要是根据钛合金的加工能力确定遮光罩的薄壁厚度，并设计其安装法兰的位置和结构，以便在光学系统上安装。一般采用具有三维造型功能的机械设计软件(AutoCAD)或者其它软件，保留内部几何光学设计的挡板结构，设计成可以固定安装的并能够承受发射力学环境的遮光罩结构零件。
[0049](五)进行遮光罩的力学环境模态分析
[0050]对设计的遮光罩结构零件进行发射力学环境的模态分析，首先确定发射力学环境，一般卫星发射的运载工具说明书中具有这些条件。然后对于遮光罩及其安装结构进行有限元划分和力学模型建立，运用国际公认的商业软件或者与之等效的自编软件对所设计的遮光罩进行模态分析，分析方法按照软件所提供的方法即可，经过计算机分析得到振动基频和各种振动冲击条件下的最大应变和应力位置，为分析提供依据。如果模态分析结果和有限元分析结果均表明遮光罩的力学性能满足要求，则进入下一步。否则，需要再次返回步骤(4)重新进行结构设计，直至遮光罩的力学性能满足要求以后进入下一步。关于有限元力学分析方法是业界一种成熟的力学分析方法，遮光罩的力学分析是比较简单的零件级别分析，业内人士完全可以根据所提供的力学条件进行建模分析评价。
[0051](六)按照以上步骤的设计结果，采用钛合金材料加工成型遮光罩。加工成型这个环节应注意遮光罩设计是一种薄壁零件，厚度在Imm以内，有时只有0.5_，而且钛合金车削加工会发生温度上升后的粘刀现象，影响加工精度，因此在以车削的方式进行时，需要注意刀头是小尺寸的铣刀，这样的方法不会粘刀和温度积累。
[0052](七)碳纳米管涂层设计。根据消杂光设计时所输入的吸收率指标，设计一套碳纳米管生长的指标和工艺参数。生长指标包括管直径范围、壁结构特征、碳纳米管长度、附着牢固度、吸收率，工艺参数包括反应炉温度、生长室容积、碳源和催化剂种类、气体进入生长室的流速、反应时间、冷却时间等。
[0053]上述碳纳米管涂层吸收率指标的确定是在消杂光优化设计中被确定的，过程是，首先根据碳纳米管消光能力给出初始的吸收率指标，然后进行几何光学设计，再进行杂光仿真分析评价，如果得出的消光比满足要求且在要求附近，则采用此初始吸收率指标作为碳纳米管涂层设计指标，如果分析结果远远高于遮光罩消光比设计指标，则可以降低初始吸收率指标到消光比略高于要求指标为止，如果已知碳纳米管的最低吸收率，且高于调整后的吸收率，则直接采用碳纳米管最低吸收率作为其指标，如果分析得到的消光比指标低于要求值，则要提高碳纳米管涂层吸收率指标，直到消光比指标达到所要求的值为止，此时的吸收率作为碳纳米管设计的技术指标。
[0054]碳纳米管生长参数的确定是从数据库直接提取的。该数据库是通过实验得到的，针对不同碳纳米管吸收率，分别试验出来一套工艺参数与之对应，因此当确定碳纳米管吸收率时，可以直接得到数据库内的生长参数。对于吸收率值在相邻采样点之间时，则采用差值的方法确定工艺参数。碳纳米管生长的每个工艺参数一般是有一定的范围的，范围的大小不同。
[0055](A)在钛合金遮光罩的内表面上生长碳纳米管涂层。
[0056]下面给出一套完整的碳纳米管的生长工艺流程。
[0057](I)采用打磨方式对钛合金样件表面进行毛化处理，使得经过打磨的钛合金样件表面具有划痕；
[0058](2)对经过打磨的钛合金样件进行清洗，去除有机污染物；
[0059 ] (3)将钛合金样件放入烘干箱烘干；
[0060](4)将钛合金样件从烘干箱取出，冷却后用清水对钛合金样件进行清洗；
[0061 ] (5)再次将钛合金样件放入烘干箱烘干；
[0062](6)对钛合金样件进行电化学反应处理，使得钛合金样件的表面形成微观刻镂微纳米结构;或者在钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层；
[0063]采用电化学反应处理形成微观刻镂微纳米结构的方法为:采用电化学反应处理工艺对钛合金样件进行表面处理，去除掉表面的部分金属，使得残留的部分在表面上呈现出微细毛化结构。
[0064]在钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层的方法为:首先在钛合金样件表面蒸镀或溅射沉积厚度3?1nm的铝镍双金属，然后进行预热处理，使得双金属中间缓冲层转变为氧化物涂层和金属纳米颗粒双层结构，预热温度范围400°C?600°C。
[0065](7)将步骤(6)处理过的钛合金样件置入碳纳米管反应炉中；
[0066](8)往碳纳米管反应炉中通入氩气，同时碳纳米管反应炉开始加热至碳纳米管生长所需温度；
[0067](9)当氩气充满碳纳米管反应炉后，调整氩气流量到1000?2000mL/min，同时通入300 ?500mL/min 的氣气；
[0068](10)当氢气流量稳定并充满碳纳米管反应炉后，按照预定的反应速度向碳纳米管反应炉内通入气态碳源或弓I入雾状液态碳源；
[0069](11)根据碳纳米管阵列所需长度设定反应时间，反应完毕后，切断氢气，停止加热，并调小氩气的流量至100mL/min?150mL/min，待冷却至室温后取出钛合金样件；
[0070](12)如果步骤(6)中是对钛合金样件进行电化学反应处理，则碳纳米管涂层制作完成;如果步骤(6)中是对钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层，则将得到的钛合金样件放入高温炉中，快速升温至880°C?920°C，持续I分钟至10分钟，而后高温炉降温，取出钛合金样件，由此完成碳纳米管涂层的制作。
[0071]本发明的遮光罩可应用于星敏感器，也可以用于其它要求消杂光的光电成像设备中，尤其是防太阳杂光的光电设备，如空间照相设备等。
[0072]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种碳纳米管遮光罩的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)确定遮光卓的消杂光比指标; (2)根据视场大小、镜头口径大小，以及杂光抑制角和外形尺寸的约束，确定遮光罩内部挡板的位置和尺寸，原则是挡板必须遮挡经过一次漫反射进入到遮光罩出口的杂光光线； (3)对遮光罩内部的尺寸、形状以及表面漫反射特性进行建模，通过光线追迹模拟杂光光源的光能量在遮光罩内部的传播物理过程，得到消光比仿真计算结果并与步骤(I)中确定的指标进行比较，如果满足要求则进入下一步，如果不满足则返回步骤(2)重新确定挡板的位置和尺寸，直至消光比仿真计算结果满足要求后进入下一步;所述的表面漫反射特性为碳纳米管涂层的吸收率； (4)根据钛合金的加工能力确定遮光罩的薄壁厚度，设计可以固定安装的并能够承受发射力学环境的遮光罩及其内部的挡板结构； (5)对设计的遮光罩进行发射力学环境的模态分析，得到振动基频和各种振动冲击条件下的最大应变和应力位置，并以此判定遮光罩的力学性能是否满足发射要求，如果满足则进入下一步，如果不满足则返回步骤(4)重新进行结构设计，直至遮光罩的力学性能满足要求以后进入下一步； (6)利用钛合金机械加工步骤满足发射力学性能的遮光罩； (7)根据步骤(3)中满足消光比指标的消光比仿真计算时所对应的碳纳米管涂层的吸收率，确定碳纳米管生长工艺参数； (8)按照步骤(7)确定的碳纳米管生长工艺参数，在步骤(6)得到的机械加工得到的遮光罩内壁上生长碳纳米管涂层。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管遮光罩的制备方法，其特征在于:所述步骤(8)中一种生长碳纳米管涂层的方法为: (201)采用打磨方式对钛合金样件表面进行毛化处理，使得经过打磨的钛合金样件表面具有划痕； (202)对经过打磨的钛合金样件进行清洗，去除有机污染物； (203)将钛合金样件放入烘干箱烘干； (204)将钛合金样件从烘干箱取出，冷却后用清水对钛合金样件进行清洗； (205)再次将钛合金样件放入烘干箱烘干； (206)对钛合金样件进行电化学反应处理，使得钛合金样件的表面形成微观刻镂微纳米结构;或者在钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层； (207)将步骤(206)处理过的钛合金样件置入碳纳米管反应炉中； (208)往碳纳米管反应炉中通入氩气，同时碳纳米管反应炉开始加热至碳纳米管生长所需温度； (209)当氩气充满碳纳米管反应炉后，调整氩气流量到1000?2000mL/min，同时通入300 ?500mL/min 的氣气； (210)当氢气流量稳定并充满碳纳米管反应炉后，按照预定的反应速度向碳纳米管反应炉内通入气态碳源或弓I入雾状液态碳源； (211)根据碳纳米管阵列所需长度设定反应时间，反应完毕后，切断氢气，停止加热，并调小氩气的流量至lOOmL/min?150mL/min，待冷却至室温后取出钛合金样件； (212)如果步骤(206)中是对钛合金样件进行电化学反应处理，则碳纳米管涂层制作完成;如果步骤(206)中是对钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层，则将得到的钛合金样件放入高温炉中，快速升温至880°C?920°C，持续I分钟至10分钟，而后高温炉降温，取出钛合金样件，由此完成碳纳米管涂层的制作。3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管遮光罩的制备方法，其特征在于:所述步骤(206)中采用电化学反应处理形成微观刻镂微纳米结构的方法为:采用电化学反应处理工艺对钛合金样件进行表面处理，去除掉表面的部分金属，使得残留的部分在表面上呈现出微细毛化结构。4.根据权利要求2所述的一种碳纳米管遮光罩的制备方法，其特征在于:所述步骤(206)中在钛合金样件的表面镀上铝镍双金属中间缓冲层的方法为:首先在钛合金样件表面蒸镀或溅射沉积厚度3?1nm的铝镍双金属，然后进行预热处理，使得双金属中间缓冲层转变为氧化物涂层和金属纳米颗粒双层结构，预热温度范围400°C?600°C。
【专利摘要】一种碳纳米管遮光罩的制备方法，步骤为：(1)确定遮光罩的消杂光比指标；(2)确定遮光罩内部挡板的位置和尺寸；(3)对遮光罩内部的尺寸、形状以及表面漫反射特性进行建模，得到消光比仿真计算结果并与指标比较，满足要求后进入下一步；(4)设计可以固定安装的并能够承受发射力学环境的遮光罩及其内部的挡板结构；(5)对设计的遮光罩进行发射力学环境的模态分析得到满足发射要求力学性能的遮光罩；(6)利用钛合金机械加工遮光罩；(7)确定碳纳米管生长工艺参数；(8)在机械加工得到的遮光罩内壁上生长碳纳米管涂层，完成制备。本发明方法可以解决以往消光黑漆遮光罩消杂光能力不足和尺寸重量较大的问题。
【IPC分类】G02B27/00, G03B11/04
【公开号】CN105549297
【申请号】CN201510980731
【发明人】郝云彩, 余成武, 梁士通, 梅志武
【申请人】北京控制工程研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月23日