一种用于大口径望远镜光学薄膜保护窗口装置的制作方法

本发明属于光学测量设备研制技术领域，具体涉及一种用于大口径天文望远镜光学薄膜保护窗口装置。

背景技术：

大口径天文望远镜属于精密的光学设备，而其主镜又是望远镜的关键部件，其反射面直接接收来自外界天体的辐射能量。为了获得良好的大气视宁度，望远镜一般安装在高山高海拔地区，沙尘等恶劣的自然环境会对主镜反射面镀膜层造成污染甚至损伤，影响望远镜的光学质量。

目前，解决这一技术难题的措施为在望远镜外部设计望远镜圆顶，在主镜上方设计主镜保护罩，分别保护望远镜系统和主镜系统，防止外界的风沙、雨雪、积尘等不利因素影响望远镜。圆顶和主镜保护罩只在望远镜储存时保护望远镜，当进行天文观测时，圆顶和主镜保护罩必须提前打开，使整个光学系统完全暴露在大气环境中，不利于主次镜和内部光学通道的干燥和洁净。现有的望远镜主镜保护罩主要采用花瓣式和推拉折叠式的结构形式，采用铝制薄板拼接而成，薄板之间采用骨架连接，手动或者电动控制主镜保护罩的开闭，其结构笨重复杂，增加了望远镜的设计难度。现有的主镜保护罩结构只适用于塞勒里尔桁架式望远镜，对于封闭的镜筒式望远镜，推拉折叠式和花瓣式结构均不可行。花瓣式结构每一瓣都需要一个开启装置，开启速度缓慢，并且同步性得不到保证。再则主镜保护罩处在望远镜高处，手动操作给工作人员带来诸多不便。保证望远镜在进行天文观测时，其光学系统的干燥和洁净性能，目前还没有一种可靠的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于大口径天文望远镜主镜的拉链式光学薄膜保护装置。所用薄膜为光学级聚酰亚胺材料，该材料光谱透过率、透射波前、热膨胀系数、机械性能等方面都满足在望远镜工作时作为光学窗口的要求，拉链密封性能好，能够在在不打开薄膜窗口层的情况下进行光学观测，并且起到防潮、防尘保护作用。窗口层上方有挡风帘布层，帘布材料为聚酯纤维，能够在望远镜不工作时有效的保护窗口的性能，防止上方坠物或圆顶上残留的雨雪、积灰等砸坏薄膜窗口。同时，该窗口结构简单，重量轻，不影响望远镜的使用性能。

本发明采用的技术方案为：一种用于大口径望远镜光学薄膜保护窗口装置，包括双层拉链式密封结构和电机控制系统；双层拉链式密封结构为窗口层结构与挡风层结构，包括挡风帘布、薄膜保护窗口、拉链轨道侧框、侧框和四根拉链轨道；电机控制系统包括电机、两根卷轴、轴外罩和电机控制系统；薄膜保护窗口的材料为光学级聚酰亚胺，该材料的性能能够满足望远镜工作时作为光学窗口的要求，能够在不打开薄膜保护窗口的情况下进行光学观测，并且起到防潮、防尘保护作用；挡风帘布的材料为聚酯纤维；挡风层结构安装在窗口层的上方；对于塞勒里尔桁架结构望远镜，拉链轨道侧框、侧框和轴外罩作为该装置的骨架安装在四通的上方，对于密封的镜筒式结构，该骨架结构安装在主镜筒的最上方；四根拉链轨道外侧位于左右拉链轨道侧框的内侧，内侧与薄膜保护窗口或挡风帘布相接；电机带动卷轴转动和四根拉链轨道伸缩实现挡风帘布和薄膜保护窗口的快速开闭。

进一步地，薄膜保护窗口的材料为光学级聚酰亚胺，该材料光谱透过率、透射波前、热膨胀系数、机械性能方面都满足在望远镜工作时作为光学窗口的要求，能够在不打开薄膜保护窗口的情况下进行光学观测，并且起到防潮、防尘保护作用；薄膜保护窗口上方有挡风帘布，挡风帘布的材料为聚酯纤维，能够在望远镜不工作时有效的保护窗口的性能，防止上方坠物或圆顶上残留的雨雪、积灰砸坏薄膜窗口。

进一步地，所述的双层拉链式密封结构，其开闭过程通过电机带动卷轴的转动和四根拉链轨道的伸缩实现，在望远镜不工作时，双层结构均处于闭合状态，挡风帘布用于保护薄膜保护窗口的性能，在工作时，电机带动上方挡风帘布的卷轴和四根拉链轨道，开启挡风帘布；望远镜不工作时，电机再次带动上方的挡风帘布层卷轴和四根拉链轨道，关闭挡风帘布；薄膜保护窗口一般处于关闭状态，只有在主镜需要清理时才开启窗口，并且要开启薄膜保护窗口之前必须开启挡风帘布。

进一步地，对于塞勒里尔桁架结构望远镜，拉链轨道侧框、侧框和轴外罩作为该装置的骨架安装在四通的上方，对于密封的镜筒式结构，拉链轨道侧框、侧框和轴外罩安装在主镜筒的最上方。

本发明相比于现有的圆顶和主镜保护罩相比，具有以下优点：

1.本发明采用了拉链式薄膜窗口结构，此结构简单紧凑、重量轻，不影响望远镜的使用性能；

2.本发明适用性更广，可应用于封闭式圆形镜筒结构或敞开式的桁架结构的望远镜；

3.本发明使用的薄膜材料满足光学窗口使用要求，拉链密封性能好，望远镜在不打开薄膜窗口层的情况下仍然可以进行光学观测，并且能起到防潮、防尘的作用。

附图说明

图1为安装于四通上的光学薄膜保护窗口装置图；

图2为安装于主镜筒上的光学薄膜保护窗口装置图；

图3为薄膜保护窗口剖面示意图。

图中：1为挡风帘布，2为薄膜保护窗口，3为轴外罩，4为卷轴，5为电机，6为拉链轨道侧框，7为侧框，8为四根拉链轨道，9为四通，10为主镜筒。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

图1为安装于四通上的薄膜保护窗口装置图，图2为安装于主镜筒10上的薄膜保护窗口装置图，两图的区别为根据望远镜结构不同而采取不同的方式。薄膜保护装置包括双层拉链式密封结构和电机控制系统；双层拉链式密封结构为窗口层结构与挡风层结构，具体包括挡风帘布1、薄膜保护窗口2、拉链轨道侧框6、侧框7、四根拉链轨道8、电机5、两根卷轴4、轴外罩3和电机控制系统；挡风层结构安装在窗口层的上方；薄膜保护窗口2的材料为光学级聚酰亚胺，该材料光谱透过率、透射波前、热膨胀系数、机械性能等方面的性能能够满足望远镜工作时作为光学窗口的要求，能够在不打开薄膜保护窗口2的情况下进行光学观测，并且起到防潮、防尘保护作用；挡风帘布1的材料为聚酯纤维，能够在望远镜不工作时有效的保护窗口的性能，防止上方坠物或圆顶上残留的雨雪、积灰等砸坏薄膜保护窗口2。对于塞勒里尔桁架结构望远镜，拉链轨道侧框6、侧框7和轴外罩3作为该装置的骨架安装在四通9的上方，对于密封的镜筒式结构，拉链轨道侧框6、侧框7和轴外罩3安装在主镜筒10的最上方。四根拉链轨道8外侧位于左右拉链轨道侧框6的内侧，内侧与薄膜保护窗口2或挡风帘布1相接，薄膜保护窗口2和挡风帘布1通过两侧的四根拉链轨道8和电机控制系统实现窗口的开闭，窗口尾侧安装在电机控制系统的卷轴4上，头侧安装有窗口底边，用于保护窗口的性能；通过电机5带动卷轴4的转动和四根拉链轨道8的伸缩实现挡风帘布1和薄膜保护窗口2的快速开闭。在望远镜不工作时，挡风帘布1和薄膜保护窗口2层均处于闭合状态，挡风帘布1用于保护薄膜保护窗口2的性能；在望远镜进行光学观测时，电机5带动上方挡风帘布1层卷轴4和四根拉链轨道8，开启挡风帘布1，外界天体辐射的能量透过薄膜保护窗口2到达主镜反射面；望远镜不工作时，电机5再次带动上方的挡风帘布1的卷轴4和四根拉链轨道8，关闭挡风帘布1，用于保护薄膜保护窗口2；薄膜保护窗口2一般处于关闭状态，只有在主镜需要清理或维护时才处于开启状态，并且要开启薄膜保护窗口2之前必须开启挡风帘布。

图3为薄膜保护窗口2剖面示意图，包括挡风帘布1，薄膜保护窗口2，电机5，拉链轨道侧框6，四根拉链轨道8。所述的薄膜保护窗口2位于四通9或主镜筒10上方，挡风帘布1位于薄膜保护窗口2上方。所述的四根拉链轨道8将拉链轨道侧框6与薄膜保护窗口2或挡风帘布1实现密封相接，起到防潮、防尘保护作用。两个电机5分别带动两层结构的卷轴4转动和四根拉链轨道8伸缩实现挡风帘布1或薄膜保护窗口2的快速开闭。