Warum Teleskopspiegelglas, das als zufällig zerbrochene Stücke konstanter Größe in Kartons geliefert wird?

Das Video MIRROR LAB: Preparing for Casting GMT's Mirror 6 zeigt das Auspacken mehrerer hundert Kartons voller Glasscherben von OHARA , verpackt in Styropor.

Die Glasbrocken haben eine ziemlich einheitliche Größe von vielleicht 15 cm und eine kompakte Form; es gibt keine langen Splitter oder Blätter; sie sind alle sehr grob Quader.

Dies scheint Absicht zu sein. Es hätte zu einer feineren, gießbaren Größe oder noch kleiner gemahlen werden können, um die Ecken und Ritzen des Trägergewebes am Boden der Form zu füllen, oder in viel größeren Blättern oder Stäben. Aber diese grob blockförmigen Stücke werden wie Ziegel einzeln von Hand in die Form gestapelt.

Warum ist das so?

Screenshot von MIRROR LAB: Preparing for Casting GMT's Mirror 6

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Ich gehe davon aus, dass es einfacher ist, Brocken zu reinigen als Pulver. Diese Styropor-Erdnüsse sehen für mich nach Ärger aus, aber vielleicht gibt es keine statische Wechselwirkung mit dem Glas. Das nächste Video zeigt das Schleudern der Schmelze, das Tempern und das Entfernen der Formteile: youtube.com/watch?v=c-lBKuHqHk0 Durch die Lichtreflexion sieht es so aus, als wäre die Glasoberfläche alles andere als glatt.
@WayfaringStranger oh, ich dachte nicht daran, nach weiteren Videos zu suchen, danke*
Es ist eine sehr interessante Serie. Danke für den Hinweis. Ich erinnere mich noch, wie sie den Hale (200")-Teleskopspiegel per Bahn quer durchs Land in einem Metallcontainer verschifften und Schussnarben auf dem Außencontainer fanden, als der Spiegel Kalifornien erreichte.
Ich erinnere mich an eine Geschichte meiner Eltern über Einheimische, die im Vorbeifahren Steine ​​darauf warfen, aber davon hatte ich noch nichts gehört!
@WayfaringStranger Ich habe Nr. 4 im Block von sechs Bildern mit Pfeilen aktualisiert, die auf Styroporstücke zeigen, die am Glas haften (nach dem Entfernen aus der Schachtel). Es scheint, dass die zweite Person eine Luftpistole verwendet, um auf jedes Stück vor einem Lufteinlasstrichter zu blasen, aber sie tun es nicht sehr gründlich. Hoffentlich gibt es einige nachfolgende Reinigungsschritte; Seife und gefiltertes Wasser dann vielleicht abspülen.
Laut dem oben erwähnten Folgevideo handelt es sich bei dem Glas um Ohara E6 Borosilicate, vielleicht das klarste optische Glas der Welt. Vielleicht sind dies die klarsten Abschnitte des Prozesses, der zu seiner Herstellung verwendet wird, und das Schmelzen von Glasbrocken in gießbarer Größe bedeutet, dass mehr Luftblasen entfernt werden müssen.
@uhoh Ich gehe davon aus, dass ein bisschen Styroporrückstand dem Spiegel nicht schadet. Polystyrol siedet und depolymerisiert bei 430 °C, was viel niedriger ist als die 1165 °C, die zum Schmelzen des E6-Glases verwendet werden. Das Styrolmonomer (das bei 145 °C siedet) ist ein Kohlenwasserstoff und verbrennt zu Kohlendioxid und Wasser, wenn die Temperatur > 1000 °C beträgt.
(Forts.) OTOH, Rückstände von Seife (oder Reinigungsmittel) und gefiltertem Wasser sind möglicherweise nicht so harmlos. Gefiltertes Wasser enthält Metallionen, einschließlich Eisen, Kalzium und Natrium, die die Glaseigenschaften beeinträchtigen können, insbesondere seine sehr geringe Wärmeausdehnung. Seife enthält auch Natrium (oder Kalium), ebenso viele gängige Reinigungsmittel. Ich denke , E6 ist ein Glas mit niedrigem Natriumgehalt, aber ich konnte diese Informationen auf der Ohara-Website nicht leicht finden, sie könnten sich in einem PDF verstecken. ;) Schon kleine Mengen dieser Verunreinigungen können die Homogenität des Glases beeinträchtigen.
@PM2Ring Ich denke, es wird schwierig sein zu zeigen, dass Borosilikatglas aus mehreren Gründen unter dem Waschen mit Seifenwasser leidet, das Spuren davon enthält und dann gespült wird. 1) es ist bereits voll mit Natrium- und Aluminiumoxiden, ein paar weitere Metallatome werden nicht schaden, und 2) diese Brocken haben ein geringes Oberflächen-Volumen-Verhältnis, nehmen also nicht viel auf. Ja, das ist ein Teleskop, aber die optischen Eigenschaften des Glases sind irrelevant, da es ein Spiegel ist und die Oberfläche mit einer Aluminiumbeschichtung bedeckt ist. Und sie verwenden jedes Mal, wenn sie es erneut versilbern, viele Nassverfahren, einschließlich Seifenwasser!
@PM2Ring Aber sie können immer entionisiertes Wasser verwenden, wenn Sie möchten, aber später wird die Oberfläche des Spiegels viel nasschemische Wirkung sehen. Suchen Sie in dieser Antwort beispielsweise nach „Seife“ oder suchen Sie etwa 01:14in diesem Video über die Spiegelreinigung des 200-Zoll-Hale-Teleskops nach dem chemischen Entfernen des Aluminiums mit fiesen Chemikalien nach Seifenlauge: youtu.be/lkBgQaJVKjc?t=70
Sicher, aber diese Reinigung erfolgt, nachdem der Spiegel geformt wurde, so dass sie nur die Oberfläche des Glases betrifft und keine Verunreinigungen in den Großteil des Glases einführt. Und ja, deionisiertes Wasser wäre besser als gefiltertes Wasser. Aber ich glaube immer noch nicht, dass eine Reinigung wirklich notwendig ist.
@PM2Ring Wenn Sie sich das vierte Bild in der Sechsergruppe ansehen, können Sie die größeren Styroporpartikel sehen, die an dem Glas haften, das mit zwei kleinen blauen Pfeilen gekennzeichnet ist. Wenn Sie sich das Video ansehen, ist der Techniker mit der Luftpistole sehr faul, und daher können ziemlich große kohlenstoffhaltige Partikel von großer Größe noch am Glas haften. Ich weiß nicht, was mit Styropor in geschmolzenem Glas passiert. Da die Airgun-Aktivität so wenig begeistert ist, habe ich eine sehr starke Vermutung, dass das Glas mit Seifenwasser oder anderem mit Tensiden beladenem Wasser gewaschen wird, um Styropor- und Kartonpartikel aus der Verpackung zu lösen.
Die optischen Qualitäten sind irrelevant, aber die Homogenität ist wichtig für eine gleichmäßige Ausdehnung und Kontraktion aufgrund der Temperatur. Außerdem möchten wir, dass die Oberfläche möglichst amorph und gleichmäßig ist, damit sie hochglanzpoliert werden kann und damit auch die Aluminiumbeschichtung so gleichmäßig wie möglich ist.
@PM2Ring ja, wenn an den Rändern dieser großen Brocken Verunreinigungen konzentriert sind, können sie sich während des Schmelzens nur millimeterweise durch das viskose Durcheinander mischen oder diffundieren und eine inhomogene Komponente in die Verteilung der verschiedenen Arten von Oxiden "einbacken". . Okay jetzt habe ich es, danke!
@WayfaringStranger Ich bin gerade darauf gestoßen, nicht gerade Einschusslöcher, aber immer noch einige interessante Geschichten aus der Teleskopgeschichte: Wer würde ein Weltraumteleskop entführen?

Antworten (1)

Das für den Spiegel verwendete Material ist in der Tat E6-Borosilikat, hergestellt von der Ohara Corporation, wie von @notovny angegeben. Der Herstellungsprozess eines Wabenspiegels aus Borosilikatglas ist nahezu unverändert geblieben, seit der erste, ein 8,4 m langer LBT-Spiegel, 1997 gegossen wurde ( hier ist der Artikel zum Gießen ). Artikel zitieren:

E6 passt gut zu unserem Verfahren, weil es in angemessenen Mengen mit guter Qualitätskontrolle hergestellt wird und weil die gebrochenen Oberflächen der Brocken glatt und ohne Diskontinuitäten zusammenschmelzen.

Dieser etwas modernere Artikel (2019) geht tiefer ins Detail:

Ein wesentlicher Vorteil für unseren Prozess besteht darin, dass Ohara das Glas als Blöcke liefert, die aus einer Menge von Ein-Tonnen-Schmelzen gebrochen wurden. Alle Oberflächen sind makellose Bruchflächen, die in der Wabenform nahtlos miteinander verschmelzen und keine Spuren der ursprünglichen Blöcke hinterlassen.

Und diese Arbeit der Arizona University erklärt weiter:

...E6-Borosilikatglas... wird in Tontöpfen geschmolzen, ..., unter kräftigem Rühren, das eine hohe Homogenität und geringe Schlierenbildung erzielt. Es wird uns in Form von etwa kubischen Blöcken mit glatten, unverschmutzten Bruchflächen und einem Stückgewicht von typischerweise 4 kg geliefert.

Die Verwendung von makellosen Stücken von E6-Borosilikat scheint also die mögliche Kontamination stark zu reduzieren (im Vergleich zur Verwendung von Pulver oder nicht makellosen Stücken), scheint ziemlich glatt zu schmelzen und hat wahrscheinlich eine leicht zu transportierende Größe. Der Grund, warum sie dieses Material verwenden, wird in allen 3 genannten Artikeln ausführlich erläutert.

Ja, das macht Sinn; hohes Volumen/Oberfläche reduziert die Aufnahme von Verunreinigungen und diese glatten Oberflächen sind leichter zu waschen, verglichen mit Säcken mit rieselfähigen, gemahlenen Glaspartikeln. Danke für deine durchdachte und gut begründete Antwort!
Warum Teleskopspiegelglas, das als zufällig zerbrochene Stücke konstanter Größe in Kartons geliefert wird?
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