誰說光學平臺只有國外的好。
我們也有自己的光學平臺了,
性能不輸國際一流品牌。
2003年,中國科學院上海光學精密機械研究所聯(lián)合實驗室引進了一臺Zigo24”TF干涉儀,在做市場調(diào)研選購支撐平臺時發(fā)現(xiàn),國外光學平臺產(chǎn)品價格昂貴,而國產(chǎn)光學平臺魚目混珠。
于是基于聯(lián)合實驗室深厚的光學儀器研制技術(shù)基礎(chǔ)上,在朱健強研究員的帶領(lǐng)下自主研制了精密光學平臺系統(tǒng)GS4815M-52-SAT-850,恒溫粘接成型的蜂窩芯光學平臺,臺面尺寸L4800 x B1500 x H520,雙氣室氣浮隔振支撐SAT160,臺面總高度850 mm。
利用Zigo24”TF干涉儀的軟件自測干涉儀主透鏡和標準鏡之間的多自由度振動導(dǎo)致的光程差,相對振幅小于±20 nm,大于5 Hz外界振動98%隔除,滿足大口徑Zigo24”( Ø600 mm)干涉儀的隔振需求,該光學平臺系統(tǒng)在上海光機所聯(lián)合實驗室光學檢測課題組使用至今,性能優(yōu)良穩(wěn)定。
zigo 24″TF干涉儀和自主研制的光學平臺系統(tǒng)GS4815M-52-SAT-850
zigo 24″TF干涉儀自帶軟件測量環(huán)境振動對主透鏡和標準鏡之間的多自由度振動導(dǎo)致的光程差位移,包括干涉儀主鏡和標準鏡形變誤差及其調(diào)整架裝校應(yīng)變,左圖為時域圖,誤差幅值小于±20 nm,右圖為頻域圖,將大于5 Hz的外界振動98%隔除。
光學平臺隔振系統(tǒng)的構(gòu)成
課題組研制的潔凈光學平臺由上下面板、蜂窩內(nèi)芯和U型清潔艙采用低溫恒溫粘接而成,溫度應(yīng)變小。
鋼質(zhì)蜂窩內(nèi)芯采用垂向支撐桁架蜂窩結(jié)構(gòu),U型清潔艙與蜂窩芯六邊形內(nèi)壁相配合內(nèi)嵌在蜂窩孔中,蜂窩孔六邊形板直接粘結(jié)到上面板,U型清潔艙用蜂窩夾層板頂著粘接在上面板,增加縱向支撐靜剛度,具有高剛度-重量比,可顯著提高平臺的基頻模態(tài)固有頻率,有效延長光學平臺類剛體低頻率段范圍。
蜂窩芯縱向?qū)訝罴s束阻尼和四周阻尼板形成的寬帶阻尼有效減弱寬頻帶隨機振動能量,大幅降低平臺面板各階模態(tài)固有頻率共振形變幅值。
平臺面板具有優(yōu)良的潔凈性能,上、下面板均采用防銹的磁性不銹鋼,上面板與蜂窩芯粘接前后都進行嚴格的潔凈清洗流程,保證面板螺孔和U型清潔艙無油污、碎屑殘留,U型清潔艙能有效防止蜂窩芯板腐蝕,U型通道將相鄰兩個螺孔連通,便于制造時用高壓氣槍和工作時用吸塵器清潔掉落在艙內(nèi)的灰塵碎屑等污染物。
專利技術(shù)的潔凈光學平臺,U型清潔艙內(nèi)嵌在蜂窩芯六邊形內(nèi)壁,蜂窩芯和上面板直接粘接,U型清潔艙將兩個螺孔連通,便于清潔螺孔底部灰塵。
光學平臺隔振系統(tǒng)的性能參數(shù)
使用DASP多通道振動測試儀測量光學平臺的振動響應(yīng),繪制柔度曲線,并與國外著名品牌的同規(guī)格光學平臺面板測量結(jié)果比對:自主研制的光學平臺,模態(tài)固有頻率更高,共振峰響應(yīng)幅更低,光學平臺的性能達到國際一流水平。
使用DASP多通道振動分析儀,測量3 mx1.5 mx0.2 m光學平臺的柔度曲線
課題組研制的氣浮支撐采用雙氣室、層流阻尼孔提高隔振阻尼比。其垂直固有頻率為1.0~2.0 Hz,水平固有頻率為1.2~2.5 Hz。
用多通道振動分析儀實測Zigo24”干涉儀光學平臺的隔振性能,垂向固有頻率為1.5 Hz,水平固有頻率0.7 Hz,測量結(jié)果與Zigo24”干涉儀軟件的測量結(jié)果完美契合一致,大于5 Hz的隨機振動98%隔離,氣浮隔振支撐的性能也達到國際一流水平。
zigo 24″TF干涉儀光學平臺的垂向隔振性能,利用DASP多通道振動測試儀測量,上圖為時域圖,下圖為頻域圖,外界振動在4 s后98%衰減,氣浮支撐的垂向固有頻率為1.5 Hz。
zigo 24″TF干涉儀光學平臺的水平隔振性能,利用DASP多通道振動測試儀測量,上圖為時域圖,下圖為頻域圖,外界振動在4 s后98%衰減,氣浮支撐的水平固有頻率為1.5 Hz。
多年來根據(jù)需求,聯(lián)合室研制了多種規(guī)格的光學平臺和隔振支撐,光學平臺有鋁合金面板和不銹鋼面板,光學試驗要求長光學距離和單光源大系統(tǒng)試驗時,可選用剛性連接組合平臺,以及開孔、臺階等特殊需求的OEM平臺。氣浮支撐根據(jù)承重分為25 kg、100 kg、500 kg、1 T和2 T共5種規(guī)格。
高精度顯微鏡,SEM電鏡超薄桌面型氣浮隔振平臺系統(tǒng),內(nèi)嵌4個承重30 kg/個的氣浮支撐。
超薄桌面型氣浮隔振平臺 小型氣浮支撐