الفلك

هل توجد طبقة أكسيد على عاكسات الألمنيوم للتلسكوبات؟

هل توجد طبقة أكسيد على عاكسات الألمنيوم للتلسكوبات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كنت أشاهد فيديو Nottingham Science مرتبطًا هنا (مقاطع فيديو دورية) ويذكرون أن العواكس الحديثة مصنوعة من الألومنيوم.

أستطيع أن أفهم سبب تفضيل المرايا على العدسات ، ولكن ما الذي يمنع طلاء أكسيد الألومنيوم الذي يتشكل بشكل طبيعي على سطح المرآة؟ لماذا يعملون بشكل جيد؟


تتكون طبقة أكسيد الألومنيوم بمجرد أن يتلامس الأكسجين مع سطح المرآة.

أكسيد الألومنيوم صلب ، متصل بإحكام وشفاف ؛ يعمل على حماية سطح الألمنيوم. الياقوت والياقوت الأزرق عبارة عن أكسيد ألومنيوم غير نقي إلى حد ما


طلاء بصري

ان طلاء بصري هي طبقة رقيقة أو أكثر من المواد المترسبة على مكون بصري مثل العدسة أو المرآة ، مما يغير الطريقة التي ينعكس بها الضوء وينقله. نوع واحد من الطلاء البصري هو طلاء مضاد للانعكاس ، مما يقلل من الانعكاسات غير المرغوب فيها من الأسطح ، ويستخدم بشكل شائع في عدسات النظارات والكاميرا. نوع آخر هو طلاء عالي العاكسوالتي يمكن استخدامها لإنتاج مرايا تعكس أكثر من 99.99٪ من الضوء الذي يسقط عليها. تُظهر الطلاءات الضوئية الأكثر تعقيدًا انعكاسًا عاليًا على نطاق معين من الأطوال الموجية ، ومضادة للانعكاس على نطاق آخر ، مما يسمح بإنتاج مرشحات رقيقة ثنائية اللون.


مختبر الطلاءات المتقدمة في جامعة كاليفورنيا

مختبر الطلاءات المتقدمة (ACL) هو جزء من مراصد جامعة كاليفورنيا (UCO). تم تطويره استجابة للحاجة إلى تحسين الطلاءات البصرية لعلم الفلك الأرضي ، ولا سيما الطلاءات العاكسة القائمة على الفضة لمرايا التلسكوب والطلاءات العريضة النطاق المضادة للانعكاس (AR) للعدسات والنوافذ والمنشورات.

ما هي الطلاءات الضوئية؟

الطلاءات الضوئية عبارة عن أغشية رقيقة يتم تطبيقها على أسطح المرآة والعدسة لتعزيز الانعكاس (للمرايا) أو منع الانعكاس ("مضاد للانعكاس" للعدسات والبصريات الناقلة الأخرى). يمكن أن تتكون من طبقة واحدة أو عدة طبقات من مواد مختلفة ، وعادة ما تكون رقيقة جدًا ، ربما 200-400 نانومتر في سمك طلاءات الضوء المرئي - هذا ما يقرب من نصف الطول الموجي للضوء المرئي ، أو 1/300 من قطر الإنسان شعر.

لاحظ أن المصطلحين "الأغشية الرقيقة" و "الطلاءات" يستخدمان بالتبادل ، على الرغم من أن الطلاء يمكن أن يشتمل على أغشية رقيقة متعددة.

لماذا هم مهمون؟

علم الفلك علم قائم على الملاحظة - وليس تجريبيًا. باستثناء ما هو موجود داخل النظام الشمسي (مجال علم الكواكب) ، لا يمكننا زيارة الأشياء التي ندرسها والتعامل معها - يمكننا فقط مراقبة وتحليل الضوء الذي نتلقاه من هذه الأجسام. معظم هذا الضوء خافت جدًا (يكون مظلمًا في الليل!) ولذا فإن ملاحظاتنا محدودة بمدى السرعة التي يمكننا بها جمع الضوء الكافي لتحليلنا. تعني التلسكوبات الأكبر حجمًا أكبر من الضوء يتم جمعها بسرعة أكبر ، وقد أدت إلى زيادة حجم التلسكوبات خلال القرون القليلة الماضية. ومع ذلك ، فإن التلسكوبات والأدوات التي تجمع الضوء ليست فعالة بنسبة 100٪ ويتم فقد الضوء على كل سطح يصطدم به.

على سبيل المثال ، كان الألومنيوم المترسب بالفراغ هو طلاء التلسكوب القياسي منذ ثلاثينيات القرن الماضي. إنها عاكسة للغاية وعندما تتعرض للهواء فإنها تشكل طبقة أكسيد شفافة تحميها من المزيد من التغيرات الكيميائية. ومع ذلك ، فإن طلاءات الألمنيوم هذه تمتص حوالي 10٪ من الضوء الذي يسقط عليها. في معظم التلسكوبات الكبيرة الحديثة ، توجد 3 مرايا ، لذلك يُفقد ما يقرب من 30٪ من الضوء. وبالمثل ، فإن الأدوات المستخدمة لتحليل الضوء تحتوي عادةً على مرآة واحدة أو أكثر ، و 8-10 عدسات. يعكس السطح الزجاجي غير المطلي ما يقرب من 4٪ من الضوء الذي يصطدم به ، وعادةً ما تسقط الطلاءات المضادة للانعكاسات هذا إلى 1٪ لكل سطح. ومع ذلك ، مع

18 سطحًا للعدسة ، لا يزال هذا خسارة بنسبة 18٪. في الواقع ، تفقد معظم مجموعات التلسكوب والأدوات حوالي 50٪ من إجمالي الضوء الذي يصل إليها. يمكن أن تقلل الطلاءات المحسّنة ذات المكاسب المتواضعة من هذه الخسائر بشكل كبير عند تطبيقها على عدد كبير من الأسطح البصرية المعنية.

الفضة أكثر انعكاسًا من الألومنيوم على معظم الأطوال الموجية (باستثناء الأشعة فوق البنفسجية العميقة). ومع ذلك ، فإن الفضة لا تشكل أكسيدًا واقيًا ، وهي عرضة للتلطيخ والتآكل. لذلك ، لاستخدام الفضة ، يجب أن نفرط في تغطيتها بطبقات واقية من المواد الشفافة التي تمنع المواد المتفاعلة مثل الكبريت والكلور والماء من الوصول إليها. لقد كان تطوير الطلاءات القائمة على الفضة هدفًا رئيسيًا لمختبر الطلاء المتقدم منذ إنشائه.

هلام السيليكا هو مادة مسامية مع مؤشر انكسار مثالي لطلاءات AR على معظم الزجاج ، مما يمنع كل الفقد تقريبًا عند طول موجي معين. تم تطويره كطلاء مضاد للانعكاس في مختبرات لورانس ليفرمور الوطنية (LLNL) حيث يستخدمون أشعة ليزر قوية - لذا فإن طلاءات سول-جل التي تم ضبطها على الطول الموجي المناسب ستمنع امتصاص ضوء الليزر و (الإفراط في) تسخين العدسات و النوافذ التي يمر من خلالها ضوء الليزر. في ACL ، كان عملنا هو توسيع "نطاق التمرير" (نطاق الأطوال الموجية) التي تكون الطلاءات القائمة على سول-جل فعالة فيها.

كيف يتم إيداعهم؟

التفسير البسيط: يتم تسخين مادة الطلاء إلى التبخر إما على نطاق واسع (تسخين مقاوم) ، محليًا (شعاع إلكتروني) أو مقياس ذري (رشاش). المادة المتبخرة التي تسقط على المرآة أو العدسة تكوِّن الطلاء.

بالنسبة للبصريات ، يتم ترسيب جميع الطلاءات تقريبًا باستخدام ترسيب البخار الفيزيائي أو PVD. في هذه العمليات ، يتم تبخير المادة أو رشها في الفراغ ، وتقطع مسافة ما ، وتهبط على الركيزة. يمكن تسخين المواد من خلال ملامستها لمعدن مقاوم للحرارة يتم من خلاله تمرير تيار كبير ، ومن الأمثلة على ذلك خيوط ساخنة (تستخدم تقليديًا لترسيب الألومنيوم) ، أو "قوارب" أو بوتقات ملفوفة بأسلاك تسخين. بشكل عام ، يمكن فقط ترسيب المواد ذات درجات حرارة التبخر المنخفضة نسبيًا بهذه الطريقة. يجب تسخين المزيد من المواد المقاومة للحرارة بواسطة حزمة من الإلكترونات النشطة في مدفع إلكتروني ("المدفع الإلكتروني"). يمكن تعديل هذه الترسبات عن طريق ضرب الفيلم المتنامي بأيونات نشطة من مصدر أيوني ، وهذا ما يسمى Ion Assisted Deposition ، أو IAD. بدلاً من ذلك ، يمكن رش المواد بواسطة أيونات نشطة للغاية يتم إنشاؤها بواسطة مغنطرون ("رشاش مغناطيسي") أو مصدر أيون موجه ("رش شعاع أيوني" أو IBS).

تعتبر الفراغات المناسبة لـ PVD جيدة جدًا لدرجة أن معظم الذرات المتبخرة تنتقل من المصدر إلى الركيزة دون الاصطدام بأي غاز متبقي. (هناك طريقة أخرى لقول ذلك وهي أن المسافة من المصدر إلى الركيزة أقل من 1 "متوسط ​​المسار الحر".) وهذا يعني أن الترسب هو "خط الرؤية" ، ونتيجة لعملية تسمى "التظليل الذاتي" جدًا ستصبح الأغشية السميكة خشنة ومسامية ، ويمكن إنشاء "ثقوب" في أغشية من أي سمك. يساعد IAD عن طريق إضافة الطاقة إلى الفيلم المتنامي ، مما يسمح للذرات / الجزيئات بالتحرك على السطح والتعبئة بشكل أكثر كثافة. عادة ما يكون ضغط الغاز المتبقي منخفضًا بدرجة كافية لمنع الكثير من الغاز من أن يعلق في الفيلم. يختلف سمك الفيلم باختلاف المسافة من المصدر إلى الركيزة ، ومع زاوية الركيزة بالنسبة للتيار الوارد ، لذا فإن الحفاظ على اتساق السماكة مع PVD يمثل تحديًا يجب مواجهته.

يمكن تبخير مادة الفيلم المرغوبة أو رشها مباشرة: على سبيل المثال ، يتم ترسيب أغشية المعدن النقي من الألومنيوم أو الفضة دائمًا بهذه الطريقة ، وكذلك بعض المركبات مثل فلوريد المغنيسيوم. يمكن أيضًا ترسيب أكاسيد المعادن (مثل أكسيد الألومنيوم ، Al2O3) بدءًا من مادة الأكسيد ، ولكن الطريقة المفضلة هي ترسيبها "بشكل تفاعلي" - نتبخر المعدن في وجود كمية صغيرة من الأكسجين والمعدن والأكسجين تتحد كيميائيا على السطح. عادة ، يتم توفير الأكسجين على شكل بلازما يولدها مصدر أيون أو مغنطرون ، على الرغم من أن بعض المعادن ذات التقارب القوي للأكسجين (مثل الألومنيوم أو الإيتريوم) سوف تتأكسد جيدًا في الغاز المحايد. وبالمثل ، يتم ترسيب النيتريد دائمًا باستخدام الترسيب التفاعلي في بلازما النيتروجين.

يعد ترسيب البخار الكيميائي (CVD) طريقة أخرى لترسيب الطلاء ، على الرغم من أنه نادرًا ما يستخدم في البصريات. في هذه الحالة ("التفاعلية" دائمًا) ، يتم إدخال الكواشف الكيميائية كبخار في الفراغ ، عادةً عند درجة حرارة عالية ، وتتكثف المادة المرغوبة على الركيزة. يمكن أن ترسب CVD الطلاءات السميكة بسرعة وبشكل متوافق - أي أن السماكة هي نفسها في كل مكان ، بغض النظر عن شكل الركيزة. يستخدم CVD لطلاء العديد من العناصر لمقاومة التآكل أو الزخرفة. ومع ذلك ، تميل الأفلام إلى احتواء ملوثات محاصرة أكثر من أفلام PVD. يقدم البديل الأحدث من CVD المسمى Atomic Layer Deposition (ALD) الكواشف المختارة بعناية بشكل متسلسل لتشكيل طبقات أحادية على الركيزة ، ويبدو أن هذه العملية تتمتع بأفضل خصائص PVD و CVD ، وتظهر الواعدة للطلاءات الضوئية. ومع ذلك ، فهي بطيئة بطبيعتها ، حيث لا يمكن زراعة الأغشية إلا في طبقات جزيئية قليلة في الدقيقة ، لذا فإن الأغشية السميكة غير عملية في هذه العملية.

ما هي التحديات؟

قريبًا: الأداء والتوحيد والمتانة.

تلقى مختبر الطلاءات المتقدمة دعمًا من مؤسسة العلوم الوطنية من خلال جائزة AST-1005506. NSF ليست مسؤولة عن محتوى هذا الموقع.


جميع الأقمار الصناعية في الفضاء يمكن أن تفتح طبقة الأوزون

قد ينتهي الأمر بالأبراج الضخمة إلى أن تكون مشكلة كبيرة.

  • يمكن لعدد كبير من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض المنخفضة أن تسبب مشاكل بيئية.
  • يعكس أكسيد الألومنيوم المنتج الثانوي ضوء الشمس ويساعد على استنفاد الأوزون.
  • هناك عواقب غير مقصودة في الشرعية وحتى في دراسة علم الفلك.

الثقب الموجود في طبقة الأوزون ، الدرع الكيميائي الواقي من Earth & rsquos الذي يمتص معظم أشعة الشمس والأشعة فوق البنفسجية ، يلتئم ببطء على مدى العقود القليلة الماضية منذ الحظر العالمي لمركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs). لكن العلماء الآن يدقون ناقوس الخطر بشأن ثقب a الجديد ثقب في طبقة الأوزون و [مدش] هذا الوقت دون أي CGCs ملحوظة في الأفق.

تعمق أكثر. & # 10145 احصل على وصول غير محدود إلى بوب ميكانيكيمحتوى الفضاء الأفضل في فئته ، بدءًا من الآن.

بدلاً من ذلك ، فإن السبب المفاجئ هو تدهور الألومنيوم في الأقمار الصناعية الضخمة مثل شبكة SpaceX و rsquos Starlink.

لأغراضنا ، القمر الصناعي هو جسم من صنع الإنسان يتم وضعه في مدار أرضي منخفض (LEO) لعمر مخطط له. يقول باحثون من جامعة كولومبيا البريطانية إن هناك حوالي 5000 قمر صناعي نشط وغير صالح للقمر الأرضي المنخفض ، مع أكثر من 40 ألف ساتر من Starlink مخطط لها في المستقبل ، بالإضافة إلى مشاريع الأقمار الصناعية من وكالات الفضاء الوطنية والشركات الخاصة حول العالم. التقارير العلمية دراسة.

قد يبدو التمييز من صنع الإنسان واضحًا ، لكنه لم يكن كذلك دائمًا. هذا & rsquos لأنه ، وفقًا لتقارير موقع ProfoundSpace.org ، أمضى العلماء عقودًا بشكل إيجابي في مقارنة القمر الصناعي & ldquojunk & rdquo بكمية المواد التي ترسبها النيازك وتحترقها في غلافنا الجوي. طالما أن النيازك كانت أكثر بكثير من المواد من حيث الحجم بينما لا تسبب أي ضرر تقريبًا للكوكب ، فما مدى الضرر الذي يمكن أن تكون عليه الأقمار الصناعية من صنع الإنسان؟

حسنًا ، كما اتضح ، فإن الأمر يتعلق بالجودة وليس الكمية. هذا & rsquos لأن النيازك مصنوعة من كوكبة مختلفة من المعادن والعناصر عن روبوتات السماء المصنّعة حسب الطلب.

& ldquo لدينا 54 طنًا (60 طنًا) من مادة النيزك تأتي كل يوم ، كما قال مؤلف الدراسة الرئيسي آرون بولي لموقع ProfoundSpace.org. & ldquo مع الجيل الأول من Starlink ، يمكننا أن نتوقع حوالي 2 طن (2.2 طن) من الأقمار الصناعية الميتة تعيد دخول الغلاف الجوي للأرض و rsquos يوميًا. لكن النيازك هي في الغالب صخور ، وهي مصنوعة من الأكسجين والمغنيسيوم والسيليكون. تتكون معظم هذه الأقمار الصناعية من الألمنيوم ، والذي لا تحتويه النيازك إلا بكمية صغيرة جدًا ، حوالي 1 [بالمائة]. & rdquo

الألمنيوم هو مفتاح كل شيء على المحك هنا. أولاً ، يحترق إلى أكسيد الألومنيوم العاكس ، أو الألومينا ، والذي يمكن أن يتحول إلى تجربة هندسة جيولوجية غير مقصودة يمكن أن تغير مناخ الأرض و rsquos. وثانيًا ، قد يتسبب أكسيد الألومنيوم في إتلاف وحتى إحداث ثقب جديد في طبقة الأوزون. دع & rsquos ننظر إلى كل تهديد على حدة وحاول اكتشافه.

مغامرات في الهندسة الجيولوجية

الهندسة الجيولوجية هو المصطلح الشامل للتقنيات التي تسعى إلى تغيير المناخ أو الحقائق المادية الأخرى حول الكوكب. المعنى الرئيسي الذي يربطه معظم الناس بالكلمة هو الهندسة الجيولوجية الشمسية، فكرة تجريبية لمكافحة تغير المناخ. نعم ، يتضمن ذلك إطلاق الهباء الجوي العاكس الذي سيعيد الشمس إلى الفضاء ويعود ظاهريًا إلى تبريد الكوكب ، وهو ما يريد بيل جيتس تجربته في النهاية.

لكننا فقط لا نعرف كيف يمكن للهندسة الجيولوجية واسعة النطاق أن تؤثر على كوكب الأرض ومناخ rsquos. (في نفض الغبار الخيال العلمي ثقب الثلج، حولت الهندسة الجيولوجية الأرض إلى كرة جليدية هامدة يجب على الناجين الوحيدين أن يتجمعوا على متن قطار لا ينقطع. ربما يكون هذا & rsquos أسوأ سيناريو لدينا.)

أكسيد الألومنيوم ينثر الضوء أكثر من الزجاج ، مع أ معامل الانكسار حوالي 1.76 مقارنة مع 1.52 فقط للزجاج وحوالي 1.37 للألمنيوم العادي. يكتب الباحثون:

ثقب آخر في الأوزون؟

ماذا إذن عن طبقة الأوزون؟ مرة أخرى ، يأتي أكسيد الألومنيوم في المقدمة. عندما يحترق الألومنيوم ، يمكن أن يتفاعل كيميائيًا مع الأوزون الموجود في الهواء لتكوين أكسيد الألومنيوم ، وبالتالي يستنفد الإمداد الوقائي الطبيعي للأوزون في الغلاف الجوي. يمكن للغلاف الجوي أن يمتص كمية صغيرة من هذه المواد الكيميائية دون تأثير سيء ، ولكن مع وجود عشرات الآلاف من الأقمار الصناعية قيد التشغيل ، فإن الكميات سترتفع بشكل طبيعي.

هذا & rsquos بالإضافة إلى ضرر الأوزون الناجم عن كل إطلاق صاروخ لوضع الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض. & ldquo تهدد الصواريخ طبقة الأوزون عن طريق ترسيب الجذور مباشرة في طبقة الستراتوسفير ، حيث تتسبب الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب في إحداث أكبر قدر من الضرر بسبب احتوائها على كلوريد الهيدروجين والألومينا ، & rdquo كتب الباحثون.

في حين أن الأقمار الصناعية تذوب عادة فوق طبقة الستراتوسفير حيث يوجد معظم الأوزون ، يمكن للجسيمات أن تنجرف إلى طبقة الستراتوسفير من أجل التفاعل هناك مع الأوزون ، كما قال العالم جيرهارد درولشاجين ، الخبير في مادة النيازك ، لموقع ProfoundSpace.org. سوف ينخفض ​​أكسيد الألومنيوم إلى هذا المستوى ويسبب خسائر لاحقًا.

مستقبل غير مؤكد

إذن ، أين يتركنا كل هذا؟ حسنًا ، تمت الموافقة بالفعل على إطلاق عدد كبير من الأقمار الصناعية في السنوات القادمة و mdashif أي شيء ، ستساعدنا هذه الدراسة على فهم بعض النتائج النهائية لذلك. إنها & rsquos مليئة بأوصاف القوانين الحالية التي تحكم الفضاء (أو عدم وجودها) مع تعليق حول ما يمكن أن يتغير.

أولاً ، يقول المؤلفون إن سياسة غير ملائمة تحكم قواعد نهاية عمر الأقمار الصناعية. سيأخذ شيء أكثر صرامة في الاعتبار جميع العوامل المرتبطة ، مثل Elon Musk & rsquos Starlink megaconstellation ، تسربت مجموعة من الأقمار الصناعية التي يتم استبدالها بشكل متكرر.

ثانيًا ، توصي لجنة التنسيق المشتركة بين الوكالات والمعنية بالحطام الفضائي ، ولكنها لا تستطيع إنفاذها ، بأن تشمل السواتل تقنيات تجنب الاصطدام والإنزال من المدار التي تزيد التكلفة. من السهل أن نرى كيف يكلف هذا التكديس عندما يتم التخطيط لعشرات الآلاف من الأقمار الصناعية في وقت واحد.

كتب الباحثون أن عدم وجود مجموعة موحدة من القواعد مشكلة كبيرة:

يقول الباحثون أيضًا إن العدد الكبير من الأقمار الصناعية المخطط لها يمثل تهديدًا لعلم الفلك البسيط ، بسبب التلوث الضوئي والفوضى السماوية الفعالة التي تسببها هذه الأقمار الصناعية. & ldquo [T] هنا القليل من الاعتراف بأن مدار Earth & rsquos هو مورد محدود ، وأن بيئتي الفضاء والأرض مترابطتان ، ويمكن أن تؤثر تصرفات ممثل واحد على الجميع ، و rdquo يستنتجون. & ldquo إلى أن يتغير ذلك ، فإننا نخاطر بمآسي متعددة للمشاعات في الفضاء


تم تطوير طريقة الترسيب لمرايا التلسكوب

بدأ باحثون من جامعة كاليفورنيا سانتا كروز في تطوير طبقة واقية للتلسكوبات من خلال إعادة صياغة طريقة شائعة الاستخدام في الإلكترونيات الدقيقة.

& quot؛ اتضح أن تحسين أداء المرايا يتمحور حول مواد الأغشية الرقيقة ، وهذا ما أفعله. قال نوبوهيكو كوباياشي ، أستاذ الهندسة الكهربائية في كلية باسكن للهندسة في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز.

من خلال العمل جنبًا إلى جنب مع علماء الفلك جوزيف ميلر وأندرو فيليبس ومايكل بولت ، تلقى كوباياشي تمويلًا لمشروع البحث من مؤسسة العلوم الوطنية ، إلى جانب دعم من كلير ماكس مديرة مراصد جامعة كاليفورنيا. كل هذا موجه نحو تطوير طلاءات واقية لمرايا التلسكوب الفضية الكبيرة.

طلاءات التلسكوب

تستخدم معظم التلسكوبات الألومنيوم بدلاً من الفضة للطبقة العاكسة للمرايا الفلكية ، على الرغم من خصائص الفضة و rsquos العاكسة الفائقة.

بدأ باحثون من جامعة كاليفورنيا سانتا كروز في تطوير طبقة واقية للتلسكوبات من خلال إعادة صياغة طريقة شائعة الاستخدام في الإلكترونيات الدقيقة.

& quotSilver هو أكثر المواد عاكسة للضوء ، ولكن من الصعب التعامل معها ، كما أنها تتلاشى وتتآكل بسهولة ، على حد قول فيليبس. & quot؛ أنت بحاجة إلى طبقات حاجزة في الأعلى يمكنها منع أي شيء من الوصول إلى الفضة دون العبث بالخصائص البصرية للمرآة. & quot

وأشار بولت إلى أن التلسكوبات التي تعمل بالفعل يمكن أن تصبح أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة إذا تم إعادة طلاء مراياها بالفضة. وأضاف أن الطلاء الجديد سيجعل المرآة أكبر بشكل فعال.

& quot؛ السبب وراء رغبتنا في الحصول على تلسكوبات أكبر هو جمع المزيد من الضوء ، لذلك إذا كانت المرايا الخاصة بك تعكس مزيدًا من الضوء ، فإنها تشبه جعلها أكبر ، وأوضح.

تطوير طلاء

يمكن للطلاء الجديد الذي يتم تطويره في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز أن يجعل ذلك ممكنًا ، وفقًا للجامعة ، باستخدام تقنية تسمى ترسيب الطبقة الذرية. تبني العملية طبقة رقيقة من المواد بمرور الوقت بتوحيد ثابت والتحكم في السماكة وتوافق سطح الركيزة. بعد دراسة تجريبية ، أدى استخدام ALD إلى طلاء وقائي أفضل لعينات من المرايا الفضية ، بدلاً من طرق الترسيب الفيزيائية التقليدية.

وقال فيليبس: & quot ؛ يؤدي ترسيب الطبقة الذرية أداءً أفضل بشكل ملحوظ. & quot المشكلة هي أن الأنظمة المستخدمة في صناعة الإلكترونيات مصممة لرقائق السيليكون ، لذا فهي أصغر من مرآة التلسكوب. & quot

تكنولوجيا التحجيم

خلال الدراسة التجريبية ، استخدم الفريق نظام ALD في مختبر Kobayashi & rsquos المصمم للإلكترونيات الدقيقة ، والذي ألهمهم لاحقًا لتصميم إعداد أكبر يمكن أن يستوعب مرايا التلسكوب. بعد التقدم بطلب للحصول على براءة اختراع والعثور على شركة Structured Materials Industries ، وهي شركة مصنعة لأنظمة ترسيب الأغشية الرقيقة في بيسكاتواي ، ومقرها نيوجيرسي ، كان لدى الفريق نظامه الجديد في المختبر بحلول يوليو من هذا العام.

من خلال العمل جنبًا إلى جنب مع علماء الفلك جوزيف ميلر وأندرو فيليبس ومايكل بولت ، تلقى كوباياشي تمويلًا لمشروع البحث من مؤسسة العلوم الوطنية ، إلى جانب دعم من مديرة جامعة كاليفورنيا ، كلير ماكس. كل هذا موجه نحو تطوير الطلاءات الواقية لمرايا التلسكوب الفضية الكبيرة.

حاليًا ، يمكن للنظام أن يستوعب مرآة يبلغ قطرها 0.9 مترًا ، ولكن ، كما أشار فيليبس ، لا يوجد سبب لعدم إمكانية توسيع النظام لتلبية احتياجات المرايا الأكبر حجمًا. سيكون عرض مقاطع المرآة لتلسكوب الثلاثين مترًا 1.4 مترًا ، على سبيل المثال. يتألف تلسكوبات Keck التوأم في هاواي ، حيث UC Obersvatories شريك إداري ، من مقاطع سداسية يبلغ عرضها 1.8 متر ، ويبلغ مجموعها 10 أمتار مرايا أولية.

الدافع البحثي

قال بولت إن استخدام الفضة على قطاعات مرآة TMT كان دافعًا رئيسيًا في أبحاث الفريق و rsquos حول تقنيات الطلاء الجديدة. يتوقع الباحث أيضًا أن يتم استخدام الطلاء على التلسكوبات الحالية ، بالنظر إلى أن المرايا التقليدية المغلفة بالألمنيوم تدوم حوالي ثلاث إلى خمس سنوات قبل أن تصبح إعادة الطلاء ضرورية.

"نحن نكره أن نضيع وقت التلسكوب ، ونفقد الكثير من الليالي في إعادة طلاء الأجزاء في كيك ،" قال فيليبس. & quot؛ نود طلاء فضي يمكن أن يستمر من 5 إلى 10 سنوات. & quot

حاليًا ، يستخدم الباحثون الترسيب المادي لتغطية الفراغات المرآة بالفضة ، جنبًا إلى جنب مع طبقة حاجز أولية لحماية الفضة أثناء نقلها إلى نظام ALD. من هناك ، يتم استخدام ALD لتشكيل طبقات الحاجز النهائية.

"الآن ، إنها عملية هجينة ، لكننا نتابع تطور ترسب الطبقة الذرية للطلاء الفضي أيضًا ،" قال فيليبس.

قد يكون لهذا البحث تأثير على علم الفلك ، وفقًا لبولت.

وقال "هذه هي الحيلة الأخيرة التي يجب أن نجعل التلسكوبات الموجودة أكثر كفاءة". & quot؛ يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا حقًا. & quot

البحث السابق

يعمل فريق من الباحثين في NASA & rsquos Goddard Space Flight Center على تطوير طلاء مثالي لحماية مرايا التلسكوب المصنوعة من الألومنيوم شديدة الانعكاس والتي قالت الوكالة إنها حساسة لثلاثة نطاقات من الأطوال الموجية: الأشعة تحت الحمراء والبصرية والأشعة فوق البنفسجية البعيدة.

كان الألمنيوم هو المفتاح لتطوير المرايا نفسها ، لكن المشكلة التي واجهها الفريق كانت أن ركيزة الألومنيوم تتأكسد بسهولة ، مما يؤدي إلى فقدان الانعكاس.

قالت ناسا أن أحد الأساليب يتضمن ترسيب البخار الفيزيائي لطبقة رقيقة من غاز ثنائي الفيوريد زينون على سطح الألومنيوم. ثم تمنع أيونات الفلور التي يتم تكوينها الألمنيوم من الأكسدة.


تلسكوبات Maksutov-Cassegrain

تلسكوب Questar 3.5 & # 8243 Maksutov-Cassegrain.

تعد تلسكوبات Maksutov-Cassegrain الصغيرة هبة من السماء للمراقبين الحضريين الذين يحتاجون إلى نطاق مضغوط مع بصريات جيدة. وعادت "Maks" إلى الأسلوب ، لذلك هناك مجموعة جيدة في السوق. لكن Maks ليس للجميع. إليك كيفية معرفة ما إذا كان الماك مناسبًا لك.

Maksutov-Cassegrains هي نوع آخر من التلسكوبات المركبة ، تشبه Schmidt-Cassegrains. لديهم مرآة كروية لتجميع الضوء وعدسة منحنية في المقدمة لتصحيح الانحرافات. لكن عدسة المصحح الموجودة على الماك لديها انحناء كروي بسيط يسهل تصنيعه. والمرآة الثانوية هي ببساطة طبقة رقيقة من الألومنيوم تترسب على ظهر العدسة. لذلك على عكس النيوتوني أو SCT ، لا يتطلب Mak أي محاذاة.

الجانب السلبي لبصريات ماك؟ للحفاظ على الانحرافات صغيرة ، يتم تصنيع Maks مع نسبة بؤرية طويلة ... عادةً f / 12 إلى f / 15. هذا يعني أنك تحصل على تكبير أعلى باستخدام عدسة معينة ومجال رؤية أضيق من f / 10 Schmidt-Cass أو f / 6 أو f / 8 Newtonian. لذا فإن Maks ليس رائعًا إذا كنت تريد مناظر واسعة وشاملة لمجرة درب التبانة. إنها أفضل بكثير للأجسام التي تتطلب تكبيرًا عاليًا مثل الكواكب والقمر والنجوم المزدوجة والعناقيد الكروية والسدم الكوكبية.

تلسكوب Skywatcher 150 مم (6 & # 8243) Maksutov-Cassegrain على جبل استوائي.

يعتبر Maks رائعًا للمراقبين الحضريين لسببين. إنها مدمجة وسهلة النقل. وسيؤدي التكبير الأعلى إلى تعتيم سماء المدينة الباهتة وإظهار المزيد من التباين في أجسام أعماق السماء.

إنها متينة وقوية ، لذلك يتم استخدام Maksutov-Cassegrains في البيئات القاسية في التطبيقات الصناعية والعسكرية. أكثر من بضع صور ميدانية في ناشيونال جيوغرافيك تم صنعه مع Maks. ولكن نظرًا لأن عدسة المصحح الموجودة في الماكينة سميكة جدًا ، فإن هذه النطاقات تصبح ثقيلة عند الفتحات الأعلى. لهذا السبب لن تجد Maks المصنعة تجاريًا بفتحات أكبر من 7 بوصات (175 ملم).

تلسكوب Maksutov الأكثر شهرة (والأكثر تكلفة) هو Questar. صُنعت لأول مرة في عام 1954 ، وهي تشبه ساعة سويسرية راقية. تتمتع هذه النطاقات بميكانيكا رائعة وبصريات حادة للغاية تقريبًا بدون انحراف. تُستخدم Questars على نطاق واسع في المراقبة الأرضية وتصوير الطبيعة. واستخدمت ناسا تلسكوبات كويستار في بعثاتها الفضائية المبكرة. ومع ذلك ، فهي باهظة الثمن للغاية بالنسبة لفتحاتها الصغيرة. يكلف برنامج Questar الأساسي 3.5 & # 8243 4000 دولار وما فوق.

نطاقات Mak-Cass الأقل تفصيلاً ، مثل إصدار 6 & # 8243 Skywatcher الموضح أعلاه ، تذهب إلى ما يزيد قليلاً عن 1000 دولار (بدون الحامل). هذا & # 8217s لا يزال أغلى من شميدت كاس من نفس الحجم.


هل توجد طبقة أكسيد على عاكسات الألمنيوم للتلسكوبات؟ - الفلك

تستمر التلسكوبات الفلكية في طلب مرايا فضية عالية التحمل وعالية التحمل يمكنها تحمل سنوات من التعرض في بيئات المراصد الأرضية. نقدم نتائج واعدة لتحسين متانة المرآة Ag باستخدام ترسيب الطبقة الذرية المحسن بالبلازما (PEALD) لأكسيد الألومنيوم (AlO x) كطبقة حاجز علوي. يعتبر AlO x الشفاف مناسبًا للعديد من التطبيقات البصرية ، لذا فقد كان المادة الأولية المختارة لهذه الدراسة. تم تطوير وصفتين للطلاء باستخدام ترسيب شعاع الإلكترون بمساعدة الأيونات (الحزمة الإلكترونية IAD) للمواد بما في ذلك فلوريد الإيتريوم ونتريد التيتانيوم وأكاسيد الإيتريوم والتنتالوم والسيليكون المستخدمة لتوفير اختلافات في الهياكل الأساسية للمرآة Ag لمقارنة التحمل التفاعلي حواجز IAD ذات الشعاع الإلكتروني مع حواجز PEALD. تخضع العينات لاختبار بيئي بدرجة حرارة عالية / رطوبة عالية في بيئة خاضعة للرقابة بنسبة 80٪ رطوبة عند 80 درجة مئوية لمدة 10 أيام. يُظهر الاختبار البيئي نتائج واضحة تشير إلى أن حاجز PEALD AlO x يوفر حماية قوية ضد التآكل الكيميائي ونفاذ الرطوبة. تميزت هياكل المرآة Ag أيضًا بالانعكاس / الامتصاص قبل وبعد ترسب حواجز Al O x.


تلسكوبات ومعدات RFO



تلسكوب عاكس

يضم الجناح الغربي تلسكوبًا عاكسًا 40 & # 8243. تبلغ النسبة البؤرية لهذا التلسكوب & # 8217s f / 3.6 ، مع بُعد بؤري يبلغ 3600 مم. يزن التلسكوب بأكمله حوالي ثلث الطن. وهو مدعوم أسفل المبنى بثلاثة أرصفة خرسانية.

مثبت على جانب النطاق العملاق 40 & # 8243 هو 8 & # 8243 يعكس نطاق الإكتشاف والذي يعمل أيضًا للمراقبة. يوجد أيضًا مكتشف Telrad. التلسكوب عبارة عن سمت بديل يتصاعد مع محرك كمبيوتر مدمج مع برنامج القبة السماوية بحيث يمكن للمشغل اختيار هدف وأمر التلسكوب بالانتقال إلى تلك النقطة في السماء. يحافظ برنامج محرك الأقراص على ضبط ارتفاع التلسكوب وسمته باستمرار بحيث يتعقب جسمًا في السماء.

تم شراء مرآة التلسكوب من جيف بالدوين. ال المشروع 40 انتهي الفريق من الطحن الخام والطحن الدقيق والتلميع وتحديد المرآة على آلة تلميع يدوية الصنع. استخدم الاختبار البصري قناع منطقة كبيرة للرسم الأولي وسنتين من قياسات التداخل والاكتشاف للوصول إلى المنحنى النهائي. تم طلاء مرآة التلسكوب بألومنيوم درجة ناسا وأكسيد الألومنيوم كتبرع من Viavi (JDSU و OCLI سابقًا) في سانتا روزا. تم تصنيع الحامل يدويًا من الفولاذ الأنبوبي الملحوم معًا لتشكيل صندوق هزاز. يستخدم تصميم محرك الارتفاع والسمت وحدة تحكم SiTech وواجهة لجهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows 7 TheSky X للعثور على الأشياء والدوران عليها. يحتوي كل محور على محرك خادم يتحكم فيه الكمبيوتر بالإضافة إلى مجموعة تروس مع عزم الدوران المطلوب لتحريك التركيب الضخم.

كيف تعمل: يدخل الضوء من جسم ما في أحد طرفي التلسكوب ويسافر بطول الأنبوب حيث ينعكس على مرآة ذات قطع مكافئ بقطر 40 & # 8243. ثم ينتقل الضوء مرة أخرى في الاتجاه المعاكس حيث يصطدم بمرآة ثانوية مائلة بالقرب من النهاية حيث دخل الضوء أولاً. يتم تعيين المرحلة الثانوية بزاوية 15 درجة. ينعكس الضوء من المرآة الثانوية إلى مرآة ثلاثية قطرية خارج أنبوب التلسكوب مباشرة ، وينعكس مرة أخرى إلى الاتجاه النهائي من خلال مجموعة عدسات لتصحيح الغيبوبة وعينية ليستخدمها المراقب.


تلسكوب المنكسر

تحتوي القبة البيضاء على منكسر طوله مترين. مرفق على جانب التلسكوب نطاق اكتشاف وجهاز اكتشاف Telrad. يقوم محرك التعقب بتحريك التلسكوب لمواجهة دوران الأرض ، بحيث يظل الجسم الموجود في العدسة هناك لفترة من الوقت بينما تتحرك الأرض. شق هذا التلسكوب طريقه إلى RFO من جامعة الدومينيكان في سان رافائيل.

كيف تعمل: يدخل الضوء في أحد طرفي التلسكوب من خلال قطعة 8 & # 8243 من الزجاج المنكسر والتي تعمل على انحناء الضوء قليلاً. تتلاقى أشعة الضوء معًا في الطرف المقابل من التلسكوب حيث تقوم مرآة صغيرة بزاوية 45 درجة بتوجيه الضوء إلى العدسة.



تلسكوب آلي (سي سي دي)

يضم الجناح الشرقي تلسكوبًا جميلًا من طراز Ritchey-Chretien مقاس 20 بوصة ، تم التبرع به إلى RFO من قبل جامعة سان فرانسيسكو في عام 2016. تصميم RC هو الخيار الأكثر شيوعًا للمراصد الاحترافية: حتى تلسكوب هابل الفضائي من نفس التصميم. لم يتم إعداد هذا التلسكوب للمراقبة المرئية: يتم توصيل معدات الكاميرا بالجزء الخلفي من النطاق ، وتستخدم وثائق RFO النظام للقيام بالتصوير الفلكي والبحث. يتم التحكم في النظام بأكمله بواسطة برنامج كمبيوتر.

إن نظام الكاميرا الحساسة هذا (المسمى & # 8220CCD & # 8221 للجهاز المقترن بالشحن ، والذي يشير إلى شريحة الكاميرا) قادر على تصوير الأشياء التي تبعد مئات الملايين من السنين الضوئية. يمكنه أيضًا تصوير الكويكبات والمذنبات للمساعدة في التأكد من مواقعها ومداراتها ، ويمكن أن توفر بيانات عن ضوء نجمي ، مما يمنح علماء الفلك نظرة ثاقبة على الخصائص الفيزيائية للنجم. يتم تقديم المساهمات في مشاريع البحث المهنية من خلال البيانات الناتجة عن تحليل الصور. ألق نظرة على مشاريعنا البحثية والتصوير الفلكي.

تتعدد: AstroPhysics GTO3600
آلة تصوير: التبريد العميق Apogee U42
مطياف: تم تركيب DSS7 على SBIG STl-8XME
Autoguider: يتم تثبيت Lodestar Autoguider على منكسر 400 مم
المرشحات (9): Optec LRGB و Ha و BVRI الضوئي

كيف تعمل: في الرسم التخطيطي على اليمين ، يدخل الضوء من اليسار وينعكس على المرآة الأساسية في مؤخرة النطاق ، مرتدًا إلى المرآة الثانوية. ينعكس الضوء مرة أخرى من خلال فتحة في المرآة الأساسية ، ليبدأ التركيز داخل الكاميرا.

تشكر RFO جامعة سان فرانسيسكو على تبرعها السخي بهذه المعدات.


التلسكوبات الشمسية

RFO لديها طريقتان لرصد الشمس - المراقبة المباشرة الآمنة من خلال التلسكوبات شديدة الترشيح ، والهوائيات الراديوية التي تسجل التقلبات في النشاط.

التلسكوب الموجود في الخلف الأيمن هو منكسر Lunt قوي 80 مم مع مرشح هيدروجين ألفا أحمر. إنه يصور الكروموسفير الشمسي (الغلاف الجوي) ويظهر البروز والخيوط والحبيبات.

النطاق الأقرب هو منكسر أوريون 80 مم بفلتر كثافة محايدة. يصور الغلاف الضوئي الشمسي (السطح) ويظهر البقع الشمسية بتفاصيل عالية. يوجد جهاز & # 8220Sun Spotter & # 8221 في المركز.

كيف هؤلاء يعملون: ينطبق مخطط مسار الضوء الخاص بنا 8 & # 8243 الانكسار على كلا الكاسرين.

تم توفير الأموال لتلسكوب Lunt من قبل مؤسسة حدائق ولاية كاليفورنيا والتبرعات الخاصة. تم تخصيص التلسكوب تخليدا لذكرى محاضر المرصد المحبوب وعالم الفلك الشمسي ميرلين كومبس.

راديو تلسكوب

يتكون التلسكوب الراديوي من هوائيات متصلة بجدران المرصد & # 8217s والتي تغذي إشارات الراديو والصوت لأجهزة الكمبيوتر داخل الفصل.

We can hear the Sun’s activity and see radio graphs projected onto an indoor screen for public observing. Radio astronomer Dean Knight examines the fluctuations appearing on today’s graph.

About Telescopes

There are three basic types of telescope design (refracting, reflecting, and catadioptric), and the Robert Ferguson Observatory operates all three types.

Size refers to the primary mirror or refracting glass used in the telescope–not the length of the telescope or the magnification. The larger the primary mirror or refracting glass, the more light is gathered. The “object”—a galaxy, for example—appears brighter to the observer.

Magnification is dependent on the focal length of the telescope and the specific eyepiece used.

Filters of various types can be used to help emphasize certain features of the object being observed. Oddly enough, a green filter can bring out surface features of the red planet Mars.

Other devices attached to a telescope may include one or more “spotting scopes”—smaller telescopes that provide a wider field of view to assist the operator in finding objects. Telrads are devices which generate a red laser ring “target.” When the operator moves the telescope so that the desired object is centered in the target, it will also be visible in the telescope’s eyepiece.


Title: Plasmonic Three-Dimensional Transparent Conductor Based on Al-Doped Zinc Oxide-Coated Nanostructured Glass Using Atomic Layer Deposition

Transparent nanostructured glass coatings, fabricated on glass substrates, with a unique three-dimensional (3D) architecture were utilized as the foundation for the design of plasmonic 3D transparent conductors. Transformation of the non-conducting 3D structure to a conducting 3D network was accomplished through atomic layer deposition of aluminum-doped zinc oxide (AZO). After AZO growth, gold nanoparticles (AuNPs) were deposited by electronbeam evaporation to enhance light trapping and decrease the overall sheet resistance. Field emission scanning electron microscopy and atomic force microcopy images revealed the highly porous, nanostructured morphology of the AZO coated glass surface along with the in-plane dimensions of the deposited AuNPs. Sheet resistance measurements conducted on the coated samples verified that the electrical properties of the 3D network are comparable to that of the untextured two-dimensional AZO coated glass substrates. In addition, transmittance measurements of the glass samples coated with various AZO thicknesses showed preservation of the highly transparent nature of each sample, while the AuNPs demonstrated enhanced light scattering as well as light-trapping capability.


New mirror-coating technology promises dramatic improvements in telescopes

Materials scientist Nobuhiko Kobayashi wasn't quite sure why the astronomer he met at a wine-tasting several years ago was so interested in his research, but as he learned more about telescope mirrors it began to make sense.

"It turns out that improving the performance of mirrors is all about thin-film materials, and that's what I do. So then I got hooked," said Kobayashi, a professor of electrical engineering in the Baskin School of Engineering at UC Santa Cruz.

The astronomer was Joseph Miller, former director of UC Observatories (UCO), whose interest led to a thriving collaboration between Kobayashi and UC Santa Cruz astronomers Andrew Phillips and Michael Bolte. With funding from the National Science Foundation and support from current UCO director Claire Max, the researchers are developing new protective coatings for large silver-based telescope mirrors by adapting a technique widely used in the microelectronics industry.

According to Phillips, most astronomical telescope mirrors use aluminum for the reflective layer, despite the superior reflective properties of silver. "Silver is the most reflective material, but it is finicky to work with, and it tarnishes and corrodes easily," he said. "You need barrier layers on top that can keep anything from getting through to the silver without messing up the optical characteristics of the mirror."

Existing telescopes could substantially increase their efficiency by recoating their mirrors with silver instead of aluminum. "It is by far the cheapest way to make our telescopes effectively bigger," said Bolte. "The reason we want bigger telescopes is to collect more light, so if your mirrors reflect more light it's like making them bigger."

The new coating technology being developed at UC Santa Cruz could make that feasible. The researchers are using a technique called atomic layer deposition (ALD), which gradually builds a thin film of material, one molecular layer at a time, with excellent uniformity, thickness control, and conformity to the surface of the substrate. In a pilot study, ALD provided much better protective coatings for silver mirror samples than traditional physical deposition techniques.

"Atomic layer deposition performs significantly better," Phillips said. "The problem is that the systems used in the electronics industry are designed for silicon wafers, so they're too small for a telescope mirror."

The results of the pilot study, which used an ALD system in Kobayashi's lab designed for microelectronics, convinced the team to design a larger system that could accommodate telescope mirrors. They filed for a patent on their concept and found an equipment vendor willing to work with them to build the system. The vendor, Structured Materials Industries (SMI) in Piscataway, New Jersey, makes thin-film deposition systems for the microelectronics industry.

"We gave them the concept and our requirements, and they did the engineering design work and fabrication," Kobayashi said.

The new system was delivered to his laboratory in July and has performed well in initial testing. The researchers will use the system to demonstrate that it works for telescope mirrors and other large substrates and to continue perfecting the coatings. The system can accommodate a mirror up to 0.9 meter in diameter, and there is no reason the design could not be scaled up to accommodate even larger mirrors or mirror segments, Phillips said. The 10-meter primary mirrors of the twin Keck Telescopes in Hawaii are composed of hexagonal segments 1.8 meters across, and the mirror segments for the Thirty Meter Telescope (TMT) will be 1.4 meters across.

According to Bolte, the desire to use silver on the TMT mirror segments is a major driver of their research on new coating technologies. But he expects the technology will also be used to recoat the mirrors of existing telescopes. An aluminum-coated mirror lasts about three to five years before it needs recoating, a process that puts the telescope temporarily out of action.

"We hate to lose telescope time, and we lose a lot of nights recoating segments at Keck," Phillips said. "We'd like to have a silver coating that could last five to ten years."

At this point, the researchers are using a physical deposition process to put the silver coating on the mirror blanks along with an initial barrier layer to protect the silver while the mirror is transferred to the ALD system. Atomic layer deposition is then used for the final barrier layers.

"Right now, it's a hybrid process, but we're following the development of atomic layer deposition for the silver coating as well," Phillips said.

Bolte said the new technology could have a big impact in astronomy, in the same way that the advent of digital detectors to replace photographic plates gave new life to small telescopes throughout the world several decades ago. "This is the last trick we have to make existing telescopes more efficient," he said. "It could really make a big difference."


شاهد الفيديو: لهذا السبب ناسا لن تحاول العودة للقمر..اليك الصور الاكثر سرية عن القمر (كانون الثاني 2023).