Wird bei Hauptspiegeln in großen Sternwarten das Aluminium regelmäßig entfernt und neu beschichtet? Warum?

Die Leistung von astronomischen Spiegeln, die über längere Zeiträume der Umgebung ausgesetzt sind, kann einen langsamen Leistungsabfall erfahren. Sie müssen in der Regel regelmäßig gewartet werden, was eine Reinigung und/oder Neubeschichtung beinhalten kann.

Obwohl mir gesagt wurde, dass sich das Aluminium verschlechtert und von Zeit zu Zeit ersetzt werden muss, entspricht dies nicht meinem Verständnis des Verhaltens von Aluminium in Luft. Ich bin mir ziemlich sicher, dass eine frisch aufgedampfte Schicht aus reinem Aluminium schnell eine native Oxidschicht von vielleicht 20 Å amorphem Aluminiumoxid entwickeln wird Al 2 Ö 3 (Aluminiumoxid), das dann ziemlich undurchlässig für die Diffusion von allem anderen ist, dem die Atmosphäre es aussetzen könnte, einschließlich verschiedener Schadstoffe.

Ich kann verstehen, dass es in einigen Fällen letztendlich einfacher sein könnte, das Aluminium nach einer Reihe von Reinigungen aufgrund von angesammelten Schäden durch die Reinigung zu entfernen und zu ersetzen , aber gibt es Hinweise darauf, dass das Aluminium aufgrund des chemischen Abbaus des Aluminiums selbst ersetzt werden muss? ?

Ich fand diesen Artikel, Reflectivity Degradation Rates of Aluminium Coatings at the CFHT , Magrath, B. 1997, Pub. Ast. Soc. Pac. 109 , 303 , was zu zeigen scheint, dass – zumindest an einem Observatoriumsstandort – ein repräsentativer Testspiegel, der der Beobachtungsumgebung (in der Kuppel) ausgesetzt war und einmal im Monat gewaschen wurde, über 32 Monate keine signifikante Verschlechterung des Reflexionsvermögens zeigte, ähnlich wie bei einem Spiegel das blieb geschützt, aber nicht gereinigt.

Der belichtete und ungewaschene Testspiegel zeigte jedoch einen kontinuierlichen Reflexionsverlust, der im gleichen Zeitraum um etwa 10 % abfiel. Ein vierter Spiegeltest wird regelmäßig durchgeführt CO 2 Reinigung verlor etwa 5% Reflektivität.

Dies ist natürlich ein kleiner, begrenzter Test, weniger als drei Jahre, nur ein Ort, eine Wellenlänge und nur ein Parameter (Reflektivität). Aber es unterstützt ein wenig die Idee, dass Spiegel zwar schmutzig werden und regelmäßig gereinigt werden müssen, das Aluminium selbst sich jedoch möglicherweise nicht verschlechtert.

Daher meine Frage: Wird bei Hauptspiegeln in großen Observatorien regelmäßig das Aluminium entfernt und neu beschichtet? Warum? , wobei „Warum“ die spezifische Notwendigkeit für das Entfernen und Ersetzen anspricht. Wenn diese Primärteile tatsächlich regelmäßig neu mit Aluminium beschichtet werden, liegt das daran, dass sich das Aluminium tatsächlich verschlechtert?

Ich suche nach einer Antwort, die einige Sicherungsreferenzen enthält. Wenn Ihre Antwort zum Beispiel die Form Du dumme Gans hat, kennt jeder Aluminiumanläufe wie Dickens! , untermauern Sie dies bitte mit einem Hinweis auf Messungen des Anlaufens von Aluminium. Vielen Dank!

Aus Magrath 1997 :

GIF ("Blink-Komparator")

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Von http://global.kyocera.com/fcworld/charact/chemistry/chemiresist.html - Aluminiumoxid kann im Vergleich zu anderen Materialien möglicherweise bemerkenswert widerstandsfähig gegen chemische Angriffe sein - beachten Sie die logarithmische Skala.

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Die einzelnen Figuren:

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Hinweis: Ich habe die Überschneidung dieser Frage mit der verknüpften Frage bereits gekennzeichnet und um Unterstützung durch den Moderator bei der Lösung der Überschneidung gebeten. Hier konzentriere ich mich auf die Notwendigkeit, das Aluminium zu entfernen und zu ersetzen , und wenn dies auf den Abbau des Aluminiums selbst zurückzuführen ist, auf die Art dieses Abbaus.
Machen Sie sich keine Sorgen über die Überlappung. Wir lassen beide Fragen einfach stehen. Sie sind unterschiedlich und beide Antworten können für jemanden nützlich sein.
Dieser Link erwähnt, dass auf der Hale alte Motoren an optischem Zubehör beteiligt sind, die sich über der Primärseite befinden, und diese Öl auf der Oberfläche ablagern. Die Umgebung für diesen Bereich ist also viel schlechter als erwartet ... Ich weiß jedoch nicht wirklich genug, um eine gute Antwort beizutragen. Bei anderen Sternwarten könnte das ganz anders aussehen.
@Andy danke dafür - sehr interessante Lektüre und ein großartiger Datenpunkt. Wow alle zwei Jahre! Die Luft in San Diego County kann manchmal ziemlich schmutzig sein, die Höhe ist vergleichsweise niedrig und der Wind nimmt wahrscheinlich überall Dreck von freiliegendem Boden auf, Stadt & Verkehr in der Nähe, Meer in der Nähe, manchmal riesige Feuer in der Nähe. Bei vielen kratzigen Partikeln ist es möglich, dass es zu schwierig ist, den Spiegel gründlich zu reinigen (einschließlich Öl- und Wasserflecken), ohne ihn dabei zu zerkratzen. Ich bin wirklich hinter der Ursache und Notwendigkeit des Metallersatz her, und meine Vermutung ist, dass es sich um einen Reinigungsschaden handelt.
@Andy Ich bin jedoch überrascht von der Aussage, dass die Beschichtung 8 Angström hat - das ist praktisch transparent. Ich würde ungefähr 1000 Angström als Anhaltspunkt erwarten. 500 mag in Ordnung sein, aber es ist schwierig – besonders hier –, eine zuverlässige Einheitlichkeit zu erreichen, also gehen Sie normalerweise lange. Siehe diese Frage und diese Handlung in einer der Antworten. Oh! , hier ist ein Screenshot von Google Maps mit einigen der feinen Böden von San Diego, gutes Weinland, wie ich höre - Orangen auch!
@Andy und wenn sie es so mit Ellbogenfett reinigen, dann ist es wohl leicht zu verstehen, warum sie das Metall möglicherweise abziehen und neu ablagern müssen. Hier ist das zugehörige YouTube-Video . Beobachten Sie bei 01:10 bis 01:20, wie sich das Aluminium auflöst und Sie plötzlich die ursprüngliche Zellstruktur für die Steifigkeit sehen können. Und am Ende des Videos zeigen sie einen (horizontal) geteilten Bildschirm von vorher und nachher. Durch die schräge Beleuchtung zeigt es wirklich, wie schrecklich schmutzig es wird - Ihre Ölmoleküle können die Schmutzanhaftung fördern.
@Andy Aha, ich habe einige dieser Orangen gefunden! https://goo.gl/xURdhr . Außerdem habe ich bei der "8" festgestellt, dass 8 Mikrozoll ungefähr 2000 Å sind, was sicherlich eine brauchbare Dicke ist.

Antworten (1)

Dies ist vielleicht nicht die Art von Teleskopen, an die Sie denken, aber da IACTs (Imaging Atmospheric Cherencov Telescopes) letztendlich auch Licht im (oder nahe) optischen Bereich messen, sind ihre Spiegel ähnlich aufgebaut.

Die wichtigen Arrays (HESS, VERITAS und MAGIC) haben zumindest teilweise Spiegel aus Glas oder mit Glasoberflächen, die auf der Vorderseite mit Aluminium (Al) und einer zusätzlichen einfachen Schutzschicht (z. B. SiO) beschichtet sind 2 , Al 2 Ö 3 ). Da sie aber ohne jeglichen Luxus wie Schutzkuppeln oder ähnliches die ganze Zeit der Umwelt ausgesetzt sind, degeneriert die Beschichtung ziemlich schnell.

Im Fall von HESS im Khomas-Hochland von Namibia müssen die Spiegel allen möglichen Umwelteinflüssen standhalten, angefangen beim Wüstensand über extreme Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht bis hin zu neugierigen Vögeln, die an ihren Spiegelbildern herumstochern . So war nach fünf Jahren der optische Wirkungsgrad der Spiegel so schlecht, dass man tatsächlich durch den Spiegel hindurchsehen konnte. Um die Lebensdauer des Instruments zu verlängern, wurden die Spiegel mit einer etwas anderen Aluminiumbeschichtung aufgearbeitet. Im folgenden Bild ist der Zeitpunkt der Spiegel-Neubeschichtung mit der blau schattierten Fläche markiert.

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Bildquelle: https://www.mpi-hd.mpg.de/hd2012/pages/presentations/Stegmann.pdf

Die Degeneration für die Spiegel der anderen oben erwähnten Observatorien war von ähnlichen Zeitskalen und sie führten auch einige Neubeschichtungskampagnen durch.

Weitere Informationen finden Sie beispielsweise in den folgenden Papieren, die einen Überblick über die verschiedenen möglichen Techniken enthalten:

Wenn Sie jemals in Namibia sind, besuchen Sie das größte optische Teleskop der Welt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bildquelle: https://www.lsw.uni-heidelberg.de/projects/hess/HESS/hessmultnu.phtml

Das ist wirklich interessant! Bevor ich diese Frage gestellt habe, war ich daran gewöhnt, Spiegel in schönen, sauberen Behältern in sauberen, umweltfreundlichen Räumen aufzubewahren. Sie haben die Beschichtung bestellt, die die gewünschte Reaktion zeigte, und davon ausgegangen, dass sie sich nicht ändern würde. Ich dachte, das Hale-Teleskop sei schmutzig, aber huch – Vögel! Das sind gute Beispiele, danke! Ich werde versuchen, sie zu untersuchen, und die Links sind ausgezeichnet.
Aha! Vom Khomas-Hochland in Namibia bis zum Grund des Mittelmeers.