10,0 0,9 4м. [88,I53,I94J. (МауноКеа) 12 Ликская (ОПА) 3,0 Пирекс 1/5,0 1/10 .— — 5,8 1,52 4г. [82,128,144, 153].

13 НАСА,БКТ (США) 3,0 Цервит 1/2,2 1/6 — — 1,25 4м. II7,I53,I94j.

14 Мак-Дональд 2,72 Кварц. 1/3,9 1/9 — — 1,46 4,8 6,82,128,(США) стекло V I96J.

18 Патерсон, AFB (США) 2,58 Кварц, стекло 1/4,0 1/8 13,5 — 5,37 1,23 —— 19 Маунт-Вильсон (США) 2,54 Цервит 1/5 1/6 — — 10,62 : 0,61 —■ [88].

20 ! i i Херстмансо Ул/Т им. Ньютона (Англия) 2,5 Пирекс 1/3,0 — 8,85 0,7 [165]. j Проект.из j сервита* j21 ///Ш,Е$А(США) 2,4 Кварц. 1/24 I/I3 — — 3,0 1,92 Зг. [l2,88,I27j(W*lST* стекло, - -- 138Д55,162, ! П0г 8м. 174,195,203, j 212,213]. [138].

6,25 0,65 —5,0 0,79 1г.бм.

10,0 0,4 1г.6м,2,36 1,49 Вдес.— 0,98 Шее.

4,58 0,73 9мес.

3,78 0,85 2г.— — XIX век12[б,82,128, 160,170][б,82,1286,103,128, 161,201].

82].[6].[155,136,199; 136],[88,141,148, 156,157,183].I ![6,128,133].|N■ I 2 3 4 5 б 7 8 9 10 II 1233 Сакроменто 1,6 Кварц, стекло 1/3,0 1/6 5,9 — 2,0 1,28 8м. [19б]. п Т34 Нац.обсерв. (Кмтт-Пик, США) 1,57 Кварц, стекло 1/3,5 1/7 9,6 1,3 1,87 6м. [196J.

35 Новая обсерв. (Флаге таф, США) 1,55 Кварц, стекло 1/3,0 1/5,5 22,о 1,94 1,23 7м. [196],36 Мичиганская обе Университета .1,55 Кварц, стекло 1/3,5 1/6,0 5,3 —— 1,3 1,84 8м. [I96J.(ОНА) [б,128,19б]37 Невал (США) 1,5 Кварц. 1/3,0 1/5 23,8 20,0 1,6 1,86 9м. стекло [88].

38 ИК-коллектор 1,5 Церолду^ 1/3,0 I/I2 13,6 — 15,6 0,144 5м. (гав.о-ва, -• Италия) [гп]. I39 ES0 (Испания, 1,5 Цервит 1/3,0 1/10 — — 3,75 0,6 4м. •франция, Италия) . 40 Тартуская обе. 1,5 Пирекс 1/3,75 1/6 40,5 — 4,6 0,49 1г.2м. [6,34,69].(АЗТЛ2,ЭССР) 1.

1,2 1.87 1,2 1г.6м, М— 6,25 0,36 1г. [215].— 0,62 3,6 9мес. [215].

40,5 28,5 2,7 0,62 9м. [4— — 13,2 0,12 5м. [160]. Алюминий заменен на цер39,5 27,6 1,1 1,5 1г.4м. вит ^Доработано в обсер8,9 7,7 — — — ватории [19б] •— — 12,5 0,12 6м. [i6o].

60 АЗТ-24 (СССР) 1.5 Кварц, стекло 1/4,0 1/10 12,6 29,3 15,0 5,7 12,0 10,5 1.6 1.4 1.2 0,79 0,92 1,11 1г.бм. 1г. 1м 1г.4м. м. г 161 Рефлектор 1,19 Металл — — — ■ — - — ---- 18б0г [74.8IJ.

62 Ласселя Т^рин (Италия) 1,04 Цервит 1/3,0 1/6 — — 1,3 0,83 5м. [146].

63 Спектрограф СП-124 0,9 Пирекс ЛК-5 I/I 1/7 24,5 12,9 1,5 1.2 8м. [б164 КрАО (АСП-14 0,9 Пирекс 1/2,5 1/5 20,5 II 1,5 0,54 7мес. для ЗТШ-2,6) [19б].

2 г.I мес.

2 мес. 1960г.[б![в][152,155 137].[198].по своим свойствам обработчиков и совершенно не удовлетворяло астрономов и конструкторов [l25]. Шея ряд преимуществ перед другими материалами (прозрачность, достаточно большую жесткость в связи с высокой изотропностью (табл.1.1), равномерность по сраба-тываемости при отсутствии других дефектов, влияющих на обработку), стекло могло бы найти свое применение, имей оно ТКДР, близкий к нулю. Но при увеличении ТКЛР возрастает термическое напряжение в стекле при смене температур. Это обстоятельство отодвинуло стекло на последнее место; на смену ему пришли стеклокристаллические материалы: ситалл (за рубежом - сервит и церодур), кварцевое стекло, легированное Тс 0г (за рубежом - ULE ), с ТКЛР, близким к нулю. Если к этому добавить достаточно хорошую прозрачность и равномерность срабатываемости (кроме ситаллов), то станет оправданным и логичным широкое применение этих материалов в крупнейших телескопах мира (табл.2.2). Указанными преимуществами не обладают ситаллы, что затрудняет выбор заготовки и создает элемент неопределенности цри дальнейшей обработке зеркала. При обработке наш зеркал диаметром 2,6 м из ситалла (ЗТШ-2,6, ЗТА-2,6 и АЗТ-20) на финишной стадии изготовления долгое время не могли избавиться от астигматизма - результата нарушения осесимметрии заготовки зеркала, которую невозможно было обнаружить при исследовании непрозрачных ситалловых заготовок. То же самое автором наблюдалось на ситалловом зеркале диаметром 2,0 м на н/п К.Цейсс (ГДР).%Напрашивается вывод, что нельзя использовать заготовки материала для зеркал, если они обработаны по диаметру эксцентрично.Из-за этого в заготовке может присутствовать о'сене симметричная структурная неоднородность и связанная с ней неоднородность модуля Юнга, которая в процессе обработки может проявиться в анизотропии материала и приведет к дополнительной астигматической ошибке (2.4) f (2.5) [б, 39].

Существенным недостатком стеклокристаллических материалов является их неравномерность по срабатыванию, что приводит к локальным ошибкам на оптической поверхности. При исследовании полированной поверхности ситалловых зеркал со значением до А/ = 0,1 было обнаружено, что интерференционные полосы становились разорванными и размытыми по сравнению с интерференционными полосами на такой же стекляннсйповерхности (рис.2.4). Перехода от темного к светлому воспринимались как тонкая свилеобразная сетка. Величина кристаллов (рис.2.5) составляла до 0,08 мкм, что соразмерно с различием высот соседних участков поверхности (0,1 мкм). Рис.2.5 сделан с увеличением 6000х, что позволяет рассмотреть величину отдельных кристаллов, равномерность их распределения. После травления полированной поверхности 1%-шаи раствором плавиковой кислоты (HF) в течение 10 с. структура кристаллов принимает более рельефный вид (рис.2.6). На некоторых заготовках ситалла структура имела несколько иной вид - (рис.2.7) раковинообразный, с микротрещинами шириной до 0,25 мкм. Было обнаружено, что качество полирования определяется крупноформатностью и равномерностью кристаллической структуры [l66]. При этом в процессе полирования отдельные кристаллы в зависимости от их ориентации и твердости оказывают полировальнику различное сопротивление, что приводит к неравномерности срабатывания материала на поверхности и локальным ошибкам. Наглядно это обнаруживается, когда производится ретушь асферической поверхности малым полировальником, который, перемещаясь равномерно, с хорошим притиром, в некоторых местах начинает легко проскальзывать.

Анализируя результаты, полученные на ситалловых зеркалах диаметрами 0,52 м (АЗТ-28), 0,98 м, 1,5 м U3T-I2 И 20), 2,6 м» *<ЗТШ-2,6) и ряде других зеркал, мы обнаружили, что основные ошибки формы оптической поверхности при всех методах обработки возниРис.2.4. Интерференционная полоса при 600х увеличении. Различие высот до 0,1мкм.

Рис,2,5, Изображение кристаллов стекло-кристаллической массы. Величина кристаллов от 0,06 до 1,0мкм. Полированная поверхность, травленная 1% раствором HF в течении Юсек.

Рис,2.6. Изображение структуры ситалла при 8000х увеличении.

Вши одаше крошш, гоода в шишом от одо»ентации и твёрдости оказывают полирующим средствам различное сопротивление!Рис,2.7. Изображение отдельного участка полированной поверхности ситалла при 8000хувелкчении, Различим раковинообразный характер поверхности, видны трещины материала шириной до 0,25мкм,кают от качества материала и в частности от свойств его структуры, которая имеет четко выраженный локальный характер. Причем влияние на качество поверхности зеркала свойств структуры при обработке зеркал обнаруживается при достижении качества оптической поверхности 0,1 мкм и точнее, т.е. величины соизмеримой разности высот соседних участков поверхности с различно ориентированными кристаллами.

Для подтверждения этого явления нами обрабатывалась заготовка зеркала диаметром 0,98 м из ситалла 00-II5M в течение 208 часов. Полировальник при обработке не подрезался, режимы нешенялись, т.е. материал искусственно не коррегировался. Известно, что основными свойствами полировальника-притира являются тенденции к достижению равномерности срабатываемости и повышению степени контакта между трущимися поверхностями [ 22 ], а также тенденции к саморегулированию - притир реагирует на местные ослабления контакта между поверхностями изделия и инструмента, а также наеотклонения от равномерности распределения износа. В результате этого эксперимента на поверхности появились локальные ошибки, которые при дальнейшей обработке не менялись - стабилизировались. Таким образом выявляется структурная неоднородность ситалла.

Известно, что равномерность и скорость срабатывания силикатных стекол зависит от агрессивности среда и ее химического состава. Эта факторы либо облегчают, либо затрудняют обработку поверхности зеркал, в зависимости от химической устойчивости, толщины и пористости поверхностного слоя [23, 29, 30]. Что касается свойств стек-локристаллических масс, ставших известными в последние года, то срабатываемость зависит не только от химического состава материала, а прежде всего от величины и формы кристаллического зерна и от однородности структуры материала. Кристаллическая структура естественных поверхностей излома в общем случае не распознаваема,она может быть обнаружена лишь на полированных поверхностях в качестве рельефной структуры, на обоих же видах поверхностей она может быть сделана видимой с помощью кратковременного травления сильно разбавленным водным раствором кислоты. Снимки (рис.2.6, 2.7) этих поверхностей, полученные с помощью электронного микроскопа, представляют данные о форме кристаллов, их статистическом распределении, об остаточной невыкристаллизованной фазе стекла, о величине и плотности распределения трещин и щелей материала,имеющего минимальную прочность. В зависимости от кристаллохимических особенностей и характера химических связей между атомами, входящими в состав комплексов материала, можно выделить несколько случаев их взаимодействия. Наличие резкоразнотипных структурных комплексов в стеклообразующем расплаве уже само по себе предопределяет возникновение химической дифференциации, проявлением которой может служить образование неоднородностей флуктуационного происхождения (тепловые, структурные и надкритические) [во].

В связи с этой особенностью структурной неоднородности ситаллов приходится производить дополнительную локальную ретушь поверхности, которая весьма трудоемка и не всегда приводит к положительным результатам, что ограничивает возможности применения ситаллов.

Срабатываемость кварцевого стекла равномерна, и у нас не встречалось ни одного случая появления локальных ошибок на поверхности из-за структурной неоднородности. Это объясняется тем, что слоистая неоднородность плавленного кварца имеет параллельное расположение слоев [l2, 38], прерывистое, не имеющее четких границ, что не может привести к неравномерной срабатываемости материала вдоль обрабатываемой зоны. Локальных ошибок не наблюдается, а исправление зональных ошибок не представляет трудности технологической обработки и может быть отнесено к обычной корректировке режимов обработки изменением числа оборотов шпинделя и каретки и подрезкойпрофиля полировальника без применения специальных видов ретуши.

При обработке кварцевых зеркал диаметрами 3,6 м (ES 0,Франция) [ 159], 4,0 м (Китт-ПИК, США) [2Ю], 2,72 м (Мак Дональд, США) [19б], 1,15 м U3T-24, СССР) и др. совершенно не применялась локальная ретушь, однако все эти зеркала имеют высокое качество оптической поверхности (табл.2.2). Исследования показали, что кварцевое стекло, имеющее простой химический состав, является одним из самых сложных по своей природе стекол; свойства его зависят от специфики технологии наллавления. Установлено, что увеличение микротвердости зависит от оптимальной степени уплотнения кварцевого стекла, от более регулярной структурной неоднородности по зонам и от большего температурного коэффициента модуля Юнга кварцевого стекла по сравнению с модулем Юнга прочих стекол [lI2].

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1 «Абсолютная величина двойного лучепреломления в материале для астрозеркал должна быть лимитирована диапазоном 15.45 нм/см (0,09.1,4 МПа).

2. Наличие в материале зеркала осенесимметричной структурной неоднородности и связанной с ней неоднородности модуля Юнга проявляется в анизотропии при обработке материала и приводит к астигматической ошибке. Для исключения Появления этой ошибки заготовка зеркала должна иметь неравномерность распределения двойного лучепреломления, не превышающую 25.30$.

3. Кварцевое стекло может быть рекомендовано как оптимальный материал для точных астрозеркал по всем физикохимическим свойствам. Ситаллы - непрозрачный материал, нестабильный во времени [87], а размеры астрозеркал из ситалла пока ограничены из-за несовершенства его производства.

2.2. Влияние свилей, включений, пузырей и других механических дефектов в заготовке зеркала на качество его поверхностиВлияние свилей на качество поверхности зеркала велико, поэтому при выборе заготовки необходимо произвести тщательное исследование расположения свилей, величины их двойного лучепреломления относительно всей массы диска и направленности потоков свилей* В периодической литературе [б, 39] уже сообщалось о влиянии потока свилей на качество поверхности точных зеркал. Результаты исследований обрабатываемых поверхностей зеркал из различных материалов подтвердили правильность выводов о влиянии направленных потоков свилей, всегда приводящих к астигматической ошибке на поверхности, исправление которой весьма трудоемко и не всегда успешно.

Эта закономерность нами наблюдалась, например, на зеркалах с однородностью по двойному лучепреломлению 16,7$ - на заготовке диаметром 1,3 м (АЗТ-И, СССР), 10,8$ - на заготовке диаметром 1,5 м, где имелся направленный поток свилей (рис.2.8; 2.9). Астигматизм проявился при ошибках профиля 0,06.0,08 мкм у первого зеркала и 0,1 мкм - у второго. Поскольку наличие свилей неизбежно, отметим, что наиболее предпочтительнее их расположение в заготовке - хаотическое или концентрическое. Это в значительной степени усредняет величину двойного лучепреломления во всей массе материала [39]. Особенно это следует учитывать при выборе заготовок из ситалла, в которых при просмотре в поляризованном свете всегда можно зафиксировать наличие неоднородностей, проявляющихся в виде структурного двойного лучепреломления, расположенного полосами; направление его совпадает с направлением свилей [б, 39].

Следует остановиться еще на одном обстоятельстве, которое играет немаловажную роль, - на влиянии свилей в зеркалах с малыми напряжениями 1ДО 0,09 МПа). Исследовались зеркала с потоками свилей, пронизывающими заготовку. В процессе обработки появился астигмаРис.И,8. Расположение потока свилей в заготовке зеркала АЗТ-11.

Рис.2,9. Расположение потока свилей в заготовке АЗТ-12тизм. Попытки исправления его различными технологическими приемами не увенчались успехом. Зеркало исследовалось в вертикальном положении, когда оптическая ось его горизонтальна; при разворотах зеркала вокруг оптической оси наблюдался не только разворот оси астигматизма, но и изменение его величины. На нескольких зеркалах было найдено такое положение, когда астигматизм почти исчез, а на одном из зеркал стал равным нулю. При наблюдении за положением свили было обнаружено, что максимальное значение астигматизма возникло при расположении свили или потоков их, направленных вертикально вверх, а при горизонтальном расположении это значение становилось меньше или достигало нуля. Такие наблюдения проводились нами на зеркалах телескопов АЗТ-8, A3T-I4, A3T-I6, на главном зеркале спектрографа диаметром 2,0 м для ЕГА и были зафиксированы на других зеркалах диаметром до 1,0 м, Эта ошибка может быть устранена с помощью средств, способствующих усреднению значений модуля Юнга по различным направлениям.

Некоторые из этих зеркал были переотожжены, например АЗТ-8 (два зеркала) и A3T-I6, до значений внутреннего напряжения соответственно 0,7, 0,8 и 0,7 МПа, После вторичной обработки зеркал астигматическая ошибка ни у одного из них не наблюдалась.

Несколько иное действие оказывают одиночные свили. Исследования, проведенные с зеркалами диаметрами 1,15 м (АЗТ-24), 1,5 м (АСП-14, спектрограф к ЗТШ-2,6), 2,0 м (Спектрограф ЕГА) и др., в которых наблюдались одиночные свили, показали, что от ориентации свили также зависит качество оптической поверхности зеркала.

Автором исследовались зеркала в вертикальном положении, разгруженные на ленте или в штатной оправе телескопа. Вновь было обнаружено, что вертикально расположенная свиль дает большую ошибку, чем та же свиль, расположенная горизонтально. Практически при горизонтальном расположении свили дифракционная картина изображения искусствеиной звезды не показала никаких отступлений» Повторный переотжиг заготовки зеркала с последующей обработкой картину не изменил.

Рассмотрим влияние одиночной свили с точки зрения теории упругости.

Рис.2,10. Деформация оптической поверхности от одиночной свили внутри материала зеркала.

Из <.2.9) видно, что напряжение б^ при горизонтальном расположении свили равно нулю и влияние свили будет минимальным, что подтверждается наблюдениями на вышеуказанных зеркалах [7].

Что касается грубых свилей или их потоков, выходящих на поверхность, то они недопустимы, так как в этих заготовках свили имеют значительные отступления по двойному лучепреломлению относительно всей массы диска. Свиль не только будет деформировать профиль поверхности при температурных перепадах на протяжении всей службы зеркала, но и не даст возможности добиться качества поверхности. Это можно объяснить следующим явлением, которое происходит в процессе полирования. В результате трения инструмента с поверхностью зеркала происходит ее нагрев; возникающие при этом температурные деформации (.вследствие различия величины внутренних напряжений) приведут к неравномерному срабатыванию материала с поверхности. Шсле отстоя на поверхности зеркала всегда будет наблюдаться локальная ошибка, расположенная в районе этой свили. Грубые свили, расположенные близко к поверхности, нужно тщательно исследовать с точки зрения разницы внутренних напряжений свили и материала. Такие свили оказывают влияние при обработке зеркала на окончательной стадии полирования, когда профиль поверхности имеет ошибку, не превышающую 0,05.0,1 мкм. Характерно в этом отношении у нас проявили себя зеркала диаметром 2,6 м (ЗТА-2,6), контрольное зеркало диаметром 2,6 м для НГА, главное зеркало ЕГА и ряд других зеркал диаметрами 0,98, 1,0, 1,5 м.

На рис.2.II изображена теневая картина Фуко поверхности главного зеркала ЕГА на стадии обработки, когда начали проявляться дефекты материала. Такая же картина влияния свили, выходящей на поверхность зеркала, наблюдалась и на трехметровом зеркале Ликской обсерватории (США) [l44].

Существенным пороком любого материала является пузырность.0соРис.2,11. Теневая картина главного зеркала БТА до ретуши в сопоставлении с расположением грубых потоков свилей в материале заготовки.

Примечание: локальные ошибки от вставок во внимание не принимать.бое влияние на качество оптической поверхности оказывают вскрывшиеся пузыри у асферических зеркал. Влияние вскрывшихся пузырей И механических дефектов на поверхности зеркала можно объединить и рассматривать как явление располировок.

Наличие на рабочей поверхности зеркала углублений в виде вскрывшихся пузырей, трещин, вставок Спробок/, выходящих на поверхность, камней и шлир является очагом больших или малых располировок, в зависимости от величины и характера дефекта. Полость указанного дефекта заполняется полиритоы, которой спрессовывается со шламом стекла и смолы и становится дополнительным питателем полирующей суспензии в области расположения этого дефекта. Таким образом, в этом месте возникает дополнительное полирование,и съем материала пропорционально увеличивается в зависимости от площади дефекта. Б мировой практике известны зеркала с указанными здесь дефектами, весьма усложнившими обработку и снизившими качество поверхности [43, 144].

Особенно наглядно это проявилось на зеркале диаметром 2,6 м ^ЗТА-2,6), на поверхности которого вскрылось свыше 800 пузырей. Каждый пузырь в отдельности и все они в сумме на качество поверхности не влияли, но располировки от каждого из них накладывались друг на друга и в суше деформировали волновой фронт, что и зафиксировано на фотографии теневой картины (рис.2.12).

Автором опробовались и исследовались различные методы по исключению располировок от вскрывшихся пузырей. Вскрывшиеся полости заполнялись эркадоном tзубной цемент), мелким порошком стекла, смешанным с эпоксидной смолой в различных соотношениях и с различными наполнителями, однако ни один из этих приемов не дал положительных результатов. Практиковавшаяся засверловка пузырей конической или сферической формы также не была эффективной, особенно при больших количествах вскрывшихся пузырей. Проведенные экспериментыРис.2.12. Теневая картина главного зеркала ЗТА-2,6 с дефектами от вскрывшихся на поверхности пузырей.^J нерабочая зона зеркала, располировка от вставки.блик от корректора.

Рис,2,13. Теневая картина главного зеркала диаметром 3,6м (Е SO) с располировкой от вставки.и исследования показали, что засверловка пузыря цилиндрическим сверлом на глубину, равную диаметру засверловки с фаской 0,2.,0,3 мм (заполированной) к располировке на поверхности в этом случае не приводит, Эрот эксперимент с&л проведен на целом ряде зеркал, и результат во всех случаях повторился. Так, на поверхности сплюснутого сфероида диаметром 0,95 м (спектрограф ЕГА) постоянно, после целой серий перешлифовывания вскрывалось большое количество пузырей.После засверловки цилиндрическим сверлом всех пузырей, кроме одного, ни один из них не дал располировки, а оставленный контрольный пузырь дал располировку.

Причиной располировок являются заколы от механических повреждений, камни, включения и поверхностные дефекты при отливке заготовки или ее наплавлении. Обычно выбирая рабочую сторону зеркала, стремятся к тому, чтобы эти дефекты находились с тыльной стороны, однако в мировой практике известны вынужденные случай обработки оптической поверхности с той стороны, где имеют место указанные дефекты (например, трехметровое Ликское зеркало (США),зеркало диаметром 3,6 м (Е£0, Франция), 6-метровое зеркало (ЕГА, СССР) и др,известные зеркала).При этой обработка значительно усложнилась, и снизилось качество поверхности астрозеркал. Лучшего качества оптической поверхности добились французские специалисты на кварцевом зеркале диаметром 3,6 м, где на рабочей поверхности имелся дефект (каверна) размером 175 мм. Это место на поверхности обработали под сферу, и в углубление заделали вставку с зазором 0,01 мм, т.е. шов практически отсутствовал и располировка не имела места [l39]. На рис.2,13 приведена теневая картина поверхности этого зеркала, где присутствия этого дефекта практически не наблюдается, На рис.2,14 отчетливо видны располировки пяти вставок размерами 240, 260, 450 И 560 мм (двойная) на зеркале ЕГА, Большая площадь вставок на 6-метровом зеркале и нелучшее качество их заделки не только усложнили процесс полирования оптической поверхности, но и уменьшили полезную отражающую поверхность зеркала в целом, несмотря на то, что материал вставок был подобран одной плавки и отжига.

Многократные перепшифовывания и переполировывания поверхности зеркала не позволяли сократить общую площадь располировок от этих вставок менее 25,.30$ от всей площади зеркала. Задача осложнялась еще и тем, что из пяти вставок только одна не "дашала" при движении полировальника, остальные раскачивались в диапазоне 1,5.4,0 мкм в направлении нормали к поверхности. Подвижность вставок объясняется тем, что при полировании происходит сильный присос полировальника к поверхности зеркала (нормальное условие полирования), при выходе полировальника из области вставки нагрузка на вставку менялась, поэтому происходило систематическое ее расшатывание. Образовавшиеся трещины в зубном цементе-фосфате,на который были посажены все вставки, пришлось заполнить клеем ОК-72 ФК, чтобы предотвратить проникновение вода с полиритом в глубь трещин. Однако это не предотвратило подвижность вставок.

Автором было проделано 15 различных экспериментов с целью исключения или уменьшения располировок, из них только один дал положительный результат. Вокруг каждой вставки была создана так называемая кольцевая блокада. Трубчатым сверлом была нанесена замкнутая канавка шириной 5,0 мм и глубиной от 3,0 до 6,0 мм вокруг каждой вставки. Таким образом, излишний полирит, скопившийся в канавках вставки, распространяясь от нее, доходил до кольцевой блокада и проваливался в ее углубление. Этот способ позволил уменьшить площадь располировок до 9,0% (рис.2.14), Такая потеря рабочей поверхности зеркала значительна, если учесть, что затраты на создание всего комплекса телескопа должны окупиться, то становится очевидным значение качества выбранного материала для зеркалаРис,2.14. Располировки от вставок на поверхности главного зеркала БТА.с точки зрения экономики. Аналогичный случай наблюдался при изготовлении зеркал диаметром 2,6 м (ЗТШ-2,6 и ЗТА-2,6). Затраты на изготовление зеркала диаметром 6,0 м составили 7,5 млн.руб,, а одного зеркала диаметром 2,6 м - 2,8 млн.руб. Отсюда вывод - необходимо всегда учитывать наличие всех дефектов материала зеркала, так как это окупится и по затратам и по времени.

Таким образом, пузыри и другие механические дефекты на рабочей поверхности Зеркала осложняют его обработку, значительно увеличивают трудоемкость обработки и снижают качество оптической поверхности.

Влияние одиночной свили в материале южно исключить положением зеркала в оправе, когда свиль находится в горизонтальном положении.

Заготовка астрозеркала не должна иметь направленного потока свилей, которые приводят к астигматической ошибке. Если имеет место поток свилей, то он должен быть концентричен относительно оптической оси или должен располагаться хаотично во всей массе заготовки [б, зэ],НАГрубые свили, выходящие рабочую поверхность осложняют процесс обработки зеркала и увеличивают его трудоемкость. Рабочую поверхность необходимо выбирать без вышеуказанных дефектов.

2.3. Тепловой коэффициент линейного расширения (ТКЛР)Материалы для современных астрозеркал с нулевым ТКЛР - ситалл, титаносиликатное кварцевое стекло (за рубежом; - сервит, церодури IJLEh (рис.I.I), близки к совершенству. В обычных эксплуатаци-* *о иных условиях и в производственных в процессе обработки температурные искажения поверхности таких материалов пренебрежимо малы, хотя остается существенным возможное тепловое влияние массивного главного зеркала.

Для практического использования оптических систем, подвергающихся влиянию температурных изменений, важны два фактора:- температурное влияние окружающей среды, выражающееся в том, что через некоторое время происходит локально стационарное однородное нагревание всех элементов зеркала;- возникновение температурных градиентов вместо однородного распределения температуры вследствие стационарного температурного равновесия*При наличии хотя и незначительного ТКЛР в указанных материалах И неоднородности нагрева возникают термические напряжения. Эти напряжения вызывают дополнительное двойное лучепреломление и, как следствие, - дополнительные волновые аберрации, которые приводят к волновому возмущению при высоких температурных градиентах. Эти явления становятся ощутимыми только тогда, когда температурные градиенты достигнут значений, которые не предполагаются для оптических систем формирования изображения [бб].

Аналогичная картина нами наблюдалась и на других стеклянных зеркалах, на кварцевых и ситалловых были замечены отдельные случаи краевого эффекта. Так, при изготовлении зеркала диаметром 1,15 м из кварцевого стекла, картина "заваленного" низа и "поднятого" верха была заметна лишь при ошибках на поверхности 0,1 мкм, а на зеркалах из ситалла диаметрами 0,98, 1,3 и 1,5 м та же самая картина наблюдалась при меньших ошибках поверхности 0,04 мкм.

Неравномерный прогрев зеркала является одной из причин появления дополнительных напряжений в материале. Последствия таких температурных напряжений следует учитывать во многих видах инженерных расчетов.

Допустим, мы имеем зеркало диаметром Д = 2 г из материала с ТКЛР сС Градиент температур! такого зеркала (по его диаметру) не постоянен и изменяется от Т/ до [ 7],Нас интересует деформация поверхности данного зеркала на любой его зоне в зависимости от разницы температур по этим зонам. Немаловажное значение это имеет при технологических и окончательных исследованиях поверхности зеркала, когда оно находится в вертикальном положении и от градиента температур трудно избавиться.

Согласно теории упругости по распределению температур, симметрично относительно центра круглого диска [из], имеем выражение для напряженийС/ Тг tdz). <2-10>О о"Если материал зеркала находится в плоском напряженном состоянии в пределах упругости, то вызванная временным двойным лучепреломлением относительная линейная разность хода между максимальным и минимальным двойным лучепреломлением, возникающим от температурного градиента Т вызовет деформацию поверхности любой зоны Z зеркала: ? ?tr=oL(i^)HjT{zd7-^ j % zdz).о оБ процессе изготовления и технологического контроля астрозеркала с помощью зависимости (2.II) можно решать конкретную задачу разделения ошибок поверхности зеркала на ошибки от обработки и ошибки, вызванные температурным градиентом.

С решением этой задачи приходится иметь дело при окончательной доводке поверхности зеркала, очень часто ее контролируя, когда вся масса зеркала не успевает прогреться от трения полировальника Я имеет место только поверхностная температурная деформация. Измерив общую величину ошибки определенной зоны поверхности зеркала и определив по (2.II) температурную деформацию Ит » можно не производя отстоя по разнице ошибок задавать последующий режимг обработки этой зоны зеркала. Продолжать работу без отстоя зеркала можно всегда, если суммарная ошибка зоны больше расчетной температурной деформаций. При изготовлении нами главного зеркала ЕГА эта закономерность с успехом применялась. Большие неприятности доставила крайняя зона пятиметрового зеркала для Маунт-Паломар. Сопоставляя результаты исследований американских ученых и исследований, проведенных автором на зеркале ЕГА диаметром 6,0 м,наблюдается совершенно одинаковая картина для края зеркала [l42j. Разница была только в том, что ширина крайней зоны у 6-метрового зеркала, подверженная изменениям от воздействия температуры, составляла 600-650 мм, а у 5-метрового - 400-500 мм. Характерно,что у того и у другого зеркала край при изменении температуры менял свой профиль быстрее, чем центральная часть зеркала и величина отступлений профиля составляла 2-4 мкм.

Для поддержания постоянной температуры, для быстро меняющего свой профиль край у стеклянных зеркал теплоизолируют, а с задней стороны 5-метрового зеркала еще существует система вентиляции из 12 вентиляторов [l25].

Зная характер изменения и приблизительную величину отступлений профиля поверхности края зеркала, можно оставить плюсовую ошибку в цехе и снять приподнятость в обсерватории по усредненной температуре места. Такие операции практикуются, но они весьма трудоемки и рискованы.

Таким образом, стеклянные зеркала по свойствам ТКЛР не соответ ствуют современным требованиям астрофизических исследований, а в качестве основных материалов остаются кварцевое стекло и ситалл.

При больших габаритах зеркала, если материал заготовки имеет отличный от нуля ТКЛР, можно сократить время отстоя при количественной оценке ошибок оптической поверхности, воспользовавшись зависимостью (2.II).мает околоочевидно, что применение новых материа- 82 2.4. Коэффициент "весомости" материалов для астрозеркалДействующий ассортимент материалов для астрозеркал состоит из пирекса, кварцевого стекла, кварцевого стекла, легированного 7iOz разновидностей ситаллов и др. С рис.1.1, табл.1.1). Зеркала, изготовленные из этих материалов, имеют отличные друг от друта размеры площадей оптических поверхностей и их качество.Оценочный параметр - добротность [128] - не может служить критерием при выборе нужного материала, так как он отражает качественность зеркала, но не учитывает, какую долю в это качество внес материал, несмотря на то, что понятие добротность само по себе достаточно емко, но не однозначно Срис.2.15). Поэтому необходимо обратиться к множественной линейной регрессионной модели:где XI считаются фиксированными и для любого набора Xi значения распределились по нормальному закону с постоянным средним квадратичным отклонением [37]. Увеличив сложность математической модели и задавшись рядом дискретных значений ее коэффициентов, можно составить полный подбор всех возможных вариантов модели и найти единственную оптимальную математическую модель, наилучшим образом решающую поставленную задачу.

Из-за допущенных ошибок в выборе варианта разгрузок при изготовлении зеркал диаметрами 5,0 м (Маунт-Паломар, США), 4,0 м (Китт-Пик, СМ), [125], 2,6 м (КрАО, СССР), 1,2 м (ГАИШ, СССР) и др.пришлось дорабатывать оптическую поверхность в обсерватории, что было сопряжено с большими трудностями. Если учесть, что это всегда связано с температурными перепадами и климатическими особенностями месторасположения телескопа, то станет вполне очевидным актуальность поднимаемого вопроса. Работа по доводке поверхности зеркала в обсерватории нами была выполнена на зеркале диаметром 1,2 м (ЗТЭ-1, КрАО, ГАИШ). Затраты, ушедшие на доработку зеркала в обсерватории, превзошли затраты на изготовление аналогичного зеркала в производственных условиях в полтора раза.

Автором в связи с этим были проведаны тщательные исследования и конкретные мероприятия с тем, чтобы изображение от поверхности зеркала в телескопе било бы таким же, каким оно получено в оптическом цехе.

Известно, что прогибы большого зеркала под действием его собственной массы так велики, что механизм разгрузки должен рассматриваться как составная часть системы зеркала и инструмента £74, 81, 14э], поэтому никакие испытания зеркала не являются показательными, кроме тех, при которых система опор функционирует таким же образом и в таком же диапазоне положений, как и в рабочих условиях. В связи с этим большинство крупнейших зеркал мира изготавливалось в системе - штатная оправа плюс технологическая (например, зеркала диаметрами 6,0 м (ЕГА, СССР), 4,0 м (Китт-Пик,США),; 3,8 м (Китт-Пик, США), 1,8 м (Падуи-Асьяго, Италия), 1,5 м U3T-2C), СССР), 1,15 м (АЗТ-24, СССР) И др.) [125].

Отечественное телескопостроение не располагало до настоящего времени материалами по расчету оптимальной разгрузки главного зеркала. Впервые были сделаны такие попытки в 1957 г. при проектировании телескопа ЗТШ-2,6 и в 1962-1963 гг. при проектировании ЕГА и A3T-I6 с зеркалами диаметрами 6,0 И 1,2 м.

В работах [104, 105] дана методика расчета оптимальных значений радиусов разгрузки с переменной и постоянной толщиной, с отверстием и без отверстия в центре и определен размах деформаций поверхности, не превышающих допустимого значения (0,01.0,035мкм).

Чтобы устранить большие деформации отражающей поверхности зеркала от влияния торцевой разгрузки при обработке и дополнительной массы инструмента с переменным удельным давлением на поверхность, нами был применен способ специальной технологической разгрузки,который осуществлял дискретную систему равных сил, распределенных на ряде разгрузочных концентрических окружностей. Вопрос о выборе необходимого количества разгрузочных окружностей при оптимальных радиусах решается сопоставлением допустимого прогиба зеркала и результатов расчета. Если при ГП окружностях опирания размах деформаций превышает допуск, то принимается /77+1 число окружностей, которые также проверяются, Эта методика была применена к расчету оптимальных параметров разгрузки главных зеркал A2T-II, A3T-I2, A3T-I6, АЗТ-20, АЗТ-24 и ЕГА.

Результаты исследований этих систем разгрузки подтвердили правильность теоретических выкладок. Причем нами было замечено, что незначительное изменение толщины главного зеркала при том же диаметре влияет на качество оптической поверхности. По мере утоньшения зеркала оно становится все более подверженным особому виду гнутия, сообщащему поверхности форму конуса и накладывающемуся на прогибы между точками опоры. Ториоидальный момент сил, вызывающий это конусное гнутие, возникает вследствие ошибок в величине и местах приложения сил, действующих со стороны разгрузочных опор, а также вследствие нежелательного взаимодействия осевых и радиальных усилий и неверного расположения жестких опор, задающих положение зеркала. Поэтому, чтобы избежать гнутия, необходимо предусмотреть ряд мер при проектировании и изготовлении, а также при установке жестких опор в системе со штатной оправой. Так,при обработке у нас на технологической разгрузке главных зеркал телескопа АЗТ-24 01,15 м из кварцевого стекла одно из них было изготовлено тоньше на 1,7 см, при этом отклонение оптической поверхности каждого из зеркал не превышало л/ = 0,2. При установке этих зеркал в оправу было обнаружено, что зеркало с номинальной толщиной качественно не изменилось, а более тонкое деформировалось до л/ =1,0. То же самое цроизошло на ИК-телзескопе с главным зеркалом диаметром 3,8 м из сервита (Мауна-Кеа, Англия), когда из-за изменения толщины зеркала с 33,0 см до 29,2 см пришлось пересчитывать и переделывать систему разгрузки [88].

Из (I.I) видно, что прогиб зеркала от собственной массы возможно компенсировать путем применения специальных разгрузочных устройств, распределяющих его массу на ряд опорных точек, так называемых торцевых и радиальных разгрузок, обеспечивающих достигнутое обработкой качество оптической поверхности во всех положениях зеркала.

Разгрузка зеркала диаметром 6,0 м осуществлялась с помощью оригинальных опор рычажного типа, расположенных по четырем окружностям. Б отличие от разгрузки 5-метрового паломарского зеркала, где применены шарниры на подшипниках качения, были разработаны рычажные механизмы разгрузки с пружинными шарнирами, что позволило существенно уменьшить потери на трение и тем самым увеличить чувствительность разгрузки. Чувствительность механизмов разгрузки зеркала диаметром 6,0 м не хуже 0,1$ [5б]. Зеркало как бы плавает в оправе, и его отражающая поверхность сохраняет свою форму при всех положениях с высокой степенью точности. Расчетный размах прогиба поверхности зеркала не превышает 0,01.0,035 мкм [4].

Каждай механизм разгрузки ЕГА совмещает торцевую и радиальную:< разгрузки. В промежуточных положениях работают обе группы механизмов, перераспределяя нагрузку в зависимости от косинуса угла2 трубы телескопа.

Применение пшифовальников и полировальников массой до 13 тонн на 6-метровом зеркале создавало дополнительную нагрузку на штатные механизмы разгрузки, к тому же эта нагрузка носила динамический характер в зависимости от режимов обработки - скорости вращения зеркала, числа двойных ходов каретки станка, реверса шпинделя и величины переменного удельного давления инструмента при выходе его на край зеркала, т.е. площади его покрытия и т.д.

Все эти технологические факторы вносили дополнительные сложности в использовании штатной разгрузки при обработке поверхности зеркала.

Учитывая все эти обстоятельства, необходимо провести исследования степени влияния разгрузки для всего арсенала применяемых зеркал. Зеркало должно функционировать в среде с нулевым g для космоса и во всех положениях оси - для наземных телескопов, а также выдерживать дополнительные температурные флуктуации. В связи с этим возникает необходимость проектирования и изготовления такой конструкции системы опор штатных и технологических,чтобы зеркало функционировало на дифракционном пределе при всевозможных условиях эксплуатации.

Все это вносит дополнительные условия при использовании штатной разгрузки при обработке оптической поверхности зеркала. Автором был проведен целый комплекс исследований влияния штатной и технологической разгрузок при обработке астрозеркал, чтобы точность инадежность анализа соответствовали всем требованиям, предъявляемым к оптической поверхности,В результате многолетних исследований больших зеркал можно объяснить с помощью теории упругости [из] влияние внутренних напряжений в материале на жесткость, обусловленную формой. После установления количественных отношений между внутренними и внешними напряжениями (2,7), оказалось, что результаты анализа оптических явлений, обусловленных напряжением, можно легко объяснить, в то время как разъяснение влияния внутреннего напряжения на изменение формы требует значительного расширения теории с учетом независимого от времени нелинейного эффекта.

С^ и Су- главные напряжения, Go - внутреннее напряжение в центре, j - полярный угол по отношению к вертикалу.ки не являются однородными телами, так как внешние поверхности остывают раньше, чем внутренняя часть массы.

Для рассмотрения влияния краевого напряжения в краевой области диска при установке его в вертикальное положение использушся уравнения (3.14), (3.15) и (3.16) и с помощью вычислений оцениваются главные напряжения. Воздействие внешних напряжений, направленных в глубину диска в районе точки опоры, более заметно при малонапряженных дисках, чем при сильнонапряженных (рис.3.26)? Обобщая, можно сказать, что классическая теория упругости с точкиРис»3»3» Картина недеформированного чёрного "креста" в заготовке зеркала АЗТ-24.

См. табл. 2.2, пункт 60, третье зеркало.*зрения поведения дисков с различными по силе внутренними напряжениями не противоречит наблюдаемым фактом на практике, С другой стороны, теория упругости, как уже упоминалось, не в состоянии объяснить того факта, что более напряженные диски более прочны с точки зрения изменения формы и они гарантируют лучшее качество изображения,"Подтверждением вышеизложенной теории может служит тот факт,' что напряжение в пределах 45 нм/см и дебаланс в 25-30 кг, в 6-метровом зеркале привели к дополнительным производственным затратам. Зеркало пришлось снимать со станка, демонтировать 12 механизмов разгрузки, провести полный перерасчет всей системы, что в конечном результате дало изменение нагрузки на каждый рычаг в среднем 2,5-3,0 кг. Когда не полностью откачали масло из сильфонной системы, которая действовала только при торцевой разгрузке зеркала, при вертикальном положении этого зеркала создалось незначительное давление в некоторых сильфонах на тыльную часть поверхности зеркала, в результате чего рабочая поверхность деформировалась.

Таким образом, во всех случаях необходимость в разработке дополнительной технологической разгрузки возникает для крупных зеркал, когда внешние напряжения достигают величины внутренних напряжений и необходимо определять предельные значения нагрузки обрабатывающего инструмента на поверхность зеркала.

3.2. Деформация оптической поверхности на жестких опорахПятиметровое паломарское зеркало (США) изготавливалось в штатной оправе с дополнительными технологическими жесткими опорами. При обработке 6-метрового зеркала (СССР) необходимо было использовать опыт мировой практики создания крупных зеркал, поэтому нами были проведены эксперименты на макете и на зеркале диаметром 6,0 м по исследованию влияния жестких технологических опор на качество оптической поверхности.

Жесткие опоры, выполненные в виде силушновых фланцев-цилиндров (рис,3.4) диаметром 175 мм в количестве 60 штук, одним концом закреплялись к корпусу штатной оправы, другим, проточенным по радиусу, равному радиусу тыльной стороны зеркала, сопрягались с ней. Радиусная поверхность каждой опоры заливалась герметиком УТ-32, а зеркало тыльной стороной приводилось в соприкосновение с герметиком на всех 60 опорах, В таком состоянии зеркало находилось до полной полимеризации герметика. Толщина герметика составляла в среднем 5,0 мм, зазор 1,0 мм плюс осадка 0,45 мм между герметиком и тыльной поверхностью зеркала. Зазор, создаваемый после вывешивания зеркала на торцевых механизмах разгрузки, обеспечивал свободный ход зеркала от воздействия веса обрабатывающего инструмента в диапазоне 1,5 мм. Эти данные были получены после многократных экспериментов, проведенных на одиночной опоре, на которой имитировалась нагрузка с удельным давлением 0,09 МПа, чтобы найти оптимальную величину усадки герметика под нагрузкой и достаточно приемлемую жесткость состава герметика. Нами было найдено весовое содержание герметика УТ-32, обеспечивающее всем параметрам осадку в пределах 0,3-0,4 мм. На 100 г одной заливки опоры: пасты У-34 № 9 - 12 г, перекиси марганца - 7 г и дифинилгуанидина - 0,8 г. Усадка герметика после застывания составила 1,5 мм, а осадка под нагрузкой - 0,45 мм.

Этот состав герметика при проведении данного эксперимента позволил в дальнейшем использовать его при технологических операциях и в конструкциях телескопов на других зеркалах как для разгрузки, так и для крепления оптики U3T-I9, АЗТ-20, АЗТ-24).

Разработанный вариант разгрузки зеркала на жестких опорах имел преимущество перед американским в том, что выравнивание высоты опор разгрузок создавало равномерность распределения реакций поОПРАВА \ГЛЕСКОПА10СЛ1Рис.3.4. Схема расположения жёстких опор в штатной оправе главного зеркала ВТА.всей поверхности зеркала, в то время как у 5-метрового зеркала резиновые прокладки этой разновысотности и равномерности не обеспечивали.

Так как измерялась несимметричная ошибка любой зоны поверхности исследуемого зеркала ( у = 1650 2200 2800 мм), то диагональные зеркала 3 размещались симметрично относительно центра вращения зеркала 4. Недостаточная контролируемость положения зеркала является недостатком метода измерений, критерием достоверности результатов является их многократность при повторных оборотах зеркала.

Было проведено 920 измерений отклонений радиуса зеркала, результаты этих измерений показали, что качество поверхности на жестких опорах с герметиком в три раза улучшилось по сравнению самериканским типом опор. Однако абсолютная величина ошибки поверхности на жестких опорах совершенно не удовлетворяла требованиям для дальнейшего ведения работ по изготовлению зеркала,В табл.3.1 и на рис.3.6 и 3.7 приведены усредненные результаты измерений и построены кривые, которые не являются сечениями в районе изображения точки (рис.3.8), а есть изображения в векторной форме поперечных аберраций, возникающих из-за не симметрии поверхности зеркала. Отсюда для зеркала с Р<5ЛСф( 25 48000 мм угловая величина отклоненияо(з-28>Д Rj — отклонение радиус-вектора теоретического, полученного, исходя из отклонений волнового фронта в результате воздействия расчетного размаха прогиба поверхности зеркала от системы разгрузки[4].

При отклонениях поверхности зеркала на зонах у = 1650, У = 2400, у = 2800 мм получены соответствующие значения lRt 0,045, 0,013, 0,018 мкм из формулыД RT ----(3.29)угЗначения сО и Д Rr сведены в табл.3.1 и по ним построены графики (рис.3.3, 3.4, 3,9, 3.10 И 3.II).

Из табл.3.1 видно, что максимальная ошибка на жестких опорах превышает расчетную в 262 раза, а минимальная - в 4,7 раза. Поэтому от использования жестких опор даже в улучшенном варианте пришлось отказаться.

Испытания зеркала на жестких опорах показали, насколько значительно будет влиять нагрузка на поверхность зеркала, если штатная оправа дополнительно не снабжена системой чувствительной технолораз грузках.гической разгрузки, исключающей жесткое соприкосновение тыльной поверхности зеркала при нагрузке зеркала обрабатывающим инструментом. Таким образом, экспериментально установлено отрицательное влияние жестких опор на деформацию оптической поверхности зеркала. Выявлена необходимость создания специальной технологической разгрузки зеркала на период его изготовления.

Предложен состав герметика, позволяющий осуществлять крепление главных и вторичных зеркал в системе телескопа.

3.3. Деформация поверхности зеркала на ленте в вертикальном положенииИсследованиям 6-метрового зеркала на ленте в вертикальном положении предшествовали исследования и работы на зеркалах диаметрами 0,73, 0,98, 1,15, 1,5, 2,0 И 2,6 м (АЗТ-8, АЗТ-10,11, 12, 15 И 16, ЗТШ-2,6, ЗТА-2,6, спектрографы ЗТШ-2,6, БТА и др.).

У зеркал, подвешенных на ленту с войлочной прокладкой или резиной и без нее, по краю возникали деформации оптической поверхности. Деформации наблюдались на поверхности шириной до 104 мм от края зеркала и увеличивались до 155 мм, если войлок убирался. Результаты отклонений волнового фронта на этих зонах приведены в табл.3.2.

На сильфонной разгрузке после шлифования и полирования.с разворотами.

На сильфонной разгрузке после разворотов без обработки. На разгрузках штатной оправы.

На разгрузках штатной оправы в горизонтальном положении после 32-х часов обработки.

Рис,3,7, Деформация оптической поверхности зеркала от воздействия разгрузок на зоне У = 2800мм,Обозначения смотри рис. 3,6,Xrv»iw Хд X3 X* Хщлх Рис,3,8. Схема построения поперечных аберраций, возникающих от несимметрии поверхности зеркала.uj - соответствует минимальному кружку рассеяния при данной несимметрии зеркала.

Обозначения смотри рис.3.9.k4Рис,3,11, Деформация оптической поверхности зеркала от воздействия реакций опор его разгрузки на зоне У = 2800мм,Обозначения смотри рис.3,9ции поверхности в три раза.

Сопоставляя значения табл.3.2 и результаты предельных значений двойного лучепреломления (раздел 2.1), еще раз убеждаемся в необходимости ограничения величины двойного лучепреломления в диапазоне минимальных величин при выборе заготовки для зеркала.

Дзформации поверхности зеркала возникали под действием собственной массы и внешних сил, которые в данном случае являлись реакциями от опорной ленты. Результаты исследований зеркал, вошедшие в табл.3.2, и ряд других, не указанных здесь значений послужили отправным моментом для теоретических и практических поисков наилучшей разгрузки для крупных зеркал, и в том числе для 6-метрового зеркала, в вертикальном их положении. Нами был выполнен расчет по определению величины деформаций поверхности зеркала, подвешенного на ленте. В принцип построения расчета (решалась двумерная задача) [lI3] была положена замкнутая оболочка диска равной толщины.

На основании этих расчетов показано, что имеет место не только деформация краевой зоны, но и деформация по всей поверхности 6-метрового зеркала (рис.3.12).

Рис.3.13 дает представление об амплитуде деформаций \д/ и сравнительных кривых в различных сечениях, фактически полученных на поверхности зеркала, подвешенного на ленте. Максимальная величина расчетной амплитуды деформаций составляет 1,8 мкм, фактическая -2,5 мкм. На рис.3.14 по теневой картине Фуко хорошо видно состояние поверхности зеркала, подвешенного на ленте, еще раз подтверждающее прогноз значительных деформаций по данным расчета и исследованиям на вышеуказанных зеркалах.

Таким образом, упрощенный вариант радиальной разгрузки на ленте для производственных условий совершенно неприемлем. Радиальная разгрузка зеркала для технологических целей может быть выполненаТаблица 3.2.

Деформация оптической поверхности зеркал, разгруженных на лентеЛ п/п Наименование телескопа Диаметр1 зеркала, м Материал зеркала Двойное лучепреломление нм/см Ширина зоны и величина деформации с прокладкой. без прокладки- Ширина мм Откл. мкм Ширина мм Откл. мкмI ЗТШ-2,6 2,6 Стекло ЛК-5 4,5 85,0 0,75 134,0 1,02 ЗТА-2,6 2,6 »« 3,5 104,0 0,6 152,0 0,93 БТА (спектрограф) 2,0 п 3,2 97,0 0,55 148,0 0,754 A3T-I2 1,5 Стекло "316" 55,0 43,0 0,25 102,0 0,45 A3T-I0 и 15 1,3 Стекло Ж-5 41,0 50,0 0,15 80,0 0,26 АЗТ-24 1,15 Кварцевое 15,0 65,0 0,45 93,0 0,6 стекло * 7 A3T-I6 1,0 Стекло Ж-5 22,5 60,0 0,5 83,0 0,68 Космический телескоп 6,98 Ситалл C0-II5M - 25,0 од 34,0 0,159 АЗТ-8 0,73 Стекло Ж-5 5,6 20,0 0,3 30,0 0,35или рычажными весами, или пневматическими подушками, или с помощью штатных механизмов, установленных в глухих отверстиях тыльной стороны зеркала, или с помощью других более сложных устройств. Можно прикладывать к краю зеркала только опорные силы или силы опоры на нижнюю часть зеркала и силы тяги на верхнюю часть. Боковые силы должны быть расположены точно по прямой, проходящей через центр тяжести зеркала. Представим себе систему, которая обеспечивает автоматически это условие, если речь идет только о силах тяги. Силы тяги требуют закрепления методом приклеивания металлических деталей к зеркалу. Извлечение зеркала из оправы становится более сложным и более длительным. Оправа не может больше окружать зеркало, а принимает форму плато (основания) [l30], причем масса зеркала как бы увеличивается, а жесткость уменьшается. Металлические элементы, приклеенные на край, опасно увеличивают ломкость зеркала, которая становится тем больше, чем тяжелее зеркало. Эта система радиальной разгрузки была осуществлена на серии телескоп-пов АЗТ-24 с кварцевым зеркалом диаметром 1,15 м. Радиальную разгрузку использовали как технологическую, однако обработанная поверхность зеркала с точностью до 0,12 мкм после установки зеркала в эту оправу деформировалась до 0,6 мкм.

Следовательно, радиальную разгрузку зеркала диаметром от одного метра и выше необходимо осуществлять на специальной технологической разгрузке или на механизмах радиальной разгрузки штатной оправы.

3.4. Деформации оптической поверхности на технологической сильфонной разгрузке и в системе штатной и технологической разгрузокДля исключения влияния жестких опор на качество поверхности 6-метрового зеркала была разработана и изготовлена специальнаяРис. 3.12, Деформация оптической поверхности главного зеркала БТА в вертикальном положении на ленте.

Рис.3.13. Амплитуда деформаций в различных сечениях-зеркала БТА при вертикальном положении на ленте.

0,9695 + 0,8344 = 1,8039мкм.//■Jl-l)тоГ6 17 18 19 20 21>=отгРис.ЗД4. Теневая картина С Фуко ) поверхности главного зеркала БТА разгруженного на ленте.сильфонная торцевая технологическая разгрузка [4]. Исследование и оценка ее работоспособности должны были предопределить дальнейшее ее использование на финишных этапах полирования.

При известном способе вертикальной разгрузки зеркал при обработке их на полировальных оптических станках использует гидравлическое устройство в виде шести гидравлических опорных подушек [88, 183, 202, 210]. При этом подушки создают равномерное распределение реактивных усилий, поддерживающих зеркало. Оно не является оптимальным да разгрузки зеркал телескопов, и деформация зеркала от собственной массы здесь будет больше, чем при способе, использующем замкнутую совокупность сосудов-опор с оптимальным распределением.

Деформация поверхности зеркала при сильфонной разгрузке объясняется наличием потерь на преодоление жесткости сильфонов, так как реакции опор, удерживающих зеркало, различны. Различие реакций опор и вызывает деформацию оптической поверхности зеркала [в]. Однако следует учесть, что сильфонная разгрузка улучшила качество поверхности более чем в 3,5 раза по сравнению с жесткими опорами, но этого совершенно недостаточно для обеспечения высокого качества поверхности, тем более для такого "нежесткого" зеркала, как 6-метровое {Д= 1/60),Влияние технологической разгрузки во время обработки и контроля в цеховых условиях подтверждается данными известных зеркал диаметрами 1,5 (Дания), 3,6 м (.Франция, ESO; [I9l], 3,8 м 1Китт Пик, США) [125, 202], 4,2 м Ua-Пальма, Испания; [88], 3,81 м UAT, Англия, Австралия; [88], 6,0 м (Зеленчукская, СССР; И др.

С целью максимального исключения влияния реакций опор от штатной оправы, разгружающих массу зеркала, и от реакций технологических опор, разгружающих массу инструмента, при обработке его поверхности была применена комбинированная система разгрузок: штатных совместно с сильфоиными опорами, специально рассчитанных на основании анализа их взаимосвязи.

Для определения числа дополнительных технологических опор, их диаметра и мест расположения нами провеласъ исследовательская работа, в результате которой была установлена необходимость в 60 дополнительных опорах, расположенных между основными штатными механизмами разгрузок.

На рис.3.16 схематически изображена эта система технологической разгрузки и отдельно - опора в разрезе. Опоры I, соединенные между собой системой трубопроводов 4 и 5, с кранами 6-8 крепились к корпусу штатной оправы. В верхней части опоры размещался клапан 9. Заполнение систем трубопроводов 4 и 5 и опор I маслом производилось через кран 8 от насоса, при этом краны 6 и 7 были открыты.

Перекрытие кранов трубопровода, приводящее к смещению равнодействующих реакции и, следовательно, - точек опоры зеркала,производилось практически без перерывов. Накапливающийся воздух выпускался с помощью периодического открывания клапана 9. Таким образом, происходило перемещение под зеркалом положения точек "жесткой" опоры зеркала, создавался "эффект" вращения зеркала без его подъема и разворота.

Искусственное "вращение" зеркала в комплексной системе разгрузок штатной и сильфонной необходимо было предусмотреть, так как вращать зеркало, установленное в штатную оправу, практически было невозможно Из-за индивидуальной тарировки каждого механизма разгрузки к конкретному глухому отверстию. Установка зеркала в штатную оправу длилась 3-4 месяца технологических разворотов зеркала в процессе шлифования и полирования необходимо было сделать не менее 26, чтобы усреднить ошибку от воздействия реакций опор механизмов разгрузки.

Другим существенным моментом создания такой технологической разгрузки явилось достижение цели предотвращения упругих деформаций зеркала от нагружения его инструментом при обработке, а также исключение дополнительной нагрузки на штатные механизмы разгрузки[п].

Для зеркала диаметром 3,6 м б*х = -0,9 и б у = -0,02, бх = 0,008 И бу = -0,002, 6J = 0,02 И <fy= -0,04 МПа.

Касательные напряжения для этих зеркал равны нулю.

По данным теоретических расчетов и многократным измерениям двойного лучепреломления заготовки зеркала (табл.3.3) построен график (рис.3.17), на котором отложены радиус-вектор! значений полученных измерений поверхности зеркала в штатной оправе с системой технологических разгрузок и радиус-векторы внутренних напряжений в материале заготовки по секторам с 38 до 60;Из рис.3.17 видно, что теоретические значения напряжений (5г 1 6f б большинстве случаев отличаются от фактических значений напряжений в заготовке, кривая распределения этих напряжений имеет картину, обратную кривой отступлений оптической поверхности на разгрузках. Это говорит о том, что имеющие место внутренние напряжения в материале обратно пропорциональны деформаций оптической поверхности.

Чем меньше величина внутренних напряжений, тем большую реакцию вызывает в этом месте опора разгрузки; чем большее значение имеет внутреннее напряжение в заготовке, тем меньшую реакцию оказывает в этом месте опора, тем самым отражаясь на деформации оптической поверхности. Здесь же подтверждаются сделанные ранее вывода об оптимальных значениях внутренних напряжений [б ], которые следует всегда учитывать.

Из рис.3.17 видно, что полученный теоретически и экспериментально предел значений двойного лучепреломления 15 нм/см 45 нм/см согласуется с выведенными ранее формулами (2.5) и t.2.7) для минимальных и максимальных значений двойного лучепреломления.

В результате проведенных нами экспериментов и исследований можно сделать следующие вывода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании теоретического, анализа и данных экспериментального исследования доказано, что величина двойного лучепреломления в материале зеркала не должна выходить за пределы

12.♦•45 нм/см, а неравномерность его распределения должна быть не более 30%, Выполнение указанных требований обусловливает изготовление астрозеркал заданного качества.

2. Влияние одиночной свили в материале можно исключить положением зеркала в оправе, когда свиль в нем расположена горизонтально.

Единственным материалом как для монолитных, так и для облегченных астро зеркал на сегодняшний день является кварцевое стекло, легированное двуокисью титана, которое обеспечивает жизнеспособность зеркала при температурных флуктуациях в различных условиях его технологической обработки и эксплуатации в приборе»

4. На основании проведенного теоретического эксперимента в двумерном нормальном распределении коэффициента корреляции можно прогнозировать степень воздействия реакций опор разгрузки зеркала, вызванных внутренними напряжениями материала на его оптическую поверхность.

Экспериментально обоснована, разработана и создана комбинированная технологическая разгрузка астрозеркал и обрабатывающего инструмента, исключающая дополнительные внутренние напряжения материала заготовки, которые вызваны реакциями опор, и дающая возможность обеспечивать искусственное "вращение" зеркала относительно механизмов разгрузки»

5. На основании разработанной модели решения множественной регрессии установлена мера линейной связи и влияния различных факторов на качество оптической поверхности.

6. Классификация дефектов поверхности и дефектов формы зеркала позволила проводить оценку влияния каждого дефекта на качество кружка рассеяния. С увеличением степени полинома, аппроксимирующего деформацию волнового фронта, размер изображения кружка рассеяния увеличивается. Увеличение размера изображения точки тем больше, чем сильнее "волнистость" волнового фронта. С ростом аппроксимирующих полиномов увеличивается освещенность в дифракционном фокусе, что соответствует увеличению разрешающей способности оптической системы. Получено представление о взаимосвязи характера деформации волнового фронта, а следовательно, -формы обрабатываемой поверхности, с параметрами изображения точки, что позволяет наметить оптимальную последовательность обработки поверхности для достижения необходимого качества изображения»

7. Обоснована необходимость создания дополнительных вертикальных средств контроля в цеховых условиях. Впервые предложена и реализована комплексная система технологического контроля и исследования оптической поверхности астро зеркала, включающая в себя метода Фуко, Гартмана, интерферометрический, изофотометриче-ский, фотометрический и разработанные автором метода сферометри-ческий и иммерсионный. Это позволяет проводить количественную и качественную оценку оптической поверхности на различных стадиях ее обработки и дает возможность осуществлять аттестацию зеркала в производственных условиях.

8, Обосновано и впервые в СССР реализовано применение расчетного полноразмерного деревянного полировальника для сглаживания волнистости поверхности после локальной ретуши;*

1. Агурок И.П. И др. Влияние погрешности сборки и установки корректора на результаты контроля формы поверхности несферических зеркал. - ОМЕ, 1980, № 3, с.16-18.

2. Айсин Т.М., Умнов Ю.Н., Цеснек Л.С. Макет автоматизированной установки дня шлифования крупногабаритных оптических дата-лей. ОМИ, 1979, № 12, с.31-33.

3. Алексеева И.П. и др. Термическое расширение фосфоросодержащих ситаллов. ОМИ, 1982, J6 II, с.27-29.

4. Амур Г.И. и Зверев В.А. Изготовление главного зеркала большого азимутального теле скопа »НГА. В кн.: Заказнов Н.П., Горелик В.В. Изготовление асферической оптики. - М.: Машиностроение, 1978, с.170-190.

5. Амур Г.И. Проблемы при изготовлении точных астрономических крупногабаритных зеркал. Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Современная прикладная оптика и оптические приборы". - Л.: ЛИТМО, 1975, ч.2, с.9.

6. Амур Г.И. Исследование факторов, влияющих на технологические приемы при обработке астрономической оптики. В кн.: Новая техника в астрономии. Л.: Наука, 1979, вып.6, с. 132-139.

7. Амур Г.И. Параметры материала, определяющие точность поверхности крупных астрономических зеркал. ОМИ, 1983, № 3, с.4.

8. Амур Г.И., Ковалев А.А. и Павлов В.Н. Устройство для вертикальной разгрузки зеркал телескопа. А.с. $ 667936 (СССР); опубл.в Б.И., 1979, В 22, с.164.

9. Амур Г.И. и Иванов В.А. Способ контроля процесса обработки асферических поверхностей. А.с. № 4I3II7 (СССР), опубл. в Б.И., 1974, № 4.

10. Амур Г.И. и др. Композиция для полирования оптическихматериалов. А.с. № 487922 (СССР), опубл.в Б.И., 1973, В 38, с.64.

11. Амур Г.И. и др. Устройство для копировальной обработки асферических поверхностей. А.с.гё 515630 (СССР), опубл. в Б.И., 1976, № 20.

12. Амур Г.И., Васильев А.С. и Комм А.Л. Способ изготовления призмы Аббе. А.с. $ 460167 (СССР), опубл.в Б.И., 1975, J* 6.

13. Бесецкий В.А. и др. Результаты испытаний автоматизированной системы доводки оптических поверхностей. ОМП, 1982, № 2, с.33-35.

14. Березина Е.Е., Винокуров В.М. и Кисин В.И. 0 связи производительности шлифовки стекол различных марок с их составом и некоторыми физическими свойствами. ОМП, 1958, № 7, с.34-41.

15. Бондарь и др. Определение коэффициента относительной твердости по сошлифовыванию. ОМП, 1979, № 4, с.41-43.

16. Богданов А.П. и Цеснек Л.С. Анализ и синтез инструмента -маски для изготовления асферических поверхностей. ОМП, 1976,3, с.42-46.

17. Богданов А.П. и Цеснек Л.С. Контактные задачи формообразования оптических поверхностей. ОМП, 1979, № 5, Л 8, с.8-10.

18. Богданов А.П., Цеснек Л.С. и Иванов В.А. Выбор режимов обработки крупногабаритных оптических деталей, г ОМП, 1978, № II, с.45-49.

19. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970, -856 с.

20. Винокур С.И. Анализ явления притира при шлифовании плоского оптического стекла. ОМП, 1976, J£ 2, с.45-48.

21. Винокуров В.М. Исследование процесса полировки стекла. -М.: Машиностроение, 1967.

22. Витриченко Э.А., Прохоров A.M., Трушин Е.В. Метода изготовления астрономической оптики. М.: Наука, 1980. - 196 с.

23. Витриченко З.А. Методы исследования астрономической оптики. М.: Наука, 1980. - 152 с.

24. Витриченко Э.А., Кокотушкин В.А. Определение технологического режима в автоматизированной системе, предназначенной для изготовления астрономических зеркал. ОМП, 1981, $ 5, с.42.

25. Витриченко Э.А. О выборе размера инструмента при доводке поверхности астрономического зеркала. ОМП, 1981, № 4, с.51.

26. Витриченко Э.А. Основные принципы автоматизации процесса формообразования астрозеркал. Астрономический журнал, 1976, 53, № 3. - 660 с.

27. Воробьева Л.Б., Окатов М.А. О связи между скоростью спо-лировывания стекла и его составом на примере калиевосвищово-силикатной системы. ОМП, 1975, В 5, с.77-78.

28. Воробьева Л.Б. и др. Влияние природа кислоты на изменение поверхностных свойств и интенсивности процесса полирования кали евосвинцово силикатного стекла. ОМП, 1975, № 6, с.51-54.

29. Голованова М.Н. и др. Способ изготовления аоферических поверхностей с малыми отступлениями от сферы. ОМП, 1968, № 4, с.40.

30. Горшков В.А. и др. Автоматизированные методы контроля оптических поверхностей. ОНИ, 1980, В 2, с.37-44.

31. Гурари М.Л., Голиков А.П., Прытков С.И. Измерение радиусов кривизны и локальных искажений поверхности зеркал. ОМИ, 1978, В 9, с.56-58.

32. Державин С.Н. Влияние режимов измерения на точность определения твердости оптических методов. ОМП, 1980, № I, с.5-7.

33. Державин С.Н. Связь твердости стекол с атомной концентрацией. ОМП, 1980, В I, с.59-60.

34. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Метода обработки данных. М.: Мир, 1980.616 с.

35. Доладугина B.C. Неоднородности кварца. ОМП, 1958, В 5, с.45-50.

36. Доладугина B.C., Краева В.П. Свили и астигматизм поверхности. ОМП, 1972, В I, с.43-47.

37. Доладугина B.C. Оптическая однородность заготовок стекла, прошедайх "астрботжиг". ОМП, 1962, № I, с.43-47.

38. Доладугина B.C. К вопросу об оценке бессвильности стекла. ОМП, 1958, В II, с.22-24.

39. Доладугина B.C. Об оптической однородности больших заготовок из кварцевого стекла. ОМП, 1968, № 10, с.43-45.

40. Доладугина B.C. Качество заготовки для главного зеркала БТА. ОМП, 1978, В 3, с.36-38.

41. Есина В.Н., Юрченко В.Я., Савин В.А. Ретушь линз крупных объективов с помощью неравноплечего интерферометра с лазером.

42. В кн.: Новая техника в астрономии. Л.: Наука, 1970, вып.№ 3.

43. Заказнов Н.П., Горелик В.В. Изготовление асферической оптики. М.: Машиностроение, 1978. - 248 с.

44. Заказнов Н.П., Савостин Т.Д. Устройство для изготовления асферических поверхностей. А.с. № 427837 (СССР), опубл. в Б.И., 1974, $ 18.

45. Зверев В.А. и др. Технологический контроль главного зеркала БГА методов Гартмана. ОМП, 1977, № 3, с.3-5.

46. То же. ОМП, 1977в, J& 4, с.З.

47. То же. ОМП, 19776, № 3, с.З.

48. Зверев В.А. и др. Применение диафрагмы Гартмана в сходящемся пучке лучей при исследовании телескопов в обсерватории. -ОШ, 1980, № 2, с.48-49.

49. Зверев В.А. и др. Автоматизация обработки интерферограмм при контроле оптических систем. ОШ, 1978, $ 9, с.7-10.

50. Зверев В.А. и др. Математические основы гартмоновского теста главного зеркала БТА. ОМП, $ 2, с.18-22.

51. Зверев В.А., Родионов С.А., Сокольский М.Н. Об оценке влияния местных деформаций волнового фронта на качество оптического изображения. Оптика и спектроскопия, 1974, ХХХУ1, вып.4, с.792-797.

52. Иоаннисиани Б.К. Разработка телескопа с зеркалом диаметром 6 метров. ОМП, 1970, $ 4, с.37-48.

53. Иоаннисиани Б.К. О жесткости крупных зеркал. Изв.САО АН СССР - Л.: Наука, 1971, т.З, с.З.

54. Карлин О.Г., Куке В.Г. Получение оптических деталей с асферическими поверхностями посредством упругого инструмента,1. ОМП, 1966, В 12, с.57-61.

55. Кирилловский В.К. Опыт повышения качества контроля оптических систем. ЛДНТП, 1978, 28 с.

56. Кирилловский В.К., Зверев В.А. Исследования качества изображения оптических систем методом изофот. ОМП, 1976, № 8, с.14-17.

57. Комиссарчук В.А. О настройке интерферометров сдвига при исследовании аберраций третьего порядка. ОМП, 1970, В 7, с.3-11.

58. Коровяковский Ю.П. Применение метода Гартмана для контроля качества поверхности 6-метрового зеркала в цеховых условиях. ОМП, 1977, В II, с.10-12.

59. Кржановский И.И. А.с.В 327138 (СССР), опубл. в Б.И.,1972, В 5, с.57. Патент Великобритании В I2968I9.

60. Кузнецов С.М., Шевелькова Л.И. Влияние деформации шлифовального и полировального инструмента на точность формы поверхности обрабатываемых оптических деталей. ОМП, 1958, № 6,с.33-37.

61. Формообразование оптических поверхностей./Под ред.К.Г.Ку-манина. М.: Оборонгиз, 1962. - 432 с.

62. Кузнецов А.Я. Внутренние напряжения в оптических узлах, созданных из материалов с различными КТР. ОМП, 1968, № 5.

63. Липовецкий Л.Е. Устройство для получения асферических поверхностей методом распределения работы по зонам. А.с.

64. В 317488 (СССР), опубл.в Б.И., 1971, В 31.

65. Лохов Ю.Н., Рожнов Г.В. Деформация поверхности кольцевых зеркал под действием осесимметрйчной нагрузки. ОМП, 1981, В 10, с.10-12.

66. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат, 1961. - 374 с.

67. Лууд Л., Маазик М. Качество оптики 1,5 м телескопа A3T-I2. Исследования системы Кассегрена и Куде методом Гартма-на. Публикация Тартуской астрофизической обсерватории, 1978,V46, с.194-208.

68. Лысянный Ю.К., Цеснек Л.С. Расчет контура рабочей поверхности инструмента "маски" для формообразования вогнутого параболоида вращения. - ОМП, 1973, $ 7, с.51-53.

69. Лысянный Ю.К. Программированное формообразование осе симметричной несферической оптической поверхности инструментом малого размера. ОМП, 1974, $ 5, с.21-23.

70. Лысянный Ю.К. Эквидистантное формообразование оптической поверхности инструментом малого размера. ОМП, 1972, $ 7, с.5.

71. Максутов Д.Д. Астрономическая оптика. Л.: Наука, 1979.368 с.

72. Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической оптики. Л.: М.: ОГИЗ, 1948. - 280 с.

73. Максутов Д.Д. 0 применении металлических зеркал. Изв. АН COOP, 1937, сер.физ., № 4-5. - 509 с.

74. Максутов Д.Д. 0 применении металлических зеркал. Соц. реконстр. и наука, 1935, $ 6, с.74.

75. Максутов Д.Д. Новые катодиоптрические менисковые системы Др.Г0И, т.16, вып.124, Оборонгиз (1944).

76. Марешаль А., Франсон М. Структура оптического изображения. М.: Мир, 1964.

77. Мельников О.А. Современный прогресс в разработке больших астрофизических оптических телескопов. Новая техника в астрономии. Материалы совещания Комиссии астрономического приборостроения при Астрономическом совете АН СССР. - Л.: Пулково, 1976.

78. Милюков Е.М., Косымова С.С. Не смешивающиеся расплавы и стекла. Ташкент: Фан, 1981. - 176 с.

79. Михельсон Н.Н. Оптические телескопы. Теория и конструкция. М.: Наука, 1976. - 512 с.

80. Михельсон Н.Н. Большие телескопы мира. ОМП, 1976, В 7, с.62-65.

81. Никитин Ю.П. Аналитическое определение погрешности съема при программной асферизации оптических поверхностей малым инструментом. ОМП, 1978, № 7, с.54-56.

82. Охрименко Г.М. и др. Влияние состояния поверхности на точность при осевом сжатий и изгибе оптического ситалла C0-II5M. ОМП, 1982, Я I, с.22.

83. Павлов В.Н. Система разгрузки главного зеркала большого азимутального телескопа. ОМП, 1979, № 2, с.44-46.

84. Павлова Г.А. Свойства и структура стекол системы- Физика и химия стекла. 1982, т.8, № 4, с.395.

85. Павлова Г.А. и др. Прецизионная стабильность концевых мер из кварцевого стекла и ситалла. ОМП, 1978, В 10, с.57-59.

86. Оптические телескопы будущего /Под ред.Ф.Пачини, В.Рихтера И Р.Вильсона. М.: №р, 1981. - 433 с.

87. Попов Г.М. Изготовление больших ситалловых зеркал для телескопов. Изв.КАО, 1972, 46, с.156.

88. Попов Г.М., Попова М.Б. Шлифовка и полировка больших высокоточных поверхностей. ОМП, 1970, J£ 3, с.46.

89. Прохоров и др. Автоматизация процесса формообразования поверхностей астрономической оптики. ОМП, 1979, № 9, с.27-30.

90. Прохоров A.M., Трушин Е.В., Витриченко Э.А. Основные принципы автоматизации процесса формообразования астрономической оптики. ОМП, 1978, Л II, с.42-45.

91. Пуряев Д.Т. Метода контроля оптических асферических по- 238 верхностей. М.: Машиностроение, 1976. - 262 с.

92. Пуряев Д.Т., Горшков В.А. Интерферометр ИКАП-2 для контроля качества астрономических зеркал. 0МП, 1980, $ 12t с.17-20.

93. Пуряев Д.Т. Универсальный линзовый компенсатор дляконт-роля качества асферических поверхностей. ОМП, 1975, № 10, с.26-30.

94. Пуряев и др. Исследование качества рабочей поверхности параболического ситаллового астрономического зеркала. ОШ, 1982, № 8, с.7.

95. Кузнецов А.Я. К вопросу о разрушении силикатных стекол водой. ОШ, I960, № 6, с.47-48.

96. Пуряев Д.Т. Известия ВУЗов СССР. Приборостроение, 1963, т.6, № 4, с.131-136.

97. Пуряев Д.Т., Шандин Н.С. Расчет компенсатора для интерференционного контроля астрономических зеркал.- ОШ, 1982, № 12, с.23-24.

98. Родкевич Г.В., Робачевская В.И. Возможности снижениямассы,точных крупногабаритных зеркал. ОШ, 1977, № 9, с.3-7.

99. Самофал Н.С. Оптимальная разгрузка главных зеркал телескопов с отверстием в центре. ОМП, 1966, № 12, с.23-29.

100. Самофал Н.С. Аналитическое исследование и разработка методики расчета системы оптимальной разгрузки главных зеркал телескопов. ОМП, 1966, В 6, с.1-8.

101. Семибратов М.Н. Управление формообразованием оптических поверхностей в процессе протирки. ОМП, 1970, Л II, с.55-60.

102. Технология оптических деталей /Под ред.М.Н.Семибрато-ва. М.: Машиностроение, 1978. - 415 с.

103. Семибратов М.Н. Создание управляемых процессов шлифовки и полировки оптических поверхностей. ОМП, 1958, В 9,с.37-42.

104. Семибратов М.Н., Ефремов А.А. Формообразование асферических поверхностей. М.: Издв.МВТУ, 1976.

105. Снежко Л.И. Метод Гартмана исследования БТА. Астрономический журнал, 1980, т.57, вып.4, с.869-877.

106. Снежко Л.И. Применение метода Гартмана к исследованию второго главного зеркала БТА в цеховых условиях. Сообщение Спец.астрофйз.обсерв.АН СССР, 1979, J£ 26, с.5-32.

107. Стожаров А.И., Кисин В.И., Короленко И.Н. Зависимость модуля Юнга оптических стекол от температуры. ОМП, 1970, $ 10, с. 68.

108. ИЗ. Тимошенко С.П., Гудьер JD&s. Теория упругости. М.: Наука, 1975. - 576 с.

109. Тихменев С.С. Элементы точных приборов. М.: Госиздат, оборон.пром., 1956. - 360 с.

110. Файлон Оптический метод исследования напряжений. М.: ГТТИ, 1940. - 482 с.

111. Федосеев Б.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1967. - 258 с.

112. Космическая оптика. Труда Международного конгресса Международной комиссии по оптике. Перевод с англ.А.В.Фролова. /Йод ред.В.К.Аблекова. М.: Машиностроение, 1980. - 536 с.

113. Хуснутдинов А.Г., Хабиров А.З. Устройство для получения асферических поверхностей методом распределения работы по зонам. А.с. № 244142 (СССР), опубл.в Б.И., 1969, $ 17.

114. Цеснек Л.С. Механика и микрофизика формообразования оптических поверхностей. ОМП, 1970, № 8, с.60-69.

115. Цеснек Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей. М.: Машиностроение, 1979. - 264 с.

116. Чикин А.А. Отражательные телескопы. Издательство русского общества любителей мировидения, 1915, 128 с.

117. Шевелькова Л.И., Кузнецов С.М. К вопросу об управляемых процессах шлифовки и полировки оптических поверхностей. ОМП, 1958, $ 10, с.48-50.

118. Шевелев В.И., Луценко Г.В., Кравчук В.М. Математическая обработка результатов при контроле профиля поверхности комплектом сферометров. 0Ш, 1977, № 3, с.45-47.

119. Шульц П. Исследование свойств бинарных силикатных стекол, содержащих 10-20 вес % . Физика и химия стекла, АН СССР, 1975, № 6, с.551-557.

120. Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1980, - 272 с.

121. ГОСТ 15130-79 Стекло кварцевое оптическое. М.: Изд-во стандартов, 1980.

122. Изготовление зеркала космического телескопа.-Э.И. ГОИ. Оптическое космическое приборостроение, 1978, В 12

123. Aviation Week ,1978, v.109 ,№9, p.41).

124. Физико-химические исследования структуры и свойств кварцевого стекла.- М.:сборник трудов, вып. I, I974.-2I6 с.

125. Aden В. Meinel, Marjjorie P. Meinel.-Appl. Opt., 1980,v.19» N 16, p.2683-2687.

126. Aden B. Meinel and others.- Appl. Opt., 1980, v.19,К 16, p. 2670-2679.

127. Aspden R. et al.- Appl. Opt., 1972, v. 11,N 12, p.2739-2747.

128. Babcock Horace W.- Sky and Telescope, 1977» v.54, N 2, p.90-94.

129. Barbieri C., Rosino L., Stagni R.- Sky and Telescope, 1974, v.47, N 5, p.298-300.

130. Barnes W.P.- ApplV !>pt., 1969, v.8, N 6, p.1191.

131. Barnes W.P.- Appl. Opt., 1972, N 12, p.2748.

132. Barlow Bertram L.- Opt. Eng., 1975, v.14,К 6.'

133. Bas6v E.G. and others.- Spec., Rept. Smithsonian Astrophys. Observ., 1979, И 385, p.185-189.

134. Barry Armitage, Assistant Editor. Ceramic Bulletin, 1982, v.61, N 11, p.1199-1200.

135. Bayle A.- In: Large Telescope Design, Proc. ESO/CERN, Conf. Geneva, March 1-5, 1971, p.229-250.

136. Bayle A., Espiardu G.- Nauv. Rev'.' d*0ptique Appl., 1972, v.3, N 2, p.67.

137. Beck Hans G.-Jenaer Rdsch, 1979,v.24, N 1, p.25-26.

138. Beck H.- Jenaer Jahrbuch, 1962, p.75-85.

139. Brown D.S;-In: Large Telescope Design, Proc. ESO/CERN,-fclt,

140. Conf., Geneva, March 1-5, 1971, N 6, p.273-278.

141. Buffington A. and others.-J.Dot. Soc. Amer., 1977, v.67, N 3, p.304-305.

142. Carle ton Nathaniel P., Hoffmann William P.- Phys. Today, 1978, -31, N 9,.P?30-27- -146. Cooke P.- Appl. Opt., 1967, v.6, N 8, p.1437-1442.

143. Contopoulos G., Banos C.- Sky and Telescope, 1976, v.51, N 3, p.154-155.

144. Cornell J.- Sky and Telescope, 1979, v.58, N 1, p.23-24.

145. Couder A.- Bull. Astr. l'Obs., Paris 7, 1932, p.201,282, 353.

146. David A. TaeleT.- Ceramic Age, 1968, N 2, p.36-40.

147. Djutwik P.-Technical News. Perkin-Elmer, 1977, v.6, N 1.

148. Gerald Arnts W.- Transp. Eng. J. ASCE. Proc. Amer. Soc. Civ. Ene., 1976, v.102, N 2, p.363-375.

149. Glassen J.- Sky and Telescope, 1981, v.61, N 4, p.303-307.

150. GE. Puses Largest Quartz Mirror Blank.-J. Amer. Cer. Soc., 1967, N 12, p.1214 (492).

151. Heidmann Jean.- Astronomie, 1978, v.'92, Sept., p.'341-355.

152. Hindley Keith.- New. Sci., 1978, v.78, N 1098, p.75-77.

153. Hoffman William P.- Spec.Rept.Smithsonian Astrophys. Observ., 1979, N 385, p.23-25.

154. Humphries C.M., Reddish V.C.- Indian and East Eng., 1978, V.120, N 9, p.359-360.

155. Fehreribach Ch.-In: Large Telescope Design, Proc.ESO/CERN. Conf., Geneva, March 1-5, 1971, p.205-220.

156. Franklin R. Zahriskie.-Sky and Telescope, 1975, v.49, N 4,p.219-221.

157. Jensch A.- Jenaer Rundschau, 1960, N 5, s. 8-15*

158. Jones Ch.O.- Opt. Eng., ^979, v.18, N 3,p.273r280.

159. Jonas; R.А,Appl. Opt., 1978, v.17, f .p:;i889^1892.

160. Jones R.A.- Appl. Opt., 1977, v.16, N 1, p.218-224.

161. John P. Kielkopf.- Sky and Telescope, 1973, v. 45, N 5, p. 315-318.

162. Klemm W., Volkmonn H.- Glastechnische Berichte, 1961, v.34, N 3, s.152-159.

163. Korsch Dietrich.- Opt. Eng., 1975, v.14, N 6, p.533-535.

164. Korsch Dietrich.-Appl. Opt., 1977, v.16, N 8, p.2074-2077.

165. Ktthne C.- Astron. and Astrophys., 1975, v.41, N 3-4, p.345-353.

166. Lammer Max.- Orion, 1976, v.34, N 155, s.96-99.

167. Laustsfen S.- Sky and Telescope, 1977, v.53, N 2, р.97-ЮЗ.

168. Locke JVLV- J. Roy. Astron. Soc. Can., 1977, v.71, N 1, p.9-20.

169. Mack В.- Appl. Opt., 1980, v.19, N 6, p.1000-1010.

170. Manno V.- ESA Bulletin, 1977, N 8, p.13-17.

171. Mintz L.J., Jackson B.W.-J.E.EiE. Trans., Aerosp. and Electr., Syst., AES-5, N 2, p.253(1969).

172. Mobsby Eric G.H.- Sky and Telescope, 1974, v.48, N 5, p.325-330.

173. Monnier R.C.- Appl. Opt., 1967, v.6, N 8, p.1437.

174. Petzold J.- Stern und Weltraum, 1972, v.11, N 4, s.94.

175. Preston F;W.- The Journal of the Society of Glass Technology, 1927, N 11, 42, p.214-256.

176. Rathmaiin G.L., Mann G.H., Nordberg M.E.- Appl. Opt., 1968, v.7, N 5, p.819.

177. Richardson E.H., Odgers G.J.J.- Roy .Astron.Soc.Can., 1972, N 2, p.99.

178. Ronchi V.- An Scuola Norm., Pisa, 1923, P*15.

179. Shannon R.R.- Spec.Rept.Smithsonian Astrophys.Observ.,1979, N 385, p.57-635.

180. Sherwood A.A.-J.Proc.E.Soc. NSW, 1959, v.93, p.19.

181. Steshenko N.V.- Spec. Kept. Smithsonian Astrophys. Observ. 1979, N 395, p.191-197.

182. Stewart D.R., Davis W.L.- Appl. Opt., 1970, v.9, N 4j, p.938-941.

183. Schweninger G.J.- J. Opt., Soc., Amer. 44(1954),s.417-424.

184. Schweninger G.J.- Diss. v.II, Stuttgart, v.3, Marz,1947.

185. Wagner R.E. and Schannon R.R.- Appl. Opt., 1974, v.13, N 7, p.1683-1689.

186. Wampler E.J.- Sky and Telescope, 1975, v.50, N 4, p.224-228.

187. Wilson R., Franza 3?.- ESO Messenger, 1979, N 16, p.12-14.

188. Wollensak R., Rose C.- Optical Engineering, 1975, v.14, N 6, p.539-543.

189. Wynn Williams Gareth.- Nature, 1979, v.281, N 5732, p.515

190. Capabilities of Space Telescope described by NASA„program manager.- Aerospace Daily, 1979, v.98, E 39, p.293.

191. Details on space telescope mirror substrate.- Electro Optical Systems Design, 1979, v.11, N 9, p.8.

192. Reinhard L. Jagdt. J.E.E.E. Trans. Aerosp. and Electr. Syst., March, 1969, v.5, N 2, p.306-315

193. I»e telescope Canada-Prance-Hawaii- Optics, 1980, v-.11, N 1, p.5,6.

194. Large Objects Glasses and Mirrors.-In: Home D.P. Optical Production Technology. New-York, Crane, Russaka Company Inc., 1972, p.458-495.

195. Havans Mauna Kea: a paradise for Ш astronomers.- Optical Spectra, 1979, v.13, N 10, p.30-32.

196. Franza P., Le buyer M., Wilson R.N.- In: Technical Report, ESO, 1977, N 8, p.1-37.201, Jenaer Rundschau. Jena Review, 1981/1.

197. Can), 1979, v.25, N 11, p.7. 206. The World's largest infrared telescope, mounted in Hawaii.- Glass, 1979, v.56, N 10, p.397-398. 207• On a mountain in Hawaii.- Sky and Telescope, 1979, v.58, N 4, p.319-322.

198. Progress on the CEH Reflector.- Sky and Telescope, 1977, v.53,N 4, p.254-256.

199. First 4-meter Photographs from Kitt Peak.- Sky and Telescope, 1973, v.46, N 1, p.Ю-13.

200. Quarz-glas fttr Telescop Spiegel.- Sprechsaal filr Ker. Glas-Edu-Silik, 1968, v.101, N 5, s.196-197.

201. Greenstein JesseL.- ESO/SPS/CERN Conf. Res. Program. New. Large Telescope, Geneva, 1974, Proc., Geneva, 1974,p.11-23, Discuss, p.23-25.

202. An Etjre for Tomorrow.- Sky and Telescope, 1982, v.63, N 2, p.128.

203. News Notes. .New 2,4-m Telescope on Kitt-Peak.- Sky and Telescope, 1982, v.64, N 5, p.410-416.

204. Struve 0.- Sky and Telescope, 1951, v.10, N 8, p.215»

205. Citterio 0., Dilworth C., Jucci N.- Sky and Telescope, 1981, v.62, N 1, p.17.

206. Bagrat K. Joannisiani.- Sky and Telescope, 1977, v.54,1. N 5, P.356-361,

207. Marx Siegfried,- Astron, und Raumfahrt, 19Q2, 20, N 3,s.71-75.

208. Brunier Serge,- Ciel et espace, 1982, 37, N 189, p,23-30,

209. Fouere J.C,, Golden L.J,- Appl, opt,, 1982, v.21, N 13, p.2301-2303.V