Супер-покрытия зеркал телескопов НПЗ

[Владимир Николаевич]

Ну вот и конкретный ответ! А что б совсем натереть морду буржуям стоит все-таки эту диагоналку тому же Валере Корнееву передать - он выражал готовность сделать независимый тест - чтоб языки поприкусывали!

[bibliograf]

 У Дрюши несколько неверные представления об однослойных  просветляющих покрытиях и их устойчивости.
Такие покрытия бывают трех видов:
Получаемые травлением в горячей разбавленной кислоте
Гидролизом спиртового раствора этилового эфира кремневой кислоты на поверхности детали - с последующей термообработкой
Вакуумным напылением фтористого кальция либо фтористого магния либо криолита.
В первых двух случаях просветляющий слой состоит из кварца - поэтому химическая устойчивость не оставляет желать лучшего -
механическая устойчивость также превосходна - но только если соблюдались режимы термообработки при закреплении покрытия.
Недостаток - на стекле К8 невозможно получить отражение меньше 3% в первом и 2% во втором случае - зато коэффициент
отражения равномерен во всем спектральном диапазоне. Вакуумное напыление фторидов дает пленки  отражающие около 1% -
к сожалению, очень непрочные - сейчас эти покрытия употребляются редко.
Разводы на поверхности детали с однослойным покрытием после мытья - это от грязных протирочных тампонов - и от размазывания
грязи с оправы на поверхности линзы!
Пример "глубокой полировки":
http://wsyachina.narod.ru/physics/lts.html
Объективы лазеров этой установки подвергались глубокой полировке; устойчивость к разрушению лазерным излучением возросла
в несеолько раз! Интересно, что полировка ведется не полиритом или окисью церия, а специально приготовленным крокусом.

[Agas]

Вакуумное напыление фторидов дает пленки  отражающие около 1% -
к сожалению, очень непрочные - сейчас эти покрытия употребляются редко.

?! Явно какое-то недоразумение…  Широкоидущее покрытие однослойное электронно-лучевым испарением фтористого магния на нагретую деталь: механическая прочность – 1 группа, Влагопрочность – 1 группа, интегральный КО в видимом диапазоне – от 1.6 до 0.8%. ОСТ 3-1901-95.

[Дрюша]

У Дрюши несколько неверные представления об однослойных  просветляющих покрытиях и их устойчивости.

Какие представления у меня неверные? О чём?

Да я на самом деле понятия не имею, как конкретно наносятся конкретные покрытия, сколько процентов света они отражают, поглощают, пропускают и рассеивают, по какому они ГОСТу и т.п. И нигде, ни в одном своём посте я ничего такого не утверждал.

Но. Факты таковы. Они касаются наблюдательной оптики. Биноклей (ЗОМЗ), подзорных труб (Лыткарино) и т.п. Про фотографическую оптику ничего не скажу, но большинство объективов сейчас идёт с маркировкой "МС", а это намёк на многослойку (вакуум, разумеется). Но вернёмся к наблюдательному ширпотребу.

1. Наружные поверхности не просветляются. Это факт. Уж просветлённую (как угодно) поверхность от непросветлённой я как-нибудь отличу. В каждом приборе, как минимум, ДВЕ поверхности - не просветлены. Правда, обычно внешние выпуклые поверхности с большой кривизной дают дают довольно мелкие блики, которые в глаза не бросаются. От неопытного взгляда могут ускользныуть. Но пагубное влияние на коэффициент пропускания/рассеяния от этого меньше не становится.

2. Просветляющее покрытие, наносимое на внутренние поверхности наблюдательных приборов (про-во ЗОМЗ, Лыткарино) часто имеет характерные микродефекты. Иногда там какая-то точка (очевидно, пылинка, севшая в процессе нанесения покрытия), а вокруг неё - радужные разводы, похожие на хвост кометы. Этот "хвост" всегда смотрит от центра к периферии. Явный намёк на технологию нанесения "химии" (когда линза быстро крутится на шпинделе, а на неё из пипетки капают какую-то химическую жидкость, и она растекается под действием центробежной силы). Какой там химический состав - я не знаю, и мне это по барабану. Ещё напросвет вблизи яркого и резкого источника света (но на тёмном фоне) отчётливо видны какие-то радиальные блики, как будто это микроцарапины или микротрещины... Происхождение их, очевидно, всязано с технологией нанесения просветляюших покрытий. Конечно, видны они только при определённых условиях (весьма жёстких), и на качестко изображения "практического влияния не оказывают". Я не удивлюсь, если найдётся какой-нибудь ГОСТ, которому они удовлетворяют. Я не об этом, и не в претензии. Просто, отмечаю, что так - есть.

3. Наша (советская-российская) оптика отчаянно желтит. Достаточно посмотреть на белую бумажку при дневном свете. Кстати, цейссовский бинокль 6Х без какого-либо просветления стёкол (потому как довоенный, трофейный) такой желтизны не даёт. В чём тут дело, я не знаю. Просветление, окрашенное стекло, что-то ещё... Но мне как потребителю - по фигу. Меня не интересуют причины, Мне важен результат.

4. Я сразу могу отличить бинокль или трубу, которую кто-то зачем-то развинчивал от той, которую никто пока ещё не разбирал. На Митинском рынке, на барахолке я всякого "добра" повидал. И знаете, в чём первое отличие? Правильно, в наличии повреждений на просветляющем слое. То есть, кто-то разобрал, взял линзу, подышал на неё, вытер об рукав... И всё. А непросветлённая передняя сторона - нормально терпит такое издевательство. После этого можете сколько угодно сыпать номерами ГОСТов и классов прочности, а я для себя свои выводы сделал.

Хорошо это или плохо? Да никак! Так - есть, и всё тут. И очевидно, есть куда ещё развиваться, расти и совершенствоваться. Вон, китайцы, и те на месте не стоят! Вернее сказать, прежде всего - именно они! А мы давайте будем всё смотреть по ГОСТу 196лохматого года, так что ли?

[AAV]

Пример "глубокой полировки":
http://wsyachina.narod.ru/physics/lts.html
Объективы лазеров этой установки подвергались глубокой полировке; устойчивость к разрушению лазерным излучением возросла
в несеолько раз! Интересно, что полировка ведется не полиритом или окисью церия, а специально приготовленным крокусом.

Вот что написано на http://wsyachina.narod.ru/physics/lts.html:
Тогда, на заре создания лазерной техники, к работам ВНИИЭФ-ФИАНа присоединился Государственный оптический институт (ГОИ). В результате была разработана и испытана целая гамма фотодиссоционных лазеров. Однако все они грешили одним существенным недостатком: лазер, сделанный из дорогостоящих металлов, вместе с уникальной оптикой в процессе работы взрывался, полностью разрушаясь.
Именно использование энергии взрыва для накачки позволило за несколько лет увеличить энергию и мощность излучения этих лазеров в миллионы раз и достичь к началу 70-х таких уровней, которые и поныне вызывают восхищение специалистов. В 1971 году был создан грандиозный фотодиссоционный лазер, до сих пор обладающий рекордными параметрами.

Ведь написано,  что до 70-го года они разрушались, поэтому, естественно, начались работы по созданию установок многоразового использования на основе других источников световой накачки.
Где написано, что они разрушались из-за глубокой шлифовки и полировки? Если бы они и сейчас разрушались, то оптические детали к этим установкам не заказывались, а их все-таки сейчас продолжают делать с глубокой шлифовкой и полировкой и никаким специальным крокусом их не полировали и не полируют.

[Дрюша]

Давайте поговорим ещё про гамма-лазеры с ядерной накачкой. Энергией взрыва ядрёны бомбы. Да только форум называется "Товары для любителей астрономии". Такие, вот, товары.

[bibliograf]

AAV - глубокая полировка ведется именно крокусом, иногда еще дополнительно применяют химическую полировку - это я сам видел...
Как лазерное окно разрушается - тоже видел (и даже на  сохранил его на память).

[bibliograf]

 Про прочность просветляющих покрытий - есть специальный приборчик для этого: вращающуюся деталь трет резиновый наконечник -
просветляющие пленки SiO2 должны выдерживать до появления царапин 3500-5000 оборотов при нагрузке 200 грамм.
Это немало!

[AAV]

AAV - глубокая полировка ведется именно крокусом, иногда еще дополнительно применяют химическую полировку - это я сам видел...
Как лазерное окно разрушается - тоже видел (и даже на сохранил его на память).

В предыдущем сообщении вы писали, что глубокая полировка ведется специально приготовленным крокусом. Мы делаем детали для этой установки уже много лет и никаким специальным крокусом не пользуемся. Крокус - это прокаленная красная окись железа. Мы полируем не только крокусом, но и разными полиритами. Дополнительно химическую полировку мы не применяем. Мы тоже видели, как после многократного использования деталь действительно разрушается от прохода через нее многократно большого количества энергии, но ведь это установки многократного использования, а не вечного. После многократных циклов детали все-таки разрушаются. Их приходится заменять.

[Vladimir Sh.]

...
Такие покрытия бывают трех видов:
Получаемые травлением в горячей разбавленной кислоте
Гидролизом спиртового раствора этилового эфира кремневой кислоты на поверхности детали - с последующей термообработкой
Вакуумным напылением фтористого кальция либо фтористого магния либо криолита.
В первых двух случаях просветляющий слой состоит из кварца - поэтому химическая устойчивость не оставляет желать лучшего -
механическая устойчивость также превосходна - но только если соблюдались режимы термообработки при закреплении покрытия.
Недостаток - на стекле К8 невозможно получить отражение меньше 3% в первом и 2% во втором случае - зато коэффициент
отражения равномерен во всем спектральном диапазоне. Вакуумное напыление фторидов дает пленки  отражающие около 1% -
к сожалению, очень непрочные - сейчас эти покрытия употребляются редко.
...

Про кислоту, это смотря  какой кислотой травить. Все "нормальные" кислоты действуют на окислы металлов, оставляя кварц, и плёнка кварцевая.
Плавиковая кислота удаляет кварц, а окислы металлов переводит во фториды. И плёнка получается фторидная.
Во втором способе применяются ещё аналогичные соединения титана. И плёнка соответственно TiO2 со всеми последствиями.

[Дрюша]

Ну, просвятление, глубокая (до дыр) полировка - тема, конечно интересная, но давайте вернёмся к зеркалам.

У меня вопросы такие.
1. А что, кроме алюминия и серебра других металлов, что ли, не бывает? Ну, хотя бы магний. На срезе блестит хорошо. А у натрия коэффициент отражения 99% изначально. А как насчёт кальция, бериллия.....

2. А кто-нить знает что-нибудь о покрытии алмазной плёнкой? Где-то я читал, ято американцы как-то насобачились это делать. Вот уж класс прочности, наверное... Не знаю, правда, о линзах или зеркалах там была речь? Но у алмаза офигенный коэффициент преломления - где-то далеко за 2. Я полагаю, он будет лучше в любом отношении. Для просвятления - особенно.

[Владимир Николаевич]

Раз уж завели разговор какие бывают покрытия то у меня сразу вопрос, а то никто ответить не может - имею плоское зеркало из К8 покрытое ванадием кто что раскажет про эти покрытия - какой коэффиц отражения и тд?

[bibliograf]

 Щелочные металлы отражают свет замечательно - лучше всего цезий! Рядом с цезием(химической полировкив запаянной ампуле) серебряный слой  выглядит тусклым, как свинец. Рубидий - тот красивого золотистого оттенка, калий - голубоватый...
К сожалению, цезий плавится при +28 и загорается во влажном воздухе. Пленки калия(при температуре
жидкого азота) использовали как светофильтр, пропускающий ультрафиолет. Очень высокий коэффициент отражения у галлия -
почти как у серебра. К сожалению, галлиевое покрытие очень легко стирается. В зенитных прожекторах и тому подобных отража-
телях использовали родиевые покрытия - 78-82% в видимой области - они абсолютно устойчивы к любым атмосферным воздействи-
ям и имеют твердость почти как у кварца. Магниевое покрытие отражает как алюминиевое - только очень неустойчиво.
При просветлении травлением использовали либо уксусную кислоту - для нестойких стекол - либо разбавленную азотную - для К8.
Плавиковая кислота дает матовую поверхность, но с прибавлением фтористых солей и серной кислоты позволяет получить эффект
"химической полировки" - так обрабатывают, например, хрустальную посуду.

[bibliograf]

Про ванадиевое покрытие - если это покрытие из пятиокиси ванадия - оно зеленовато-коричневое - это светоделительное покрытие
для ближнего ИК. А если металлический ванадий - то это может быть зеркало для отражения холодных нейтронов(!), в нейтронной
оптике используют также кобальтовые зеркала!

[Владимир Николаевич]

Ну а ванадий? Нет это не зеленое покрытие, по отражению оно похоже на аллюминий и серебро но немного дает розоватый блик, совсем чуть чуть! Я хочу применить это зеркало D430мм в схеме автоколлимации для юстировки двух  Клевцовых №1 и №2 D470мм, последний описан в теме Пепелац на колесиках!

[bibliograf]

 Мне подсказали, для чего могло быть сделано ванадиевое покрытие. На основе пленок окиси ванадия пытались делать визуализаторы
ИК-излучения, а также селективные зеркала, меняющие коэффициент отражения при увеличении освещенности. Эти пленки синте-
зировались на основе напыленнорго ванадия. Так что это зеркало может быть либо заготовкой для такого селективного зеркала -
либо эталонным зеркалом для сравнения оптических свойств. Ванадий химически устойчив и, наверное, такое зеркало можно использовать без осложнений и опасений - лишь бы точность была достаточной.
Про интерференционные покрытия - в паспорте к параболическому отражателю для большого кинопроектора гарантируется
 КО не менее 98,5% в видимой области. Покрытие девятислойное, диаметр отражателя 300мм - он работал с 3кВт ксеноновой лам-
пой - так что нагревалось зеркало сильно, несмотря на обдув. Очевидно, толщина такого многослойного покрытия больше микрона-
для астрономического зеркала трудно сохранить точность исходной поверхности. Рассеяние света в покрытии весьма заметно -
если смотреть на Солнце на просвет под разными углами - видны неясные слабые ореолы. По-видимому минимальное рассеяние
света должно было быть у зеркал из зеркальной бронзы - которые вообще ничем не покрывались!

[Владимир Николаевич]

Меня больше согревает мысль о том что это зеркало может быть эталонным, тк к нему приложена технологическая карта о пятидесяти операций, со штампиками и подписями по каждой!

[SergeyG]

А вот любопытная информация насчет устойчивости  зеркальных покрытий (взято с www.fpi-protostar.com/coatings.htm)

"A little known fact is that reflective efficiencies for enhanced coatings will decrease by 2-3% over the first few months of their life. Thus, most "seasoned" enhanced coatings will actually have reflectivities of 92-94% over most of the visible spectrum. This is true for all metallic/dielectric coating combinations. Standard coatings will also lose 1-2% reflectivity over a similar period of time."

Т.е. многослойное покрытие на металле теряет в первые месяцы 2-3%, а Al/SiO2 покрытие теряет 1-2% за это же время. Ничего подобного о покрытиях типа "Ever-brite" (99%) я не нашел.

Поэтому, если два зеркала имеют мультислойное покрытие на алюминии, то фактическое отражение будет не 92%, а 86%. Со стандартным покрытием - 74% вместо 77%. Пыль, надо думать, тоже вносит свой "скромный вклад", причем на все зеркала без разбору. 

[Дрюша]

Вот уж не знаю, имеет ли это прямое отношение к рассматриваемому вопросу, но вроде как, когда на алюминий наносят защиту из окиси кремния, то наносят не SiO₂, а одноокись SiO. Потом на воздухе этот слой доокисляется до двуокиси кремния SiO₂, при этом увеличиваясь в толщине и объёме. За какое время - я без понятия. Но, по-видимому, цифры КО приводятся для уже устаканившегося зеркала, когда процесс доокисления слоя SiO уже завершён. Иначе - смысл?

Но когда кроют многослойкой, то очевидно, что по крайней мере НЕ ВСЕ слои состоят именно из SiO - SiO₂.

[Дрюша]

Насчёт ёлочной мишуры. Я полагаю, что она просто многослойная. Если там и есть металл (субмикронной толщины), то он под слоями пластика. Иначе бы он слишком быстро окислился и стёрся. Но ёлочная мишура довольно стойка ко всем воздествиям.

Но блестеть может не только металл. Например, в рыбьей чешуе (есть даже такой "зеркальный карп") блестят особые пластинки, включающие в себя гуанин (это такая нуклеиновая кислота, входящая в состав ДНК/РНК). Я думаю, что бывают другие диэлектрические, органические и неорганические вещества с высокой степенью отражающей способности.

Кстати. Получил из Новосибирска посылку. Заказ с НПЗ. Там, окромя всего прочего, была диагоналка от "Мицара" (ТАЛ-1, ТАЛ-М и ТАЛ-1М) размером 26 мм по малой оси. Она оказалась ОТКРОВЕННО ЖЁЛТАЯ!!! Ещё я заказывал и получил диагоналку от "Алькора" (ТАЛ, ТАЛ-65) размером 17 мм по малой оси. Так вот, она на вид - нормальная. Совершенно белая, по крайней мере. Сравнил я всё это с другими зеркалами, которые у меня есть (с защитой и без неё). И вот что оказалось.

- Зеркала с защитным слоем имеют оттенок, который меняется под разными углами падения/отражения света. Но смотреть надо на рабочих 45 градусах. Алюминиевый слой без защитного слоя оттенок не меняет. Как правило, он бесцветный. Серебро слегка желтит. Но очень мало, еле заметно (на уровне глюков). Хотя, я на знаю, насколько корректно сравнивать наружный и внутренний слой. Вполне возможно, что у той конкретной призмы, которая у меня с внутренним серебряным покрытием, желтит само стекло...

- Они очень разные. Бывают почти белые, яркие и чистые. Но эта 25-мм диагоналка от НПЗ меня просто убила. Впечатление такое, что покрыта она не алюминием, а какой-то бронзой. Желтизна так и прёт, она заметна даже невооружённым глазом, и просто так, а даже не в сравнении с другим плоским зеркалом. Коэффициент отражения у неё, дай бог, процентов 70. Но для неискушённого взгляда может быть и незаметно (смотря насколько он неискушён).

Итак, ЛЮДИ, БУДЬТЕ БДИТЕЛЬНЫ!!! Можно долго рассуждать о том, что теоретически можно сделать и так, и эдак, т добиться таких-то и таких-то цифр по коэффициентам отражения, пропускания и рассеяния... А в реальной жизни бывает такое явление как элементарный производственный брак. Так что каждое конкретное зеркало надо смотреть индивидуально. А защитное покрытие может и улучшать и ухудшать отражательные качества. Но если дело пускать на самотёк и не добиваться чего-то целенаправленно, то действует пресловутый "закон бутерброда".