Кварцевое зеркало

[niki3]

Добрый день, всем.

Есть телескопы с кварцевыми зеркалами. Стоят не сильно дороже. Кварц слабо деформируется при перепадах температуры. Можно предположить что такие зеркала не требуют термостабилизации. Это так? Если да, то почему это не самые популярные зеркала?

[Ernest]

Не совсем так...
Кварцевые зеркала действительно меньше деформируются при перепадах температуры и соответственно меньше последствия таких тепловых деформаций на качество изображения.
Однако большую часть тепловых возмущений при перепадах температуры происходит из-за возбуждаемых теплым остывающим зеркалом воздушных конвективных потоков внутри трубы и особенно в непосредственной близости от зеркальной поверхности (теплые воздушные пузыри, как бы прилипающие к зеркалу). И тут материал зеркала уже не так важен...
А вот что важно, так это вдвое большая твердость кварца по сравнению с обычным стеклом. И следующие из этого факта трудности с его обработкой/фигуризацией.

[niki3]

Да, кварц же ещё и труднее поцарапать. Есть предложения телескопов с обоими типами зеркал. Для кварцевого цена телескопа возрастает лишь чуть. Есть смысл такой брать?

[niki3]

А вот что важно, так это вдвое большая твердость кварца по сравнению с обычным стеклом. И следующие из этого факта трудности с его обработкой/фигуризацией.

На счет трудностей не совсем понятно. Он конечно тверже, однако по сравнению с алмазом оба что сахар. Их же наверно алмазом шлифуют?

[Евгений_В]

А вот что важно, так это вдвое большая твердость кварца по сравнению с обычным стеклом. И следующие из этого факта трудности с его обработкой/фигуризацией.

На счет трудностей не совсем понятно. Он конечно тверже, однако по сравнению с алмазом оба что сахар. Их же наверно алмазом шлифуют?

Материал зеркала малозначим, главное чтобы не было внутренних напряжений, иначе точную форму, полученную при окончательной доводке такое зеркало держать не будет. Обрабатывать алмазом это все равно что потом покрывать золотом, вместо алюминия. Кварц хорош тем что, быстрее остывает и не более того. А вот трудоемкость при изготовлении зеркала возрастает существенно. Зеркала сначала обдирают, потом шлифуют, полируют и при необходимости доводят (тонкая шлифовка или полировка). Все это обычным абразивом (корунд), полируют полиритом или крокусом.

[ВлП]

... Материал зеркала малозначим, главное чтобы не было внутренних напряжений ...

Это не совсем так, иначе бы не делали зеркала из кварца и ситалла. У меня ситалловое зеркало и включив боковые вентиляторы для сдува погранслоя я практически сразу приступаю к наблюдениям, не ожидая, когда зеркало полностью остынет.

[Ernest]

Да, кварц же ещё и труднее поцарапать.

Для зеркала критичны не столько царапины основы, сколько зеркального покрытия, а оно мягче и кварца и стекла.

На счет трудностей не совсем понятно. Он конечно тверже, однако по сравнению с алмазом оба что сахар. Их же наверно алмазом шлифуют?

Алмазным инструментом могут фрезеровать (придавать нужный радиус), тонкая шлифовка уже производится традиционными абразивами, полировка - полиритом (смесью оксидов некоторых металлов). Все эти технологические переходы по кварцу длятся вдвое дольше, увеличивая таким образом цену готового изделия. Правда за счет ускоренной тепловой релаксации промежуточный контроль фигуры можно делать быстрее, не ожидая пока выравняется температура зеркала. Это важно при ручной фигуризации.

иначе бы не делали зеркала из кварца и ситалла

Кварц и ситалл в первую очередь материалы космической оптики, там нет проблем с воздухом и конвекцией, эксплуатационные преимущества материала становятся более очевидными. В наземной (профессиональной) астрооптике эти преимущества выступают на первый план только при хорошо поставленном обдуве лицевой поверхности зеркал.

[Грехов Михаил]

Ну кварц не самый писк моды. Астроситалл типа СО-115М, если отлит качественно - то все-же по КТР получше, чем кварц. Менее твердый (но все-же немного тверже того же ЛК-7) и при этом с довольно высоким модулем упругости (влияет на прогиб зеркала). Еще лучше Церодур (Zerodur) немецкой фирмы Shott. - он вроде покачественее, чем наш Астроситалл. Из этих то материалов как раз зеркала и делают. Однако все это дорогие материалы и не особо имеет смысла делать ширпотребовские зеркала на их основе. Ибо покупателю в том числе нужен и относительно недорогой телескоп. Но если человек нацелен на качество и "авторскую/фирменную оптику" - то почему бы и нет? Любой каприз за ваши деньги. А еще коробление зависит от толщины ГЗ и его габаритов. То есть в случае толстого ГЗ его внутренние слои остывают весьма позже, чем наружние. И толщина приличная - имеет смысл применять ситалл и прочее на крупногабаритной оптики. 150-200мм (тощиной15-20мм) остынут и так - быстро сами по себе. А вот этак метровое ГЗ с толщиной этак 130мм - тут может и за ночь не остынет. Постоянно будет градиент и струение воздуха. Надо днем охлаждать подкупольное пространство.

К тому же у ситаллов еще относительно невысокая температура плавления - около 1000 градусов. Кварцу же надо 1730. Что в общем-то может означать и более дорогое оборудование для его выплавки (более термостойкое), повышенный расход газа/энергии для расплавления в "тигле". Раз выше температура - то видимо потом более долгий процесс остывания и видимо в спецформе (обычная сталь не выдержит таких температур) затем тяжелее пилить на заготовки - тверже. В общем против ситалла особых преимуществ нет.

Шлифовка зеркал -в основном карбидом кремния. Твердость почти как алмаз (9.5 по Моосу). На тонких этапах - корундом (оксид алюминия) - чуть менее твердый - 9 по Моосу. Алмазом шибко дорого...

[Fatalik]

Практикующий оптик Серёга больше любит делать из кварца, чем из ситалла

[Грехов Михаил]

Оптик Серега - человек тонкой душевной организации и хрен его поймешь в потаённых глубинах его сознания. Может кварц чем-то проще обрабатывается/фигуризируется. Хотя видимо в заказах у него - кварц по всей видимости очень редок.

[ёжик]

Ситалл и церодур по сути однинаковые материалы. Качественность церодура это маркетинговая уловка, что бы ситалл на европейский рынок не пускать .
Конкретные характеристики этих материалов зависят от условий плавления и созревания.

[Билонг]

Сужу по тому, что с обычным (или каким там?) 10" пирексовым зеркалом от SW пассивный термостаб не помогает выжать сиинг до предела, даже если телескоп часами стоит на улице и температура воздуха стабильна. А вот продувка "в дуло" трубы решает вопрос за 20-30 минут, даже если вынес на холодок из теплого помещения. Т.е. несклонность зеркала к термодеформациям вторична, и если его температура неравномерна - оно само хоть каким жестким ни будь, а термики на его поверхности свое грязное дело сделают. А если так и так продувать, то жуткая жесткость стекла уже не столь, наверно, критична при его "любительских" размерах.
Меня вот диагоналка для ньютона больше интересует - такое чувство, что из-за отсутствия круговой симметрии и однобокой открытости небу (хоть и с экранчиком), его коробит, вызывая астигматизм "черточками", на увеличениях ок.300х уже можно заметить. Вообще кварцевые диагоналки бывают? И раз уж такая пьянка пошла - а бывают диагоналки без покрытия? Все-таки отражение под 45, хоть и не внутреннее, но в сочетании с непрозрачным стеклом почему бы нет? Предполагаемые плюсы - "голый" кварц фиг поцарапаешь, и рассеяние на полированном стекле меньше, чем на алюминировании с покрытием.

[Ernest]

https://www.cloudynights.com/topic/6779 ... ry-mirror/
https://www.fpi-protostar.com/quartz.htm

ввиду небольшого размера диагонали (соответственно массы и тепловой инерции) неравномерность ее остывания ничтожна на фоне проблем главного зеркала, поэтому кварцевые диагонали как-то выпали из трендов в строительстве или улучшении Ньютонов

[Грехов Михаил]

Ситалл и церодур по сути однинаковые материалы. Качественность церодура это маркетинговая уловка, что бы ситалл на европейский рынок не пускать .

Не думаю. Потому как сырье разное и патенты. Ситалл делают чуть ли не из металлургических шлаков. Да и почему-то сам ЛЗОС в свойствах ситалла регламентирует изначально его качество похуже, чем то, которое регламентирует Шотт. В частности по КТР и пузырности. А еще сам самолично видел заготовки во всем известном подвале с некими "белесыми включениями" внутри.

[lx75]

Да и почему-то сам ЛЗОС в свойствах ситалла регламентирует изначально его качество похуже, чем то, которое регламентирует Шотт. В частности по КТР и пузырности. А еще сам самолично видел заготовки во всем известном подвале с некими "белесыми включениями" внутри.

Любителям скорее всего попадает отбраковка. "Там где надо" ситалл отличного качества. Я так думаю.

[Грехов Михаил]

Возможно. Но выбраковку (некондицию) вряд ли будут обрабатывать до готовых "блинов" - заготовок для ГЗ. Зачем? Скорее всего из отливки ситалла выберут самые годные куски и они пойдут на инструменты. А все прочее (включения, свили, пузыри, напряжения и проч.) - вновь в переплавку. Может так выгоднее? Между тем и у любителей такие заготовки есть весьма неплохого качества и поскольку ситалл априори лучше, чем ЛК-5... ЛК-7, то если нет напряжений и все "более-менее" - все не так уж и плохо? Церодур - тоже есть некондиция, которую можно купить задорма как "отбросы" производства? Где такие самодельные зеркала у забугорных ЛА? Или там вся некондиция уничтожается - дабы не портить имя продукции?

[lx75]

поскольку ситалл априори лучше, чем ЛК-5... ЛК-7

Кроме КТЛР есть и другие параметры, обрабатываемость, цена, могут быть разные приоритеты. К слову, заготовки из ситалла в последнее время встречаются чаще чем из ЛК.
Мне понравился ответ Эрнеста Маратовича:

Кварц и ситалл в первую очередь материалы космической оптики, там нет проблем с воздухом и конвекцией, эксплуатационные преимущества материала становятся более очевидными. В наземной (профессиональной) астрооптике эти преимущества выступают на первый план только при хорошо поставленном обдуве лицевой поверхности зеркал.

[Грехов Михаил]

Я бы с ним поспорил. Для космоса все чаще бериллий применяют. Легкий весьма, легко обрабатывается на ЧПУ и нет проблем потом закрепить его. Правда вот токсичен весьма. Кварц - скорее материал не сколько для ГЗ, а сколько для разного рода призм/линз благодаря его прозрачности в УФ диапазоне. В космосе куда легче обеспечить терморежим - закрыл ЭВТИ все и примерно одна и та же температура ГЗ/оптики в целом. Как правило все приборы и КА содержат систему терморегулирования (тепловые трубы с радиаторами). Поэтому на земле куда выше температурные градиенты - днем +25, а ночью все может остывать. Хотя ГЗ HST из плавленного кварца. Но так то проект 70-х годов.