反射镜和反射镜基底及用于其生产的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术总体上涉及一种反射镜和反射镜基底，特别是具有高纵横比的反射镜和反射镜基底，以及生产它们的方法和装置。

Mirrors and mirror bases and methods and apparatus for their production

【技术实现步骤摘要】
反射镜和反射镜基底及用于其生产的方法和装置
本专利技术总体上涉及一种反射镜和反射镜基底、特别是具有高纵横比的反射镜和反射镜基底、以及生产它们的方法和装置。
技术介绍
例如在所谓的反射式望远镜(也称为反射器)中，或者在其他精密光学器件中使用反射镜基底，并且它们在其中用作用于施加高反射镜层的基底。对于一贯地高质量的反射镜，特别是具有长期稳定性的反射镜，反射镜基底的性能起着重要作用：-反射镜基底的重量如果反射镜基底的重量过高，例如因为它是直径特别大的反射镜，则在反射镜基底的固有重量下可能发生变形，这将降低光学图像的质量。然而，由于改善的可操作性，即使对于较小的反射镜基底，低重量也通常是有益的。-反射镜基底的表面质量需要高表面质量的反射镜基底以便能够沉积高质量的反射层。特别重要的是反射镜基底的镜面的粗糙度，在该镜面上沉积有高反射层。-其他性能此外，反射镜基底应该基本上由高耐受性材料、特别是高耐热性的材料制成，并且该材料具有低的热膨胀系数。合适的材料特别包括玻璃、陶瓷和玻璃陶瓷。通常，材料的热膨胀通过静态法来测定，在静态法中试样的长度在特定温度区间的开始和结束时测定，并且由长度的差异计算出膨胀系数α或CTE(热膨胀系数)。然后将CTE报告为该温度区间的平均值-例如，对于0℃至50℃的温度区间，将其称为CTE(0；50)或α(0；50)。用于在大约室温的温度范围内具有零膨胀的精密部件的已知材料是陶瓷、Ti掺杂的熔融二氧化硅SiO2和玻璃陶瓷。玻璃陶瓷尤其是锂铝硅酸盐玻璃陶瓷(LAS玻璃陶瓷)，它们在例如US4,851,372、US5,591,682、EP587979、US7,226,881、US7,645,714和DE102004008824A1中进行了描述。另外，例如，已知的是：以商标或出售的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷；或者基于堇青石的材料；或者具有非常低的热膨胀系数的玻璃，如掺杂有TiO2的合成熔融二氧化硅，例如以商标出售的玻璃；或者包含堇青石或SiC的陶瓷或者由堇青石或SiC组成的陶瓷。通常，反射镜基底(例如由玻璃陶瓷制成的反射镜基底)通过首先提供熔体然后浇铸该材料来制造，所以首先要提供玻璃状材料。为了避免材料中的裂纹并且由玻璃状原材料生产玻璃陶瓷，需要复杂的温度控制，特别是缓慢且受控的冷却。同样，在合成熔融二氧化硅的制造中，首先通过沉积SiO2来生产所谓的铸锭或更大的板材。如果需要，可以通过降低工艺来增加板材的直径。随后，进行机械再加工以获得具有所需尺寸和所需质量的工件。机械再加工尤其可以包括钻孔、磨削和抛光。已知使用分别布置在工件或者反射镜基底下的支撑件来进行这些再加工步骤。通过使用这些支撑件可以防止损坏反射镜基底。特别地，已知具有高纵横比的工件(例如具有高纵横比的反射镜基底)在机械再加工期间，还有在其他再加工步骤(如涂覆)期间，或者在被运输时应该优选地在该工件的整个表面上被支撑。该工件的这种全表面支撑特别旨在使工件(即，例如反射镜基底)在尺寸上保持稳定，使得它例如在重力的影响下不会变形。例如，德国专利申请DE102015112036A1公开了一种基于矿物的铸造支撑件，用于一个工件对具有高纵横比的工件进行全表面支撑。然而，已经发现，如果需要大量的抛光工艺来获得特定质量的表面，则利用这种基于矿物的铸造支撑件会出现问题。在这种情况下，会产生大量的热量。然而，这对于由低膨胀材料制成的被支撑的工件与基于矿物的铸造支撑件之间的不同热膨胀是不利的，因此更不可能在反射镜基底的几何尺寸及其表面质量方面实现所需的精度。欧洲专利申请EP1391433A2公开了一种由热液石英玻璃陶瓷制成的支撑件，其可用于对例如玻璃或玻璃陶瓷进行成形。然而，与用于反射镜基底的通常的低膨胀材料相比，热液石英玻璃陶瓷还是具有较高的热膨胀系数。因此，也不可能以这种方式生产出在几何尺寸和表面质量方面具有所需精度的反射镜基底。这些问题尤其在开发同时具有特别小的厚度和大的直径的新型反射镜基底时出现。目前，这种反射镜基底还不能投入生产，或者它们在形状稳定性和表面质量方面不具有足够的质量，或者它们甚至可能在加工期间破裂。因此，需要具有高纵横比和小的绝对厚度、同时具有高表面质量和高尺寸精度以及高稳定性的反射镜基底和反射镜。此外，还需要可用于制造高纵横比的反射镜基底和反射镜的支撑件，并且需要用于生产这种反射镜基底和反射镜的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供克服或至少减轻现有技术的已知缺陷的反射镜基底，并且特别是基于这种反射镜基底提供反射镜。还需要用于生产这种反射镜基底和基于这种反射镜基底的反射镜的方法和装置。通过独立权利要求的主题实现了本专利技术的目的。通过从属权利要求限定了优选的实施例和特定的实施例。根据本专利技术的反射镜基底包括平均线性热膨胀系数小于或等于1*10-6/K、优选小于或等于0.1*10-6/K、并且最优选小于或等于0.05*10-6/K的材料。根据特别有利的实施例，反射镜基底的平均线性热膨胀系数甚至可以小于或等于0.02*10-6/K或者甚至小于或等于0.01*10-6/K。该反射镜基底具有以下特征中的至少一个：-反射镜基底的横向尺寸与其最大厚度的比为至少100、优选为至少150、更优选为至少200、并且最优选为300或更大；-反射镜基底的每单位面积的重量为100kg/m2或更小、优选为50kg/m2或更小、更优选为30kg/m2、并且最优选为15kg/m2或更小。反射镜基底具有镜面，镜面的粗糙度Ra为至多3.5μm、理想地小于1.2μm，并且反射镜基底的镜面优选地具有研磨精加工表面。Ra是由评估长度内关于中心线的偏差确定的过滤的粗糙度分布的算术平均值。均方根RMS定义为均方(一组数的平方的算术平均值)的平方根。诸如Ra和RMS的分布粗糙度参数包括在ISO4287：1997中。根据本专利技术的一个实施例，反射镜基底的最大厚度为50mm或更小、20mm或更小、优选为15mm或更小、更优选为10mm或更小、并且最优选为2mm或更小。优选地，反射镜基底的横向尺寸为至少200mm和/或至多4500mm。然而，本专利技术同样适用于具有更小或更大横向尺寸的反射镜基底。根据本专利技术的另一个实施例，可以在支撑件上抛光反射镜基底，使得反射镜基底将具有抛光的镜面，该抛光的镜面的均方根(RMS)粗糙度小于2nm、优选小于1nm。以下定义和术语适用于本申请的上下文。具有低热膨胀系数的反射镜基底材料是指表现平均线性热膨胀系数小于或等于3*10-6/K的材料。反射镜基底的横向尺寸与其最大厚度的比也称为纵横比。因此，纵横比是无量纲参数。通常，反射镜基底具有圆形或近似圆形的形状，因此横向尺寸通常是反射镜基底的直径。如果反射镜基底具有不同的横向尺寸，例如，如果反射镜基底具有与其长度不同的宽度，则计算出平均值并将其用于纵横比的计算。反射镜基底的厚度可以在整个反射镜基底的范围内变化。例如，反射镜基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射镜基底，其包括平均线性热膨胀系数小于或等于1*10

【技术特征摘要】
20180808 DE 102018119337.81.一种反射镜基底，其包括平均线性热膨胀系数小于或等于1*10-6/K、优选小于或等于0.1*10-6/K、最优选小于或等于0.05*10-6/K的材料，其中所述反射镜基底具有以下特征中的至少一个：
-所述反射镜基底的横向尺寸与其最大厚度的比为至少100、优选为至少150、更优选为至少200、并且最优选为300或更大；以及
-所述反射镜基底的每单位面积的重量为100kg/m2或更小、优选为50kg/m2或更小、更优选为30kg/m2、并且最优选为15kg/m2或更小；
其中，所述反射镜基底具有粗糙度Ra为至多3.5μm、优选小于1.2μm的镜面。


2.根据权利要求1所述的反射镜基底，其中所述反射镜基底的最大厚度为50mm或更小，尤其20mm或更小，优选为15mm或更小，更优选为10mm或更小，并且最优选为2mm或更小。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的反射镜基底，其中所述反射镜基底的横向尺寸为至少200mm和/或至多4500mm。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的反射镜基底，其中所述表面的粗糙度RMS小于2nm、优选小于1nm，其中所述反射镜基底的所述表面优选具有抛光表面光洁度。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的反射镜基底，其中所述反射镜基底包括：玻璃陶瓷，优选为锂铝硅酸盐玻璃陶瓷，所述锂铝硅酸盐玻璃陶瓷优选为高石英固溶体玻璃陶瓷的形式；和/或Ti掺杂的合成二氧化硅玻璃；和/或陶瓷，优选为包含堇青石和/或SiC的陶瓷。


6.一种反射镜，其包括根据权利要求1至5中任一项所述的反射镜基底和所述反射镜基底的所述镜面上的高反射层。


7.一种支撑件(1)，其用于优选地在其整个表面上支撑反射镜基底(20)，特别是根据权利要求1至5中任一项所述的反射镜基底(20)，所述反射镜基底(20)在其加工和/或运输期间承载在所述支撑件(1)上；其中所述支撑件包括平均线性热膨胀系数小于或等于1*10-6/K、优选小于或等于0.1*10-6/K、以及最优选小于或等于0.05*10-6/K的材料。


8.根据权利要求7所述的支撑件，其中承载有所述反射镜基底(20)的支撑件的表面具有弯曲的形状；
其中，优选地，所述支撑件的所述表面与包络面近似；并且
其中，最优选地，所述支撑件与所述包络面之间的偏差：
对于横向尺寸为至少4000mm的反射镜基底，所述偏差不大于0.5mm，优选不大于0.025mm；和/或
优选地，对于横向尺寸为至少2000mm的反射镜基底(20)，所述偏差不大于0.2mm，优选不大于0.025mm；和/或
优选地，对于横向尺寸为至少1200mm的反射镜基底(20)，所述偏差不大于0.1mm，优选不大于0.01mm。


9.根据权利要求7至8中任一项所述的支撑件，其中所述支撑件的所述表面至少部分地被中间材料(13)覆盖，特别是被膜、优选聚合物膜覆盖；
其中，优选地，所述中间材料(13)的厚度至少与所述表面的实际形状与所述包络面之间的偏差一样大；并且
其中，优选地，所述中间材料(13)的最大厚度为至多200μm、优选为至多100μm、更优选为至多50μm，或者最优选甚至不大于25μm，
优选地，其中所述中间材料(13)包含聚氯乙烯。


10.根据权利要求9所述的支撑件，其中所述支撑件(1)的所述表面(4)部分地被所述中间材料(13)覆盖，使得所述中间材料(13)以间隔开的部分的形式被施加在所述表面(4)上，从而限定出所述中间材料的部分的对称的、优选径向对称的、优选四重径向对称的图案，其中所述部分优选地具有圆形或椭圆形形状。


11....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·舍费尔，M·温伯格，V·塞伯特，T·维斯特尔霍夫，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE