反射镜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种反射镜及其制备方法，其中，制备方法包括如下步骤：备料；制备轻量化结构层：将所述的坯料经冷加工得到带有支撑架的第一玻璃板，所述的支撑架与第一玻璃板围成预设形状的槽，所述的预设形状为三角形、四边形、五边形、六边形、扇形或圆形；制备第二玻璃板；制备反射镜毛坯：将熔接物涂覆在所述的第二玻璃板的熔接面，所述的熔接物为含铝、硅类片状或粉状材料，其膨胀系数≤5×10‑7/℃；将所述的第二玻璃板的熔接面与支撑架的熔接面进行熔接得到反射镜毛坯；将所述的反射镜毛坯进行整形、磨砂和抛光处理后得到所述的反射镜。本发明专利技术方法制备的反射镜具有轻量化率高，结构牢固的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学领域，具体涉及一种反射镜及其制备方法。
技术介绍
当今社会，随着空间科学、天文研究、宇宙探测、地球信息及环境信息等领域的飞速发展，高分辨率的成像质量要求光学系统具有越来越大的口径。为保证反射镜具有合适的径厚比(否则可能会引起元件容易发生变形)，应在增加反射镜口径的同时，增大反射镜的厚度，然而这样就会造成反射镜重量的大大增加而无法承受自身重量，并且也会增加航空探测的成本和难度，迫切需要降低反射类元件的重量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反射镜的制备方法，可以大大减少反射镜的自重，并保证反射镜的牢固性。本专利技术实施例还提供了一种反射镜。本专利技术的目的是通过如下方案实现的：一种反射镜的制备方法，包括如下步骤：备料：选取膨胀系数为5×10-7/℃或膨胀系数≤1×10-7/℃的石英玻璃作为坯料；制备轻量化结构层：将所述的坯料经冷加工得到带有支撑架的第一玻璃板，所述的支撑架与第一玻璃板围成预设形状的槽，所述的预设形状为三角形、四边形、五边形、六边形、扇形或圆形；制备第二玻璃板：将所述的坯料经冷加工得到预设形状的第二玻璃板；制备反射镜毛坯：将熔接物涂覆在所述的第二玻璃板的熔接面，所述的熔接物为含铝、硅类片状或粉状材料，其膨胀系数≤1.5×10-7/℃，所述的熔接物的熔化温度低于所述的轻量化结构层和第二玻璃板的软化温度；将所述的第二玻璃板的熔接面与支撑架的熔接面进行熔接得到反射镜毛坯；将所述的反射镜毛坯进行整形、磨砂和抛光处理后得到所述的反射镜。进一步的，所述的熔接具体包括如下步骤：在500-1600℃条件下将所述的熔接物熔化，然后进行降温，在降至退火温度前降温速度大于100℃/小时，所述的退火温度为300-900℃，退火温度下保温30-100min，然后降温至室温，从所述的退火温度到室温的降温速度为10-80℃/小时。进一步的，所述的制备轻量化结构层具体包括如下步骤：将要成形的形状通过软件画图的方式输入数控设备中，将整体石英玻璃固定在数控加工设备上，采用金刚石刀具对玻璃按照预设的图形进行切削和铣磨，最终获得轻量化结构层的整体结构。进一步的，所述的制备第二玻璃板具体包括如下步骤：将石英玻璃板状材料固定在铣磨或平磨设备上，用金刚石类砂轮对石英玻璃板进行层状切削，最终制备出和轻量化结构层具有高贴合度的第二玻璃板进一步的，所述的反射镜的口径为500-1500mm，反射镜的径厚比为小于10:1。进一步的，所述的第一玻璃板上与所述的支撑架对应的面的形状为平面、球面或非球面。进一步的，所述的第二玻璃板上与所述的熔接面对应的面的形状为平面、球面或非球面。进一步的，所述的第二玻璃板与所述的轻量化结构层的贴合度为1μm-1mm；所述的熔接物的厚度为1μm-1mm。进一步的，所述的槽相互连通且与外界连通。另一方面，本专利技术实施例提供了一种反射镜，所述的反射镜由上述任意一种制备方法制备而得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的熔接过程采用了特殊的降温制度，从而保证了制备出的反射镜的牢固度，从而有效防止了反射镜的变形，延长反射镜的使用寿命，反射镜能够加工到PV小于0.1λ(λ＝632.8nm)；。本专利技术采用支撑架结构，在保证径厚比可以满足反射镜的要求的条件下，大大降低了反射镜的重量，从而有效降低了由于反射镜自身重量造成的形变，延长了反射镜的寿命，支撑架围成的槽相互连通且与外界连通，其可以保证在外界环境变化时，不会因为槽里的气体和反射镜的膨胀不一致，而造成反射镜变形的现象。本专利技术采用具有高强度、低密度、热稳定性好的普通石英玻璃或低膨胀石英玻璃作为基材制备轻量化反射镜具有可加工性能好、热变形小、自重变形小、耐辐照等优势。本专利技术中采用了盖板层(第二玻璃板)，盖板层可以有效的加强了轻量化结构层的稳定性，从而配合轻量化结构层来实现反射镜的稳定，延长使用寿命；盖板层与支撑架的固定采用熔接，熔接法固定具有强度高、应力小、结合牢固、轻量化率高等优势。附图说明图1是本专利技术反射镜实施例中反射镜的结构示意图；图2是本专利技术反射镜实施例中槽体表面为三角形的支撑槽的结构示意图；图3是本专利技术反射镜实施例中槽体表面为正方形的支撑槽的结构示意图；图4是本专利技术反射镜实施例中槽体表面为六边形的支撑槽的结构示意图；图5是本专利技术反射镜实施例中槽体表面为圆形的支撑槽的结构示意图；图6是本专利技术反射镜实施例中槽体表面为扇形的支撑槽的结构示意图。具体实施方式为了使本领域技术人员更加清楚的了解本专利技术的技术方案，下面结合较佳实施例对本专利技术的方案做进一步阐述，应当理解，较佳实施例只是为了方便对本专利技术方案的理解，而不作为本专利技术方案的限定。如图1，本专利技术实施例提供的一种反射镜结构示意图，如图1所示，本实施例中反射镜包括轻量化结构层1，第二玻璃板2和熔接物3，第二玻璃板2通过熔接物3熔接到轻量化结构层1上；其中，轻量化结构层为带有支撑结构的玻璃板，其包括第一玻璃板101，支撑架103及由支撑架103围成的槽102。本实施例中轻量化结构层1和第二玻璃板2的材质可以为石英玻璃、低膨胀石英玻璃、K9玻璃、微晶玻璃；本专利技术实施例对轻量化结构层1和第二玻璃板2的材质不做限定，优选为膨胀系数为5×10-7/℃或膨胀系数≤1×10-7/℃的石英玻璃；这里要说明的是：膨胀系数为5×10-7/℃或膨胀系数≤1×10-7/℃的石英玻璃具有高强度、低密度、热稳定性好的优点，可以大大增强反射镜的稳定性，有效防止其变形，延长反射镜的使用寿命。熔接物可以为玻璃类材料；本专利技术实施例对熔接物的种类不做限定，其中优选的为含铝、硅类片状或粉状材料，其膨胀系数≤1.5×10-7/℃，具体的为B-Al-Si或Ca-Al-Si系统的玻璃类材料。这里要说明的是：采用熔接技术将轻量化结构层1和第二玻璃板2进行熔接，可以使反射镜具有强度高、应力小、结合牢固的优点。本专利技术实施例对槽102的形状不做具体限定，图2-6分别为槽体102表面为三角形、正方形、六边形、圆形和扇形的结构示意图，结合图2-6可以知道，槽102表面可以为三角形、正方形、五边形、六边形、扇形和圆形等等，这里要说明的是：在保证反射镜的结构稳定的前提下尽量增加槽102所占的空间，可以有效减少反射镜的重量，更好的实现轻量化的效果，防止自重造成的反射镜变形，延长反射镜的使用寿命。在具体实施时，本专利技术的第一玻璃板和第二玻璃板厚度可以设置为2mm-30mm，二者均可以作为反射面，支撑架厚度为作为反射面的玻璃板厚度的2-10倍。这里要说明的是：反射板过薄则会造成反射镜变形，而反射板过厚则会造成反射镜的重量过大从而会使反射镜减重效果差。在具体实施时，所述的带有反射面的玻璃板的反射面的形状可以为平面、球面或非球面。这里要说明的是：平面反射镜用于改变平行光的传播角度，球面反射镜用于光的聚焦或发散；非球面反射镜用于使光线满足特殊的光学效果。在具体实施时，为了保证轻量化结构层1与第二玻璃板2的熔接牢固，进一步的，所述的第二玻璃板2和支撑架103的熔接面的表面贴合度为1μm-1mm；贴合度小于1μm，难以加工成形；贴合度大于1mm，则熔封效果差，熔封后的牢固度降低。为了配合第二玻璃板3和支撑架103的熔接面的表面平整度，熔接物的厚度为1μm-1mm，这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：备料：选取膨胀系数为5×10‑7/℃或膨胀系数≤1×10‑7/℃的石英玻璃作为坯料；制备轻量化结构层：将所述的坯料经冷加工得到带有支撑架的第一玻璃板，所述的支撑架与第一玻璃板围成预设形状的槽，所述的预设形状为三角形、四边形、五边形、六边形、扇形或圆形；制备第二玻璃板：将所述的坯料经冷加工得到预设形状的第二玻璃板；制备反射镜毛坯：将熔接物涂覆在所述的第二玻璃板的熔接面，所述的熔接物为含铝、硅类片状或粉状材料，其膨胀系数≤1.5×10‑7/℃，所述的熔接物的熔化温度低于所述的轻量化结构层和第二玻璃板的软化温度；将所述的第二玻璃板的熔接面与支撑架的熔接面进行熔接得到反射镜毛坯；将所述的反射镜毛坯进行整形、磨砂和抛光处理后得到所述的反射镜。

【技术特征摘要】
1.一种反射镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：备料：选取膨胀系数为5×10-7/℃或膨胀系数≤1×10-7/℃的石英玻璃作为坯料；制备轻量化结构层：将所述的坯料经冷加工得到带有支撑架的第一玻璃板，所述的支撑架与第一玻璃板围成预设形状的槽，所述的预设形状为三角形、四边形、五边形、六边形、扇形或圆形；制备第二玻璃板：将所述的坯料经冷加工得到预设形状的第二玻璃板；制备反射镜毛坯：将熔接物涂覆在所述的第二玻璃板的熔接面，所述的熔接物为含铝、硅类片状或粉状材料，其膨胀系数≤1.5×10-7/℃，所述的熔接物的熔化温度低于所述的轻量化结构层和第二玻璃板的软化温度；将所述的第二玻璃板的熔接面与支撑架的熔接面进行熔接得到反射镜毛坯；将所述的反射镜毛坯进行整形、磨砂和抛光处理后得到所述的反射镜。2.根据权利要求1所述的反射镜的制备方法，其特征在于，所述的熔接具体包括如下步骤：在500-1600℃条件下将所述的熔接物熔化，然后进行降温，在降至退火温度前降温速度大于100℃/小时，所述的退火温度为300-900℃，退火温度下保温30-100min，然后降温至室温，从所述的退火温度到室温的降温速度为10-80℃/小时。3.根据权利要求1所述的反射镜的制备方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵竹锋，向在奎，饶传东，符博，王佳佳，隋梅，王玉芬，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11