适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构的制作方法

1.本发明涉及天文观测设备的光机设计领域，特别涉及适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构。


背景技术：

2.世界很多国家都研制了各种形式、不同用途的太阳望远镜用于太阳观测，口径从几十厘米至几米不等。传统意义上，太阳望远镜口径在1m以下，为了解决望远镜内部的热畸变，会采用真空式镜筒结构。真空的光路可以有效减少大气扰动与望远镜内部空气对流运动对成像质量的影响。但以往的真空式太阳望远镜，气密性受限于密封能力和主镜筒内部复杂结构材料的表面放气，维护周期短，运行成本高。本发明通过管路金属化，一体焊接成型，并采用特定工艺的真空腔内表面处理技术，很好抑制了主镜筒内部材料的放气率，降低了太阳望远镜的维护周期和成本。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：减小太阳辐射下的主镜视宁度效应，有效保护镜筒内部的光学元件，解决了真空主镜筒连接面多，内部结构复杂，气密性不足的问题，本发明通过巧妙的设计和特殊的工艺，极大降低了太望远镜的维护周期和运行成本。
4.本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，包括主封窗、管线接口、主镜筒、四通操作窗口、四通、轴头封窗、主镜后盖、主镜调整盖、密封轴头和侧封窗。密闭主镜筒的主体由主封窗、主镜筒、四通、主镜后盖、主镜调整盖组成，主封窗、侧封窗和轴头封窗作为通光窗口位于主镜筒前端和侧面，四通操作窗口和密封轴头作为装调窗口位于四通中部，管线接口为电气接口，真空计和手动真空阀安装在四通的端面上，密封主镜筒腔体通过手动真空阀与真空泵相连，而真空计用于实时监测腔体的气压值。
5.该真空主镜筒结构为密封式腔体，通过手动真空阀抽走空气形成真空系统，真空主镜筒内部设有主镜、次镜、第三镜以及相应的支撑调整机构，对真空主镜筒内部机构进行操作或调整时，需先打开手动真空阀放气，使真空主镜筒内不再是处于真空状态，内外压达到平衡后，再进行拆卸主封窗、轴头封窗、侧封窗的操作。
6.进一步地，主封窗位于主镜筒结构最前端，是密封主镜筒的最大光学部件；侧封窗位于主镜筒侧面，作为次镜和主焦位置机构的装调操作口，同时释放出后续光学系统不需要的大部分太阳能量；四通操作窗口有4个，位于四通的侧面，是用来操作调整第三镜机构的操作窗口；轴头封窗是主镜筒最后一个光学元件，是后续系统的通光窗口；主镜调整盖是用以调整主镜姿态及位置的操作窗口。
7.进一步地，所有零件连接位置的密封胶圈采用氟橡胶材料，定制成型，减少橡胶材料的表面放气量。
8.进一步地，主体结构采用普通碳钢材料焊接成型，为了抑制密封腔体内表面材料
放气，兼顾光学系统的杂散光需求，将内表面打磨之后及进行电镀黑镍的表面处理。
9.进一步地，为了减少真空主镜筒内部的塑料管道，水管采用金属材料，与主镜筒一体化安装，安装到位后与管线接口处的接头一体化焊接成型。
10.进一步地，在四通端面设置有真空计，望远镜长时间工作后，当真空计的气压读数超出规定阈值时，望远镜总控系统发出提示，此时需要手动连接真空泵抽气管路，打开手动真空阀，重复进行抽气操作，确保真空主镜筒内部的真空度维持在一定范围内。
11.本发明的原理在于：适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，真空主镜筒的密封腔体包括主封窗、主镜筒、四通操作窗口、四通、轴头封窗、主镜后盖、主镜调整盖、密封轴头、侧封窗。太阳望远镜工作前，通过手动真空阀抽走主镜筒内部空气，形成真空腔体。太阳望远镜长时间工作后，当真空计的气压读数超出规定阈值时，系统发出提示。此时手动连接真空泵抽气管路，打开手动真空阀，重新进行抽气操作，确保真空主镜筒内部的真空度维持在一定范围内。管线接口处的管道接头与主镜筒内部的管路采用金属材料一体化焊接成型，最大可能减少镜筒内部的塑料材料，所有连接位置的密封胶圈采用氟橡胶材料，控制主镜筒内部材料的放气率。真空主镜筒的密封腔体内表面采用镀黑镍的方式，降低金属材料的放气量的同时，抑制杂散光对后续光学系统的影响。太阳望远镜主镜筒需要调整和维护时，打开手动真空阀放气，使主镜筒内部气压上升，内外压达到平衡后，再进行拆卸封窗调整和维护。维护主镜系统时，需拆卸主镜调整盖；维护次镜系统时，需拆卸侧封窗；维护三镜系统时，需拆卸四通操作窗口。太阳望远镜工作期间，应尽量避免拆卸主封窗。主封窗尺寸较大，反复拆卸时损伤密封胶条会影响真空主镜筒的气密性。
12.本发明与现有技术相比有如下优点：
13.(1)本发明提出的适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，能够有效避免盐雾环境对主镜筒内部结构的损害，防止沙尘、结露对光学系统的损伤，极大程度的保护了主镜筒内的光学元件。
14.(2)本发明提出的适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，所有连接位置的密封胶圈采用氟橡胶材料。真空主镜筒的密封腔体内表面采用镀黑镍的方式，能够保证主镜筒具有极好的气密性。
15.(3)本发明提出的适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，通过对真空主镜筒内部结构设计和特殊的工艺处理，极大降低了太阳望远镜的维护周期和运行成本。
16.(4)本发明通过管路金属化，一体焊接成型，并采用特定工艺的真空腔内表面处理技术，很好抑制了主镜筒内部材料的放气率，降低了太阳望远镜的维护周期和成本。
附图说明
17.图1为本发明适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构的结构示意图。
18.图2为本发明适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构的三维模型示意图。
19.其中，1为主封窗，2为管线接口，3为主镜筒，4为四通操作窗口，5为四通，6为轴头封窗，7为主镜后盖，8为主镜调整盖，9为密封轴头，10为侧封窗，11为真空计，12为手动真空阀。
具体实施方式
20.下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
21.本发明一种适用于太阳望远镜的真空主镜筒结构，真空主镜筒结构的密封腔体包括主封窗1、主镜筒3、四通操作窗口4、四通5、轴头封窗6、主镜后盖7、主镜调整盖8、密封轴头9、侧封窗10。密封主镜筒的主体由主封窗1、主镜筒3、四通5、主镜后盖7、主镜调整盖8通过法兰螺钉连接构成，主封窗1、侧封窗10和轴头封窗6作为通光窗口位于主镜筒前端和侧面，四通操作窗口4和密封轴头9作为装调窗口位于四通5中部，管线接口2为电气接口，真空计11和手动真空阀12安装在四通5的端面上，密封腔体通过手动真空阀12与真空泵相连，真空计11用于实时监测主镜筒内的气压值。
22.真空主镜筒内部管路与接头采用金属材料一体化焊接成型，所有连接位置的密封胶圈采用氟橡胶材料。真空主镜筒的密封腔体内表面采用镀黑镍的方式，极大降低了材料放气率，保证主镜筒具有极好的气密性。
23.真空主镜筒内部设有主镜、次镜、第三镜等光学元件以及相应的支撑调整机构。
24.太阳望远镜工作前，连接真空泵抽气管路到手动真空阀12，启动真空泵，打开手动真空阀12抽走主镜筒内部空气。约30分钟后，真空计11读数到达规定气压值，关闭手动真空阀12，拆除抽气管路。
25.太阳望远镜长时间运行后，当真空计11的气压读数超出规定阈值时，望远镜总控系统发出提示。此时需要重复上述抽气操作。确保真空主镜筒内部的真空度维持在一定范围内。
26.管线接口2处的管道接头与主镜筒内部的管路采用金属材料一体化焊接成型，最大可能减少镜筒内部的塑料材料，所有连接位置的密封胶圈采用氟橡胶材料，控制主镜筒内部材料的放气率。真空主镜筒的密封腔体内表面采用镀黑镍的方式，降低金属材料的放气量的同时，抑制杂散光对后续光学系统的影响。
27.太阳望远镜主镜筒需要调整和维护时，打开手动真空阀12放气，使主镜筒内部气压上升，内外压达到平衡后，再进行拆卸封窗调整和维护。维护主镜系统时，需拆卸主镜调整盖8；维护次镜系统时，需拆卸侧封窗10；维护三镜系统时，需拆卸四通操作窗口4。太阳望远镜工作期间，应尽量避免拆卸主封窗1。主封窗1尺寸较大，反复拆卸时损伤密封胶条会影响真空主镜筒的气密性。