专利名称:均荷成型水表反射镜的制作方法
本发明涉及球面反射镜、反射镜球面的成型方法还涉及弹性力学的一个分支，即均荷(指气压)成型技术。
迄今，建造大型反射天文望远镜和高温太阳炉都离不开研制优质的抛物面镜这一命题。这些精度要求极高的抛物面镜在制作技艺上仍用传统的手工琢磨整形。因此，周期长、造价昂贵以及“自重弯曲”等原因已成为镜面大型化发展的主要障碍。
已经公知，首先提出应用气压成型技术来研制太阳炉抛物面镜的人是美国T、J、MCCUSKR在第三届空间动力会议的AIAA论文中提出的，他采用各向同性的镀铝聚脂薄膜作为反射材料，可是镜面的微观精度较差，焦面不能成像。有关刊物还表明，美国天文学家沃特和波拉Borra教授先后研制过旋转水银抛物面镜。镜面精度可与玻璃琢磨的镜面相比美，可惜这种镜面只能观察天顶有限区域的天体，而且传动要求较高。
本发明的目的就是结合上述二项发明的优点来研制且突破传统琢磨工艺的光学元件、即均荷成型水银反射镜面，并建议用在大型反射天文望远镜以及能予测和控制高温的太阳炉上。
理论探讨结果表明，周界固定的绝对柔刃园板(即透明园薄膜)在均荷下的大挠度所形成的曲面系一近似的旋转抛物面，同时还解折表述了在一定规范内的中曲面上的曲率半径、面积应力和面积应变为三个常数，也即在一定规范内曲面又近似一球面，由此结论而提出的解决方案是用衬以水银反射层且周界固定的光洁透明圆薄膜作为反射镜面，并在气压下挠曲成一近似球面的成型方法。
本发明的进一步考虑是镜面大口径设计时的自重弯曲和由于镜面的倾斜而产生的液位变化对镜面的影响问题。前者只要加强固定内圈和压圈的刚度即可消除;后者由于水银的比重较大，当口径大于100毫米时大气压力差已不足以抵消镜面的液位变形，为此，我们提出二种消除方法于下1、用增加气压来提高薄膜中曲面上的涨力去支承镜面。使镜面成型和支承和谐地结合起来。
2、水银层由透明薄膜和衬底薄膜所夹持。当镜面口径大于1米时，可减少水银层的厚度而增加衬底薄膜的粗糙度来阻止水银在夹层内的流动以减少镜面的液位变形。另外我们还提议用优质薄膜镀铝的反射镜面。当然，如欲完全消除镜面液位变形唯有将镜面安装在空间望远镜上。
本发明与已有技术相比有以下六个优点1、球面采用气压成型将大幅度降低镜面的研制时间和成本，镜面的微观精度也容易达到要求。
2、均荷成型的口径在理论上不受限制;
3、水银镜面可任意倾斜，也毋须精密传动装置来旋动水银;
4、有外薄膜的保护，水银蒸气不会蒸发;
5、焦距能连续可变，因此望远镜的视觉放大率和太阳炉的焦像大小和能流密度也能相应连续可变和有效调节;
6、大型同口径镜面相比重量轻于常规。
本发明也存在焦点受温差而漂移以及下述玻璃板吸收部分光能等缺点。
附图1描述了发明的一个实施例图中采用光洁透明而又平整无疵病的醋酸纤维幻灯片基(大口径时也可用工业有机玻璃片基，表面光洁度
14，疵病等级B＝Ⅵ，为二种片基的微观精度要求。)组成半径为R的外薄膜1和衬底薄膜2，然而在二薄膜之间灌注水银薄层作为反光材料，从而在衬底薄膜和有调整螺栓4的弹性板(或波纹板)6之间置一金属内圈3，在形成的腔内灌满机械油后，二端栓紧密封，当拧紧图中元宝螺帽5时螺栓就把弹性板向外拉伸、在油腔内即产生负压。在大气压力差也即在均荷下薄膜即挠曲成一曲面。
附图2描述了本发明另一个适用于大口径的设计方案图中由波纹管1向厚玻璃板3和水银夹层(带有防滑底膜)2组成的密封腔内输入压缩空气，即可改上例之负压为正压来使薄膜挠曲成型。反射镜设计时，有关圆薄膜所承受均荷p、最大挠度fmax以及最小膜厚Tmin等，都有相应公式可计算。
本发明已成功地应用于小型反射天文望远镜上，成像质量也有初步鉴定，这样，对于高温太阳炉的性能予测和温度的有效控制也将取得积极效果。＊＊醋酸纤维幻灯片基透明圆薄膜的最大挠度可达fmax＝R/10.9
权利要求
1.球面反射镜，这是衬以水银反射层的透明圆薄膜，并采用力学成型的光学元件-水银反射镜。其特征是用衬以水银反射层且周界固定的光洁透明圆薄膜作为反射镜面，并在气压下挠曲成一近似球面的成型方法。
2.按照权利要求
1所述反射镜。其特征是采用粗糙的衬底薄膜来阻止水银在薄夹层内的流动。以减少大口径镜面的液位变形。
3.根据权利要求
1和2所述反射镜。其特征是由调整螺栓和弹性板(或波纹管)组成的负压(或正压)形成装置。
专利摘要
本发明系光学和弹性力学这两门完全不同学科的结合。并用以研制出结构原理完全新颖且突破传统琢磨工艺的光学元件一一均荷成型水银反射镜。
文档编号G02B1/00GK87102856SQ87102856
公开日1988年8月17日 申请日期1987年4月15日
发明者徐达 申请人:徐达导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan