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合實驗室引進了一臺Zigo24”TF干涉儀,在做市場調研選購支撐平臺時發現,國外光學平臺產品價格昂貴,而國產光學平臺魚目混珠。
于是基于聯合實驗室深厚的光學儀器研制技術基礎上,在朱健強研究員的帶領下自主研制了精密光學平臺系統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,該光學平臺系統在上海光機所聯合實驗室光學檢測課題組使用至今,性能優良穩定。
zigo 24″TF干涉儀和自主研制的光學平臺系統GS4815M-52-SAT-850
zigo 24″TF干涉儀自帶軟件測量環境振動對主透鏡和標準鏡之間的多自由度振動導致的光程差位移,包括干涉儀主鏡和標準鏡形變誤差及其調整架裝校應變,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。
光學平臺隔振系統的構成
課題組研制的潔凈光學平臺由上下面板、蜂窩內芯和U型清潔艙采用低溫恒溫粘接而成,溫度應變小。
鋼質蜂窩內芯采用垂向支撐桁架蜂窩結構,U型清潔艙與蜂窩芯六邊形內壁相配合內嵌在蜂窩孔中,蜂窩孔六邊形板直接粘結到上面板,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。
蜂窩芯縱向層狀約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固有頻率共振形變幅值。
平臺面板具有優良的潔凈性能,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的灰塵碎屑等污染物。
專利技術的潔凈光學平臺,U型清潔艙內嵌在蜂窩芯六邊形內壁,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。
光學平臺隔振系統的性能參數
使用DASP多通道振動測試儀測量光學平臺的振動響應,繪制柔度曲線,并與國外著名品牌的同規格光學平臺面板測量結果比對:自主研制的光學平臺,模態固有頻率更高,共振峰響應幅更低,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,測量結果與Zigo24”干涉儀軟件的測量結果完美契合一致,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。
多年來根據需求,聯合室研制了多種規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。氣浮支撐根據承重分為25 kg、100 kg、500 kg、1 T和2 T共5種規格。
高精度顯微鏡,SEM電鏡超薄桌面型氣浮隔振平臺系統,內嵌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