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用于天文望远镜主镜的金增强型反射膜系在南京天光所实验成功

近日,中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所科研人员实验成功可工作在近紫外、可见光与红外波段的金增强型反射膜系,其方案和实验由大口径光学技术研究室的王晋峰副研究员和田杰工程师率先提出和完成实施。该膜系同时具备了宽反射带宽、高反射效率、较低的膜层应力及优异的环境稳定性,使用寿命媲美介质反射镜,非常适合应用于大型天文望远镜与大型光学仪器中的反射镜面之上。 

  大型天文望远镜主镜通常采用铝反射涂层。铝膜在红外,可见以及紫外波段均有较高的反射效率,铝膜与玻璃基板附着良好,制备成功的铝镜可连续工作几年,然而,铝膜也存在明显的不足,主要是在红外波段存在自发辐射,这就限制了其在红外波段的应用,且铝镜在可见光波段的反射效率较低,与银膜相差近了8%。 

  银是镀制金属反射膜优良的材料,在可见光与红外波段都有比铝镜更高的反射效率,而且,倾斜使用时引入的偏振效应较小。但银涂层也存在明显的不足:一是紫外波段反射较低;二是与玻璃基板附着较差;三是环境稳定性不如铝膜,易在空气中硫化与酸化,镜面发生变化。因此银膜寿命是困扰其应用于望远镜主镜的重要因素。 

  金是用于红外波段的反射涂层材料,其在红外波段具有很高的反射效率且金膜非常稳定,不与空气中的酸、碱物质反应,但其波长在短于600nm后反射效率迅速下降,无法用于可见光及紫外波段。 

  全介质反射镜是由高、低折射率的介质氧化物交替镀制而成,其在反射带宽内具有很高的反射效率和很长的使用寿命,但其反射带宽有限,膜系厚度与反射带宽相关,厚膜会带来较大的膜层应力导致反射镜面形改变以及自身膜层发生龟裂。 

  金增强型反射镜完美解决了以上问题,同时具备了宽带宽、高效率、低应力、长寿命的使用要求。南京天光所科研人员还将在大口径与低温成膜方面继续进行深入研究,使之可以应用于未来我国的巨型拼接望远镜主镜之上。 

金、铝、金增强反射镜反射效率的比较