JPH01502857A - 炭化珪素からなる軽量ミラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はミラーに関し、より詳細には、完全圧縮された表面板によって覆われた 網状フオームの炭化珪素からなるコアまだは支持体を有する軽量ミラーに関する 。

発明の背景 軽量ミラーは、重力によるサグ効果によって引起こされる変形に耐えるミラーを 必要とする光学系において広範な応用を有する。さらに、軽量ミラーは光学系の 全重量が出来るだけ小さいことが望ましい空中及び宇宙用光学系において利点を 有する。また、軽量ミラーは、ミラーの熱量の低下がミラーの冷却及び所望の低 温でのミラーの保守を容易にする極低温光学系においても利点を有する。

溶融シリカ、ベリリウム（Ｂｅ）、鋳造炭化珪素（ＳｉＣ）などの多種の材料か ら作られたウェブからなるコアまたは支持体の上に軽量ミラーを二次加工する技 術はよく知られている。コアは概して、少なくとも１つがミラー面を提供すべく 艶出された２つの比較的薄い表面板を分離している。そのような軽量ミラーの先 行技術の１つが、Ｌ、Ａ、Ｇｒａｎｔによるジャーナルの記事“二次加工された 軽量金属の光学支持体”’　（Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ Ｍｅｔａｌ　０ｐｔｉｃ　５ｕｂｓｔｒａｔｅｓ）、Ｓ、Ｐ。

１、Ｅ、ｖｏｌ、１３１、ｐａｇｅ　８５　（１９７８）に開示されている。

このような先行技術のミラーは、概してミラー支持体としてのウェブ組織を具備 する。ウェブはしばしば、正方形セル状コアとして配列され、その上に表面板が 接着される。この正方形セル状コアの性質のため、表面板の厚さは、正方形セル 内の大きな気孔によって規定されるコア領域における表面板の寸法上の安定性を 維持するのに十分大きくなければならない。これより、表面板の必要最小厚さは 大きくなりがちであり、それゆえ、ミラーの重量及び熱量が増大する。

発明の摘要 固体フオーム材からなるコアまたは支持体を有する軽量ミラーによって、先行技 術の前述の問題が克服され、他の利点が実現される。フオーム状コアは気孔率に 対して低い固体材を有し、軽量である。そのようなコアは物理的にスポンジに類 似する。

本発明の例示的実施例において、円形の軽量ミラーは、約５パーセントの嵩密度 を有する固体ＳｉＣフオームコアを具備する。前記ミラーはさらに、ＳｉＣから なる２つの固体表面板を具備し、それぞれが、ＳｉＣフオームコア表面上に一体 的に形成されている。前記表面板の一方または両方の機械加工された表面上に別 のＳｉＣ層がさらにＳｉＣ表面板を強化し、光学的に艶出しされた表面を提供す べく形成されている。このＳｉＣの外層は化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって形成 される。このＳｉＣの強化層の形成後、この強化層は機械加工され、所望の平面 度と光学品質を有するミラー表面を提供すべく艶出しされる。

ＳｉＣフオームコア内の気孔は、先行技術の正方形セルコア構成に比べて比較的 小さいため、表面板は先行技術のミラーよりも薄く製造され、コア材内の比較的 小さな気孔は表面板をより連続的に支持する。ＳｉＣコアの嵩密度が低いのと、 表面板が相対的に薄いため、先行技術のミラーに対して優れた光学品質を有する 軽量ミラーが実現される。これらの品質は、ミラー重量の全体的減少を含み、こ れは重力によるサグに対する抗力、寸法上のより大きい安定性、ミラーの冷却を 促進する比較的低い熱量につながる。

図面の簡単な説明 本発明のこれらの側面及び他の側面は、好ましい実施例の詳細な説明と、図面と によって、より完全に説明される。

第１図は、本発明によって構成された円形ミラーの正面図を示し、 第２図は、第１図のミラーを線２−２に沿って切断した側面図を示し、 第３図は、本発明によって構成されたミラーの静的サグと、先行技術のミラーの 静的サグとを示すグラフである。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図及び第２図において、本発明に従って構成されたミラー１０の２つの図が 示される。ミラー１０は、実質的に円形であり、この円形は反射面１２を規定す る。本発明はそのような円形ミラーについて述べるが、本発明によればどんな形 のミラーでも形成できる。本発明の使用は軸外非球面ミラーの製造に適すととも に、コーナレフレクタミラーなどの他の多様なミラー構成にも適する。

ミラー１０は、反射面１２及び裏面１４として示された第１及び第２の面を具備 する。また、所望された場合は両面１２．１４を反射性とすることが可能である 。面１２及び１４は、本発明の教義によれば、気孔に対して低い固体比率すなわ ち、低い嵩密度を有する固体フオーム状材料を具備するコア１６によって分離さ れる。本発明の好ましい実施例によれば、フオーム材はＳｉＣを具備し、面１２ 及び１４は薄い表面板層１８及び２０の上にそれぞれ形成される。本発明の好ま しい実施例においては、層１８及び２０もまたＳｉＣからなる。例えばミラー１ ０に代表されるミラーを製造する１つの方法を述べる。まず、ポリウレタンフォ ームなどの構成炭素分子を有するディスク状フオーム材が所望のミラー支持体の 形及び厚さに切断される。フオーム材は、炭素フオームが生成されるように、炭 素分子以外の全ての構成分子を材料から除去すべく処理される。次に、この炭素 フオーム支持体全面に、良く知られた化学気相蒸着によってＳｉＣ層が生成され る。炭素フオーム上にＳｉＣを蒸着した後、炭素が概して熱分解によって除去さ れモノリシックなＳｉＣフオームか残る。表面に適用されるＳｉＣセラミックセ メント薄層によって、少なくとも１つのＳｉＣフオーム表面が圧縮される。

しかしながら、支持体に対して構造上の支持を行うべく支持体の対向面を圧縮す ることが望ましい。セメント層はブラッシング、霧吹き、または他の適当な方法 によって塗布される。

セラミックセメントがセメント硬化剤としてのＳｉＣフオームコアの露出された 表面と一体的に結合され、実質的に純粋の５ｉＣＯ層に変換される。硬化された セラミックセメントの平坦部は、所望の平坦さ、所望の曲率、ＳｉＣ薄層の蒸着 に適した表面を提供すべく機械加工される。５ｉＣＯ薄層は、層の厚さ、及び一 様性が制御されるように、化学気相蒸着によって形成される。このＳｉＣ薄層は 下層となるＳｉＣの表面板を強化するとともに光学的に艶出し可能な表面を提供 する。その後、ＳｉＣ薄層の一方または両方は所望の光学品質を有するミラー面 を提供すべく機械加工されるとともに艶出しされる。

もちろん、形成されるミラーが反射面を形成すべく艶出しするのに適した少なく とも１つの圧縮面を有する固体フオーム状支持体からなる限り、本発明の軽量ミ ラーはどんな適当な方法によっても製造される。

本発明によって製造されたミラーは、ミラーが軽量ミラーでかつ連続的表面板支 持を提供するという点で先行技術の前述した問題を克服する。そのようなミラー は優れた寸法上の安定性を有する特徴がある。このミラーはさらに軽量で極低温 への応用においてミラーの冷却を達成する低熱量を有する。

このミラーはさらに先行技術のミラーに比べて優れた機械的、熱的、及びガス発 生特性を有するので宇宙船内での使用により適している。さらにミラーは、一定 の割合いで所望の寸法に容易に製造でき、良く知られたヒートバイブ技術と組合 わすことによって、入射する高エネルギ放射ビームによって誘導された熱効果に よる光学ゆがみを最小にすべく概して表面板冷却を必要とする高エネルギ光学系 の製造に適している。

静的重力サグによって引起こされるたわみに対するミラー１０の抗力もまた先行 技術の方法によって製造されたミラーに比べて優れている。第３図は、メートル で表わされたミラー直径の関数としてのインチで表わされたたわみを示すグラフ である。本発明のフオームコアＳｉＣミラーは先行技術の２つのミラー、より詳 細には、超低膨張（ＵＬＥ）　ミラー（ＵＬＥはコーニンググラス社の登録商標 である）及びベリリウムミラーと対照的である。ＵＬＥ及びベリリウムミラーは それぞれ約１０パーセントの嵩密度の正方形セルコア構成を有する。約５パーセ ントの嵩密度のＳｉＣフオームコアを有する本発明のＳｉＣミラーは、前記した 他のミラーよりも低いたわみを示す。示された３つのミラーはそれぞれ１０対１ のアスペクト比を有し、全ミラー厚さの約２，５パーセントの表面板厚さを有す る積層構成を有する。１の重量を持つベリリウムミラーを基にした相対的ミラー 重量は次の通りである。ＳｉＣミラーの相対重量は約１．１５であり、ＵＬＥミ ラーの相対重量は約１８１９である。ミラーは全て端部にそって支持され、重力 に垂直に配設されたミラー表面を有する。

本発明は好ましい実施例において開示されたが、数多くの実施例において実施可 能であり、ここに開示された好ましい実施例に限定されない。例えば、開示され たミラーは１つまたは２つの反射面を有するが、コーナレフレクタなどのそれ以 上の反射面を有するミラーにより本発明を有利に利用することができる。さらに 、ＳｉＣ以外の材料も固体フオームコア及び表面板を形成すべく使用されるとと もに他の方法もフオームコアを提供すべく使用され、少なくとも１つの表面圧縮 が本発明の範囲内で使用される。即ち本発明は添附の請求の範囲によってのみ限 定される。

ＦＩＧ、　ｌ　ＦＩＧ、　２ 国際調査報告 国際調査報告 ＬＩＳ　８８００５２４ ＳＡ２１５５８

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．フォーム状固体材を具備する支持体と、反射特性を提供する艶出しされた表 面を有し、前記支持体の表面上に一体的に形成された少なくとも１つの表面板と を具備するミラー。
2. ２．前記支持体が炭化珪素からなる請求の範囲第１項に記載のミラー。
3. ３．前記表面板が前記支持体の表面上に一体的に形成された炭化珪素層からなる 請求の範囲第２項に記載のミラー。
4. ４．前記支持体が約５パーセントの嵩密度を有する請求の範囲第３項に記載のミ ラー。
5. ５．前記表面板の厚さが前記ミラーの全厚さの約２．５パーセントである請求の 範囲第４項に記載のミラー。
6. ６．フォーム状固体材からなるミラー支持体を提供し、前記支持体の表面上に少 なくとも１つの固体表面板を形成し、 前記表面板上にミラー面を提供すべく前記表面板の表面を艶出しする工程とを具 備するミラー製造方法。
7. ７．前記艶出し工程がさらに、所望の平坦さを持つ表面を提供すべく前記艶出し 工程に先だって前記表面を機械加工する工程を含む請求の範囲第６項に記載の方 法。
8. ８．前記支持体が炭化珪素からなり、前記形成工程がさらに、 炭化珪素からなるセラミックセメント層を前記表面に塗布し、 前記セメント層を硬化させ、 前記セメント層の表面を所望の平坦さに機械加工し、前記機械加工された表面上 に炭化珪素の層を蒸着する工程とを具備する請求の範囲第６項に記載の方法。
9. ９．前記炭化珪素が化学気相蒸着によって前記表面上に形成された請求の範囲第 ８項に記載の方法。
10. １０．炭化珪素からなるフォーム状固体支持体と、入射放射線を反射すべく動作 する艶出しされた表面を有し、炭化珪素からなり、前記支持体の表面に一体的に 結合された固体表面板とを具備する１つ以上の反射面を有するミラー。
11. １１．炭化珪素からなり、前記支持体の対向面に結合された第２の表面板をさら に具備する請求の範囲第１０項に記載のミラー。