大口径SiC反射镜镀膜支撑装置

摘要

大口径SiC反射镜镀膜支撑装置，属于光学薄膜镀制技术领域。解决了如何提供一种适用于大口径SiC反射镜磁控溅射镀膜的支撑装置的技术问题。本发明的支撑装置，包括工件盘、支撑柱和限位柱；支撑柱由托盘、半球体、第一T型柱、第一限位销、弹簧、第一调节螺栓和第一T型底座组成，支撑柱的个数至少为三个；限位柱由限位板、第二T型柱、第二限位销、第二调节螺栓和第二T型底座组成，限位柱至少为三个；支撑柱和限位柱交替固定在工件盘上，且支撑柱分布的圆周的直径小于限位柱分布的圆周的直径。该支撑装置具有调节高度和自动调水平的功能，且支撑口径不受限制，安装灵活，尤其适用于大口径RB‑SiC反射镜镀制改性层和高反射膜时的支撑。

说明书

技术领域

本发明属于光学薄膜镀制技术领域，具体涉及一种大口径SiC反射镜镀膜支撑装置。

背景技术

大型望远镜通常采用反射式结构，其口径越大、焦距越长，系统的分辨率也就越高。绝大多数的大型望远镜系统设计要求重量轻、硬度高以及光学特性高。SiC具有热膨胀系数低、热导率高、比刚度大、密度小、抗辐射性好、抗热振性好等优异的物理机械性能，是大口径反射镜基底的首选材料之一。

空间大口径反射镜通常采用的是RB-SiC陶瓷材料。反应烧结碳化硅在制备时需要将单质Si材料渗入到SiC材料当中，这就导致RB-SiC中存在Si和SiC两种成分。由于两种材料物理性质的差异，导致Si在抛光过程中去除速率较快而SiC则较慢，因而在两相成分交界之处形成微台阶。SiC表面存在的这种凹凸不平导致其直接抛光后获得的光学表面质量并不是很高，无法满足高精度空间光学系统的要求。这就需要对RB-SiC表面进行改性，然后才能进行高反射膜的镀制。

目前常用的RB-SiC表面改性方法主要有化学气相沉积法(CVD)、电子束蒸发法和磁控溅射法。

化学气相沉积法通常需要对基底加热，如镀制Si改性层，温度一般为600℃，而镀制SiC改性层则需要加热到1000℃以上。由于基底都是高精度的面形，如此高的温度有可能造成基底面形发生不可逆的变化，并且温度越高，温度变化梯度越大，尤其是对大口径基底，严重时可能会使其出现裂纹甚至破碎。因此，CVD不适合用于大口径基底改性。

电子束蒸发法在一定程度上弥补了CVD的不足，应用于SiC改性也取得了较好的效果，但是仍然存在一些缺点。特别是其自身特性限制，只能以被镀件放置在蒸发源之上，被镀面向下进行镀膜。对于口径较小的基底不存在什么问题，但是对重达几吨的大口径基底，要想进行翻转就将面临非常大的困难与风险。因此，这也限制了其在大口径基底镀膜的应用。

磁控溅射法是利用荷能粒子轰击固体表面，通过动量交换使固体表面原子逸出。镀膜时溅射粒子的平均能量可达几个eV，而蒸镀法蒸发的粒子平均动能只有零点几eV，因此磁控溅射法常用于制备高性能的薄膜材料。理论上磁控溅射源可以朝向任何方向，安装灵活、适应性强，这对重达几吨的大口径SiC反射镜基底来说有着极强的吸引力。同时，相对目前电子束蒸发镀膜设备常用的箱式结构真空腔体，磁控溅射镀膜设备的真空腔体形式更加多样化，通过适当改变即可应用到大口径SiC基底镀膜设备上。

磁控溅射镀膜与电子束蒸发镀膜使用的工装显著不同，电子束蒸发镀膜属于吊装，而磁控溅射镀膜则支撑反射镜底部，要求其具有调节高度和自动调水平的功能，但是现有技术中，没有能够实现上述功能的支撑装置。

发明内容

本发明的目的是如何提供一种适用于大口径SiC反射镜磁控溅射镀膜的支撑装置。

本发明解决上述技术问题取得的技术方案如下。

大口径SiC反射镜镀膜支撑装置，包括工件盘、支撑柱和限位柱；

所述支撑柱的个数至少为三个，所述支撑柱由托盘、半球体、第一T型柱、第一限位销、弹簧、第一调节螺栓和第一T型底座组成；

第一T型底座由第一底盘和第一外柱组成，第一底盘固定在工件盘上，第一外柱为中空圆柱体，固定在第一底盘上，第一外柱的内壁上设有内螺纹，内壁的顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽；

第一调节螺栓设置在第一外柱内，外壁设有与第一外柱的内螺纹相互配合的外螺纹；

第一T型柱由第一顶盘与第一内柱组成，第一顶盘的表面设有圆形凹槽，第一内柱为实心圆柱体，顶端固定在第一顶盘上，底端插装在第一外柱内；

第一限位销为多个，与第一外柱的第一条形槽一一对应，第一限位销固定在第一内柱的外壁上，与第一外柱的第一条形槽配合；

半球体的平面固定在第一顶盘的圆形凹槽内，弧面与托盘底面的弧形槽配合；

弹簧设置在第一T型底座的第一外柱内，且压缩在第一T型柱与第一调节螺栓之间；

所述限位柱至少为三个，限位柱由限位板、第二T型柱、第二限位销、第二调节螺栓和第二T型底座组成；

第二T型底座由第二底盘和第二外柱组成，第二外柱为中空圆柱体，第二底盘固定在工件盘上，第二外柱固定在第二底盘上，内壁顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽；

第二调节螺栓设置在第二外柱内，外壁设有与第二外柱的内螺纹相互配合的外螺纹；

第二T型柱由第二顶盘与第二内柱组成，第二顶盘上设有平行的螺纹孔，第二内柱为实心圆柱体，顶端固定在第二顶盘上，底端插装在第二外柱内，通过第二调节螺栓支撑；

第二限位销为多个，与第二外柱的第一条形槽一一对应，第二限位销固定在第二内柱的外壁上，与第二外柱的第一条形槽配合；

限位板由固定板和挡板组成，固定板上设有两个相互平行的第二条形槽，两个第二条形槽分别与第二顶盘上平行的螺纹孔配合，固定板通过螺钉固定在第二顶盘上，固定板通过螺钉固定位置，挡板垂直的固定在固定板上；

支撑柱和限位柱交替固定在工件盘上，且支撑柱分布的圆周的直径小于限位柱分布的圆周的直径，支撑反射镜时，固定板的表面高度低于反射镜底面高度。

进一步的，所述工件盘为*型，由圆盘和六根以上的工件臂组成，工件臂圆周均布的固定在圆盘的圆周外壁上，圆盘和工件臂一体成型；更进一步的，所述支撑柱和限位柱的个数之和等于工件臂的个数。

进一步的，所述第一底盘和第二底盘上设有螺纹孔。

进一步的，第一外柱和第二外柱内壁上的第一条形槽圆周均布。

进一步的，所述第一顶盘与第一内柱之间设有第一加强筋。

进一步的，所述第二顶盘与第二内柱之间设有第二加强筋。

进一步的，所述托盘、半球体、第一T型柱、弹簧、第一调节螺栓和第一T型底座同轴设置。

进一步的，所述第二T型柱、第二调节螺栓和第二T型底座同轴设置。

进一步的，所述支撑柱和限位柱均为三个。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的大口径SiC反射镜磁控溅射镀膜支撑装置具有调节高度和自动调水平的功能，且支撑口径不受限制，安装灵活、适应性强，尤其适用于大口径RB-SiC反射镜镀制改性层和高反射膜时的支撑。

附图说明

图1为本发明的大口径SiC反射镜镀膜支撑装置的结构示意图；

图2为本发明的支撑柱的结构示意图；

图3为图2中第一T型底座的俯视图；

图4为图2中第一T型柱、加强筋和第一限位销的俯视图；

图5为本发明的限位柱的结构示意图；

图6为图5中第二T型柱的俯视图；

图7为图5中限位板的俯视图；

图中，1、工件盘，11、圆盘，12、工件臂，2、支撑柱，21、托盘，22、半球体，23、加强筋，24、第一T型柱，241、第一顶盘，242、第一内柱，25、第一限位销，26、弹簧，27、第一调节螺栓，28、第一T型底座，281、第一底盘，282、第二外柱，283、螺纹孔，3、限位柱，31、限位板，311、固定板，312、挡板，313、支撑板，314，第二条形槽，32、第二T型柱，321、第二顶盘，322、第二内柱，33、第二加强筋，34、第二限位销，35、第二调节螺栓，36、第二T型底座，361、第二底盘，362、第二外柱。

具体实施方式

以下结合附图1～7进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的大口径SiC反射镜镀膜支撑装置包括工件盘1、支撑柱2和限位柱3。

其中，工件盘1为支撑装置的底座。优选工件盘1为*型，由圆盘11和工件臂12组成，两者可一体成型；工件臂12为六根以上，优选共六根，圆周均布的固定在圆盘11的圆周外壁上。

支撑柱2和限位柱3的个数至少为三个，且支撑柱2和限位柱3的个数之和等于工件臂12的个数。支撑柱2和限位柱3交替固定在工件盘12上，且均分别成圆周均布，三个支撑柱2分布的圆周的直径小于三个限位柱3分布的圆周的直径，如支撑柱在直径2.8m圆周上呈120°均匀分布，限位柱在直径4.0m圆周上呈120°均匀分布。

支撑柱2优选为三个，分别固定在三个不相邻的工件臂12上。如图2-4所示，支撑柱2由托盘21、半球体22、第一T型柱24、第一限位销25、弹簧26、第一调节螺栓27和第一T型底座28组成。第一T型底座28由第一底盘281和第一外柱282组成，第一底盘281的形状没有特殊限制，常用的为方形和圆形，第一底盘281上设有螺纹孔283，用于将第一T型底座28固定在工件臂12上；第一外柱282为中空圆柱体，固定在第一底盘281的中间，第一外柱282的内壁上设有内螺纹，内壁的顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽，优选所有第一条形槽圆周均布。第一调节螺栓27设置在第一外柱282内，外壁设有外螺纹，与第一外柱282的内螺纹相互配合，通过顺时针和逆时针的旋转，调节其在第一外柱282内的高度。第一T型柱24由第一顶盘241与第一内柱242组成，第一顶盘241的形状没有特殊限制，优选为圆形，第一顶盘241的表面设有圆形凹槽；第一内柱242为实心圆柱体，顶端固定在第一顶盘241的中心，底端插装在第一外柱282内，通过第一调节螺栓27调节高度。第一限位销25为多个，与第一外柱282的第一条形槽一一对应，第一限位销25固定在第一内柱242的外壁上，与第一外柱282的第一条形槽配合，用于将第一T型柱24限位，防止工件盘1转动时第一T型柱24转动。优选的，第一顶盘241与第一内柱242之间设有第一加强筋23。托盘21的底面设有弧形槽。半球体22的平面固定在第一顶盘241的圆形凹槽内，弧面与托盘21的弧形槽配合。弹簧26设置在第一T型底座28的第一外柱282内，底部与第一调节螺栓27接触，顶部与第一T型柱24的第一内柱242接触，即弹簧26压缩在第一T型柱24与第一调节螺栓27之间。优选托盘21、半球体22、第一T型柱24、弹簧26、第一调节螺栓27和第一T型底座28同轴设置。

限位柱3优选为三个，分别固定在剩余三个不相邻的工件臂12上。如图5-7所示，限位柱3由L型限位板31、第二T型柱32、第二加强筋33、第二限位销34、第二调节螺栓35和第二T型底座36组成。第二T型底座36由第二底盘361和第二外柱362组成，第二底盘361的形状没有特殊限制，常用的为方形和圆形，底盘361上设有螺纹孔，用于将第二T型底座36固定在工件臂12上；第二外柱362为中空圆柱体，第二外柱362固定在第二底盘361的中间，内壁顶部沿轴向方向设有三个以上的第一条形槽，优选所有第一条形槽圆周均布。第二调节螺栓35设置在第二外362内，外壁设有外螺纹，与第二外柱362的内螺纹相互配合，通过顺时针和逆时针的旋转，调节其在第二外柱362内的高度。第二T型柱32由第二顶盘321与第二内柱322组成，第二顶盘321的形状没有特殊限制，优选为方形，第二顶盘321上设有平行的螺纹孔，可以为一组或多组；第二内柱322为实心圆柱体，顶端固定在第二顶盘321的中心，底端插装在第二外柱362内，通过调节螺栓35支撑；第二限位销34为多个，与第二外柱362的第一条形槽一一对应，第二限位销34固定在第二内柱322的外壁上，与第二外柱362的第一条形槽配合，用于将第二T型柱32限位在第二T型底座36上。优选的，第二顶盘321与第二内柱322之间设有第二加强筋33。优选第二T型柱32、第二调节螺栓35和第二T型底座36同轴设置。限位板31由固定板311和挡板312组成，优选为L型结构，即挡板312固定在固定板311的边缘上；固定板311上设有两个平行的第二条形槽314，分别与第二顶盘321上的平行的螺纹孔配合，第二条形槽314可以相对于螺纹孔移动，并通过螺钉固定位置，已调整挡板312在距限位柱3中心轴的距离；为稳定限位板31，在限位板31上固定支撑板313，支撑板313有两条直角边，一条边与固定板311固定连接，另一条与挡板312固定连接。

本发明中，首先，根据反射镜的高度通过第一调节螺栓27手动调节支撑柱2的初始高度，初始高度调节完成之后，吊装反射镜，此时三个支撑柱2利用弹簧26会根据反射镜的重量在一定高度范围内自动调节等高，并且可以通过半球体22自动找水平。限位柱31通过第二调节螺栓35手动调节高度，并通过挡板312限制反射镜的位置，防止反射镜在支撑装置旋转时发生侧滑。需要注意的是通过调节支撑柱2和限位柱3的高度，使得反射镜通过支撑柱2支撑，限位柱3限位，即限位柱3不支撑反射镜，优选，安装在支撑柱2上之后，反射镜底面与限位柱3上平面(即固定板311的上表面)在轴向的距离大于0，小于3mm。