О зеркалах

[Adam]

Как долго можно пользоваться зеркальным телескопом (за какое время тускнеют зеркала). От чего это зависит и что делать, если уже потускнели?

[CreedFooz]

Телескоп прослижит долго , если за ним ухаживать, в смисле снемать пыль и периодически мыть зеркало(1 или 2 раза в год).Если зеркало потускнело(правдо ещё несталкивался) но его можно либо заменить или покрыть новым слоем серебра или т.д.

[AstroNick]

У меня ТАЛ-1 (Мицар) ещё советского производства (купил в 1986 г. - через 2 года 20-летие покупки буду справлять   ), и то до сих пор потускнения практически не заметно. Разумеется, нужно очень аккуратно обращаться с зеркалами, тогда и прослужат долго.  Я зеркала мою даже не каждый год, а по мере надобности, когда на них накопится достаточно грязи. Но обычно - только весной, перед началом основного наблюдательного сезона.

[CreedFooz]

AstroNick
Ну так у тебя уже антиквариат дома стоит

[Ясь]

Насколько я понял, Мицаровские зеркала вообще очень хорошо защищены. Кстати, я обратил внимание: под скользящим углом они приобретают синеватую окраску. Это за счет защитной пленки? Или там покрытие не алюминиевое, а многослойное диэлектрическое???

[Agas]

Покрытие многослойное – алюминий с просветлением и защитой…

[tlgleonid]

Да, к сожалению любительские телескопы таким похвастаться не могут. Если зеркало проаллюминировано без защиты (а такие почти все, сделанные оптиками на Украине), то живут они всего несколько лет без заметного потускнения.

[Adam]

Спасибо всем. Не знаю почему меня опять на это потянуло. Когда-то в школе еще учась, тер стекляшки, смотрел на небо.... Да, были времена...

[AstroNick]

Если зеркало проаллюминировано без защиты (а такие почти все, сделанные оптиками на Украине), то живут они всего несколько лет без заметного потускнения.

Похоже, в России с этим получше. Моему 300-мм зеркалу (производство А.Санковича) уже почти 6 лет, и потускнения пока также не заметно. Так что слухи о недолговечности отражающих покрытий зеркал сильно преувеличены (и как-то оправданы только в случае отсутствия защитного слоя).

[Дрюша]

Везде встречается довольно противоречивая информация о защитных слоях для зеркальных покрытий. К примеру, вроде как, алюминий отражает 88% (честно говоря, не густо, особенно если зеркала два). Защитный слой (обычно используемый, то ли SiO, то ли SiO₂, а иногда пишут о "плавленном кварце", хотя кто его там плавил...), вроде как, снижает отражающую способность и увеличивает светорассеяние.

Но есть и другая информация, будто бы на НПЗ, например, зеркала с защитным слоем имеют повышенный коэффициент отражения (что-то типа 95%). Даже более конкретно, например, что "мицаровские" и "альтаировские" сейчас делают зеркала именно такие, а "алькоровские" - по-старинке, без повышенной отражающей способности. Такая честность (в отношении выпускаемых "Алькоров") импонирует и внушает доверие (что им мешало объявить всю свою оптику супер-пупер?).

Да, конечно, бывают супер-покрытия со многими десятками диэлектрических слоёв, и с коеффициентом отражения 99% и выше. Стоят они многие сотни или тысячи долларов, и их проблематично наносить на большие зеркала. Но тут речь идёт о чуть-чуть более скормных запросах (всё же, 95% - это не 99, но и не 88). По физике дела ясно, что даже однослойное покрытие (защита) толщиной примерно в половину длины волны света может не только не ухудшить, но и улучшить отражающие свойства металла. А ещё, если оно само по себе достаточно прочное и непроницаемое, то его можно нанести не по алюминию, а по серебру, которое само по себе отражает 95% (когда оно свежее). Тут, я полагаю, можно реально получить и 97-98% без многослойной диэлектрики.

Другое дело, а есть ли реальные технологии для массового покрытия зеркал такими защитными слоями. Тут важно точно контролировать толщину и равномерность слоя. Я не думаю, что эта технология должна быть намного сложнее, чем просветление линзовой оптики (кроме химического, разумеется). Конечно, для отдельных любительских зеркал никто не будет с этим возиться, либо запросят такие деньги... Но может быть, где-то это уже поставлено на поток? Хотя бы, как на том же НПЗ? А в массовом производстве стоимость должна снижаться до вполне приемлемого кровня.

Ну, существует потребность в просветлённых линзах, и в результате  сейчас вся оптика, как правило, просветляется. Сейчас даже очки в метро продаются с просветлёнными стёклами! А зеркальная оптика с улучшенным покрытием и повышенным коеффициентом отражения - разве она не должна стать правилом хорошего тона? Ну, а коль скоро так, то, по идее, должна быть более доступна эта технология и для любителя.

Это пока были чисто абстрактные рассуждения. А вот теперь конкретный вопрос к тем, кто сведущ в этом деле. Есть ли (предвидится ли, намечается ли) какая-нибудь конкретная возможность покрыть конкретное любительское зеркало (ну, скажем, 250-280 мм в диаметре) зеркальным слоем с улучшенной защитой? Чтобы коэффициент отражения был хотя бы на уровне 95%, и обращаться с ним можно было бы хотя бы как с обычной (просветлённой ) линзовой оптикой (т.е. протирать ваткой со спиртом, чистить салфеткой)?

[SergeyG]

Вот интересный доклад про выбор зеркала для HST:
http://www-eng.llnl.gov/silver_mirror/pdf/URCL-JC-136508.pdf

Можно рассмтривать следующие варианты:
#1 простой металлический слой
#2 простой металлический слой + один диэлектрический слой
#3 простой металлический слой + несколько диэлектрических слоев
#4 Мультислойное диэлектрическое покрытие на прозрачной или металлической подложке

Чаще всего металл – алюминий. Вот некоторые характеристики покрытий (к сожалению ссылка не сохранилась, извиняюсь за отсутствие перевода)

(Тип 1) - Aluminum coating /016

The most widely used metallic mirror coating
Provides consistently high reflectance throughout the near-ultraviolet, visible, and near- infrared regions
Ravg > 90% from 400 to 1200 nm
Damage threshold: 0.2 J/cm2 ± 10%, 10-nsec pulse (12 MW/cm2) at 532 nm;
0.3 J/cm2 ± 10%, 20-nsec pulse (14 MW/cm2) at 1064 nm
Oxidation significantly reduces aluminum reflectance in the ultraviolet and causes slight scattering throughout the spectrum

(Тип 2) - Protected aluminum coating /011

The best general-purpose metallic reflector for visible to near-infrared
Protective overcoat extends life of mirror and protects surface
Ravg > 87% from 400 to 800 nm
Damage threshold: 0.3 J/cm2 ± 10%, 10-nsec pulse (21 MW/cm2) at 532 nm;
0.5 J/cm2 ± 10%, 20-nsec pulse (22 MW/cm2) at 1064 nm
Protected aluminum is the very best general-purpose, metallic coating for use as an external reflector in the visible and near-infrared spectra. Unless we specify otherwise or you specifically request a different coating, our mirrors are coated with protected aluminum. Protected aluminum is coated with a dielectric film of disilicon trioxide (Si2O3) [SiO/SiO2 - система] of half-wavelength optical thickness at 550 nm. The protective film arrests oxidation and helps maintain high reflectance. It is durable enough to protect the aluminum coating from minor abrasions

(Тип 3) - Enhanced Aluminum (/023)

Single metallic layer, plus 2 dielectric overcoats of differing refractive index (usually SiO + Ta2O5 or HfO2)


Enhanced performance in the mid-visible region
Durability of protected aluminum
Ravg > 93% from 450 to 750 nm)
Damage threshold: 0.4 J/cm2 ± 10%, 10-nsec pulse (33 MW/cm2) at 532 nm,
0.3 J/cm2 ± 10%, 20-nsec pulse (12 MW/cm2) at 1064 nm

By coating the aluminum with a multilayer dielectric film, reflectance is increased over a wide range of wavelengths. The durable enhancing multilayer produces a peak reflectance of 95% with an average across the visible spectrum of 93%. This coating is well suited for applications requiring the durability and reliability of protected aluminum, but with higher reflectance in the mid-visible regions. The reflectance of enhanced aluminum peaks between 530 nm and 580 nm and is high from 400 nm to 800 nm.

По поводу этого покрытия пишут, что результат сильно зависит от мастерства оператора. При несоблюдении технологии слои имеют неодинаковую толщину, что понижает точность поверхности зеркала. Некоторые ЛА предпочитают иметь зеркало с однослойным покрытием с 88% отражения и точной поверхностью, чем 95% отражения и потенциальным отклонением от точной поверхности.  

Пока не нашел никаких данных, характеризующих падение отражательной способности таких покрытий со временем. Хотя можно предполагать, что наличие микротрещин в оксидных пленках должно способствовать диффузии кислорода к поверхности металла и окислению последнего. Визуально следы окисления заметить нелегко, т.к. оксид алюминия полупрозрачный в тонких слоях.

Для многослойного диэликтрических покрытий я спецификаций не нашел, но утверждается, что покрытие состоит из примерно 50 слоев различных оксидных пленок, дающих в видимом свете (400-750 нм) отражение более 99% (используется в диагоналях MaxBright, Everbright и др). Технология покрытия, видимо, иная, поскольку рассеяние света уменьшается  чуть ли не на порядок по сравнению с алюминиевыми покрытиями. При наблюдениях планет это особенно важно. Отсутствие материала, способного окисляться (алюминия) очень благотворно сказывается на оптических свойствах покрытия.

[Дрюша]

Ну, 50 диэлектрических слоёв - это слишком круто.
Реальнее - один  (ну, два-три от силы) слоя по металлу. Возможно, вместо алюминия лучше будет серебро. Само по себе серебро менее стойко, чем даже незащищённый алюминий, поскольку оно не покрываетс естественной оксидной плёнкой (на самом деле, любой алюминиевый слой на самом деле автоматически оказывается некоторым образом защищён, правда, возможно, не так прочно и стойко, как в случае специальной защиты). Но если защитные слои имеются, то тут уже, наверное, в этом отношении без разницы.

Но. Речь у меня о том, чтобы точно задать нужную толщину слоя, и точно выдерживать его. И не абы какую, а именно такую, которая реально повышает коэффициент отражения. Но хотелось бы, чтобы технология не зависела от "мастерства оператора". То же по поводу потери точности поверхности из-за разной толщины слоя. Нормальная технология, по идее, должна исключать такое безобразие.

Интуитивно (мне лично) представляется, что такая технология покрытия не должна быть сложнее, чем повсеместно принятое просветление линзовой оптики. С линзами, ведь, никто не сетует на неравномерность слоя! И многослойные покрытия на линзах сегодня уже стали обыденностью! Да будь там сколько-нибудь заметные отклонения по толщине, это было бы сразу заметно по неравномерности цветного отлива. Но таковой, как правило, не наблюдается. Значит, равномерность толщины там выдерживается достаточно хорошо (не хуже 1/50 лямбды), так что, про потерю точности тут говорить не приходится.

Так вот, у меня был вопрос сугубо практический. Можно или нельзя сделать это реально?

[Бармалейкин]

Да, к сожалению любительские телескопы таким похвастаться не могут. Если зеркало проаллюминировано без защиты (а такие почти все, сделанные оптиками на Украине), то живут они всего несколько лет без заметного потускнения.

Леонид, а кто из украинских оптиков делает зеркала без защиты? Весьма любопытно... С просветлением линз у нас не очень хорошо, а с защитой зеркал народ справляется очень даже неплохо. А.Дейна даже патент получил за оригинальный метод напыления зеркал с защитой.....

[фудо]

Недавно продал свой первенец 70мм МАК от ЛОМО. Купил я его в 1981 году. Выпуск у него 1963 года.  (40 лет!) Думаю, что его главное зеркало не трогалось с момента выпуска. Окуляры местами немного расслоились, но смотреть было можно, а вот  ГЗ  выглядит как новенькое. Причём я сомневаюсь, что на серийном школьном менисковом телескопе была защита,  кроме разумеется  мениска.