高能粒子辐照对零膨胀微晶玻璃光学性质和面形光学稳定性的影响

　　引　言

　　零膨胀微晶玻璃由于具有接近零的热膨胀系数、良好的热稳定性、尺寸稳定性及高的机械强度而被用做大型光学仪器主反射镜[1～4]。

　　近年来,由于军事侦察、资源探测、气象预报、卫星通讯等高技术的发展,各国相继发射了各种卫星。为了克服大气干扰,以便探测达140亿光年的宇宙,发射了哈勃太空望远镜。随着运行轨道的不同,太空中存在不同种类、能量不等的高能粒子,因而空间系统光学仪器要求在各种粒子辐照条件下具有良好的稳定的光学特性。

　　因而国内外不少科技工作者研究了辐照对光学材料性质的影响及辐照机理,并进而研制出耐辐照光学玻璃。

　　在本文中报导了辐照对零膨胀微晶玻璃光学性质和面形光学稳定性的影响。

　　1　高能电子辐照实验

　　1.1　材料及样品加工

　　选用VO2零膨胀微晶玻璃为实验材料。将其加工成直径为50mm,厚度为5mm的平板,通光的两大面抛光加工成光学表面。

　　1.2辐照前样品性质测试

　　用日本日立公司产UV-340双光束自动记录分光光度计测定了上述样品可见及红外区分光透过光谱特性。结果见图1、图2中曲线1。

　　用美国ZYGO公司产MarkⅣ激光干涉仪测定平面镜面形。该仪器测平面峰谷差(PV)值不确定度为λ/20,重复性λ/60。测试结果在图3(a)中给出。PV值为0.79λ,均方根(RMS)值为0.179λ(λ=632.8nm)。从图上可以看出,该平面中心高。

　　1.3高能电子辐照实验[5]

　　将VO2零膨胀微晶玻璃平面反射镜在加速器中进行辐照。辐照条件为:电子能量:1.7MeV

　　电子通量:2×1015个/cm2

　　2　高能质子辐照

　　2.1　材料与样品加工

　　用VO2零膨胀微晶玻璃做实验材料。将其加工成直径为36mm,厚度为5mm的平面反射镜,通光两大面加工成光学表面。并在一个光学表面上用真实镀膜技术镀银反射膜。

　　2.2　辐照前样品性能测试

　　用日本日立公司产的UV-340双光束自动记录分光光度计测试了镀银表面可见及红外区反射光谱。见图4及图5中曲线1。用ZYGO MarkⅣ激光干涉仪测定了镀银表面的面形。结果在图6(a)中给出,其PV值为0.388λ,均方根RMS值为0.072λ。

　　2.3　高能电子辐照实验

　　将镀银VO2零膨胀微晶玻璃平面反射镜放入加速器中,对镀银表面进行高能质子辐照。辐照条件为:质子能量:6.75MeV

　　质子通量:2.561×1012个/cm2

　　3　高能粒子辐照实验结果

　　3.1　高能电子辐照对反射镜面形光学稳定性的影响

　　用ZYGO MarkⅣ激光干涉仪测量了辐照后零膨胀微晶玻璃面形,结果在图3(b)中给出。表1给出了辐照前后面形峰谷差(PV)值、均方根差(RMS)值及其变化ΔPV,ΔRMS值。