asghar rahmati
عضو جدید
روش دوران شیشه مذاب ( Glass Spin Casting Method) :
در تلسکوپ سازی حرفه ای و صنعت تلسکوپ سازی روز دنیا از این روش بهینه استفاده می شود. این روش در حقیقت جایگزینی برای فرآیند سایش می باشد. فلذا مراحل پولیش کاری و Coating به قوت خود باقی اند. برای مثال در تلسکوپ غول پیکر ماژلانی که همکنون در دست ساخت است,از این روش برای ساخت آینه های اصلی آن استفاده شده. شکل زیر نمایی گرافیکی از این تلسکوپ در آینده است.
اساس کار این روش برمبنای کوره دورانی است,به این شکل که قالب قرص شیشه ای با ابعاد مورد نظر برای قطر و ضخامت آینه از مواد نسوز و مقاوم در برابر حرارت بالا ساخته می شود. سپس بسته به نوع ساختار مورد نظر برای داخل آینه که می تواند ساده و یا لانه زنبوری باشد بلورهای شیشه ای در قالب قرار داده شده و حرارت می بینند. زمانی که شیشه در داخل کوره ذوب شد و حالت مایع را به خود گرفت دوران کوره به صورت آرام شروع شده و در یک سرعت زاویه ای خاص ثابت نگه داشته می شود. در اثر شتاب جاذبه زمین و شتاب مرکز گرای ذرات شیشه مذاب,سطح فوقانی شیشه تقعر یافته و بعد از آن کوره به آرامی سرد می شود. در طی سرد شدن کوره همچنان به دوران خود ادامه می دهد و در نهایت تقعر در سطح شیشه جامد باقی می ماند.
لازم به ذکر است برای ساخت آینه ها با قطر بزرگ دو راه کار وجود دارد: آینه های چند تکه و آینه های یک تکه. هر کدام از اینها نیز معایب و مزایای مختص به خود را دارند. ساخت آینه های چند تکه با توجه به کوچک بودن تکه ها نسبت به سطح نهایی بزرگ راحت تر است. اما ساخت پایه و محل استقرار این تکه ها نیز که باید با دقت نانومتری ساخته و نگهداری شوند کار ساده ای نیست. برای مثال تلسکوپ کک از جمله تلسکوپ هایی است که با آینه های چند تکه ( شش ضلعی ) ساخته شده. شکل زیر.
در آینه های یک تکه مشکل اصلی ,وزن بسیار زیاد آنها است که مشکلات شدید حمل و نقل تلسکوپ را از محل ساخت تا محل نصب و علاوه بر آن مشکلات استقرار آینه را به وجود می آورد. راه حلی که امروزه در صنعت تلسکوپ سازی حرفه ای دنیا از آن استفاده می شود آینه های لانه زنبوری است.
آینه های لانه زنبوری ( Honey comb Telescope Mirrors) :
در این روش ازمنشورهای شش ضلعی تو خالی به عنوان بدنه آینه برای عمل قالب ریزی طبق شکل زیر استفاده می شود.شیشه مذاب فضاهای میانی این منشور ها ,سطح و کف را پر کرده و بدنه شیشه ای را به وجود می آورد. در نهایت نیز این منشورها از شیشه جدا می شوند.
پرواضح است که این منشورها باید مثل شیشه ها از ضریب انبساط حرارتی کمی برخوردار باشند تا در حین عمل گرمایش و سرمایش تنشی برروی شیشه اعمال نکنند. جنس مصرفی برای این منشورهای شش ضلعی,سیلیکات آلومنیوم یا سرامیک است. این منشورها دارای ارتفاع متغییر می باشند,بدین صورت که ارتفاعشان در لبه آینه بیشتر و در مرکز آینه کمتر است و تغییرات ارتفاع بگونه ای است که سطح تمام شده ضمن حفظ SAGمورد نظر,شکل سهمی گون داشته باشد. البته در این حالت دقت بالایی نیاز نیست چراکه نهایتا دوران شیشه مذاب سطح سهمی گون ایده آل را به شیشه خواهد داد. عمده هدف از این نوع چینش منشور ها حفظ ضخامت برابر شیشه در نقاط وسطی و انتهایی آن است.
شکل زیر نمونه ای از این چینش منشورها را نشان می دهد.
در ابتدا لازم است کف دایره ای شکلی از سیلیکات آلومنیوم ریخته گری شود و با معلوم بودن تعداد منشورها سوراخ هایی به قطر کمتر از قطر تقریبی منشورها در آن ایجاد شود. این کف درحقیقت وظیفه استقرار منشورها و جدا کردن شیشه ای که در اثر ذوب به کف قالب رسیده را با سطح کوره دارد.در شکل زیر که بعد از مرحله قالب گیری و دوران است ,کف سرامیکی را به همراه سوراخ ها می توان مشاهده کرد.
نحوه استقرار منشورها بر روی کف:
شکل زیر اجزای مختلف آینه لانه زنبوری را هنگامی که داخل کوره قرار دارد,نشان می دهد.
همان طور که شکل بالا نشان می دهد,برای محکم کردن منشورها از پین ها و پیچ و مهره استفاده شده است. جنس پین ها همان جنس منشورها است یعنی سیلیکات آلومنیوم در حالی که جنس پیچ و مهره و کف کوره از کاربیدسیلیسیم ( SiC) می باشد. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که جنس تمامی قسمت هایی که با شیشه مذاب در تماس خواهند بود,سیلیکات آلومنیوم باید باشد و از برخورد شیشه مذاب و کاربید سیلیسیم باید اجتناب شود. زیرا در دمای بالا این دو باهم واکنش شیمیایی انجام داده و تولید گاز CO2 می کنند که این گاز در شیشه ایجاد حباب خواهد کرد که مطلوب نیست.
بعد از چینش منشورها و محکم کردن آنها به کمک چسب و پین و پیچ ومهره کاربید سیلیسیمی,درپوشهر منشور نیز به کمک چسب و پین های سیلیکات آلومنیوم روی آنها محکم می شود. فاصله بین منشورهای شش ضلعی حدود 1 تا 2 سانتی متر است و زمانی که شیشه به حالت مذاب رسید بین این فضا ها و علاوه بر آن کف آینه را می پوشاند.شکل زیر فضاها و سطوحی را که قرار است شیشه مذاب بپوشاند نشان می دهد.
بعد از ساخته شدن کوره مورد نظر وقالب آن نوبت به انتخاب نوع شیشه ای که قرار است آینه تلسکوپ را تشکیل دهد می رسد. شیشه بروسیلیکات برای پروژه های دورانی مناسب می باشد. چرا که علاوه بر ضریب انبساط گرمایی پایین خود در اثر حرارت بالا( دمای حدود 1200 درجه سانتی گراد) نیز به راحتی ذوب می شود. شکل زیر نمونه ای از بلورهای شیشه بروسیلیکات را نشان می دهد.
بلورهای شیشه مورد نظر باید ازلحاظ دانه بندی و جنس حتما مشابه ,همگن و عاری از هرگونه ناخالصی باشند.
بعد از این مرحله کوره بسته شده و عمل حرارت دهی به آن آغاز می شود. حرارت به تدریج و بطوری است که طی شش روز از دمای محیط تا دمای 750 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.دردمای ذکرشده کوره شروع به دوران می کند و دما نیز آرام آرام بالا برده می شود.شیشه مذاب اگر چه گرانرویش بالاست اما در اثر دوران و شتاب های ثقل و مرکز گرا به کناره ها کشیده می شود. دوربینی که در داخل کوره در حال دوران است این حد ارتفاع و رسیدن سطح شیشه مذاب به آن را نشان می دهد. شکل زیر
بعد از آن سیستم به آرامی سرد شده ,محفظه کوره برداشته می شود تا سطح شیشه به لحاظ عدم وجود حباب و اعوجاج بررسی شود. سپس مرحله بازپخت یا Annealing آغاز می شود که نسبتا طولانی است و هدف از آن ,منظم کردن هر چه بیشتر ساختار بلوری شیشه می باشد. بعد از اتمام این مراحل شیشه قالب گیری شده,از کوره بیرون برده می شود. حال باید کلیه منشور های سیلیکات آلومنیومی که به شیشه در کف و منشور ها چسبیده اند زدوده شوند. تراش دهنده های بزرگ ,کف و لبه های قرص شیشه ای و تراش دهنده های کوچک ,منشور های داخلی را خرد کرده و از شیشه جدا می کنند. در شکل زیر که پشت آینه را نشان می دهد تراش دهنده های CNC منشور های داخلی را تراش می دهند.
بعد از اینکه تمام مواد غیر شیشه ای از شیشه جدا شدند,برای تمیز کردن آن از افشانه پر فشار آب استفاده می شود.شکل زیر
در تمام مراحل کار میزان تنش بر روی شیشه نباید از حد مجاز تعیین شده بیشتر باشد. زیرا جبران آن غیر ممکن خواهد بود.
مرحله بعدی مانند ساخت آینه های آماتوری ,پولیش کاری می باشد که از مهمترین قسمت های کار است. با این تفاوت که در تلسکوپ سازی حرفه ای پولیش کاری دستی انجام نمی گیرد و قسمتی که این کار را انجام می دهد بصرفه نیست که هم قطر با آینه تلسکوپ ساخته شود. پولیش کاری امروزه توسط ابزارفشاری پولیش (Stressed-lap Polishing Tool) انجام می گیرد.
ابزارفشاری پولیش ( Stressed-lap Polishing Tool) :
این ابزار پیشرفته که تلفیقی پیچیده از اصول اپتیکی پولیش کاری و کنترل مهندسی است همان طور که از اسمش مشخص است,وظیفه ایجاد صافی سطح را برعهده دارد. اصول کار این گونه است که یک دیسک آلومنیومی که کف آن متصل به ماده الاستیک است دو حالت حرکتی را به خود می گیرد. یکی اینکه دیسک حول محور قائم بر مرکز خود,دوران می کند و دیگری حرکت مارپیچی مخصوص این ابزار روی آینه است. قیر که در پولیش کاری آماتوری استفاده شد اینجا نیز در قسمت پایینی ماده الاستیک نصب شده و به کمک مخلوط مخصوص ایجاد صافی سطح می کند. در شکل زیر نمونه دوران های این ابزار و در شکل بعدی کف قیری ابزار نشان داده شده. این مارپیچ ها از مرکز شروع شده و در لبه پایان می پزیرند و دوباره از سر گرفته می شوند.
یکی از ضروریات مهم حین فرایند پولیش کاری ثبات دقیق دمای محیط و دمای خود قرص شیشه ای است. چراکه حال ما داریم با دقت ها و صافی سطوحی به اندازه میکرومتر و نانو متر کار می کنیم و هرگونه تغییرات شدید و منابع گرمایی ناخواسته این دقت را از بین خواهند برد. بعد از هر چند روز عمل پولیش کاری سطح آینه شسته شده و به طریق اینترفرامتری میزان صافی سطح قسمت های مختلف قرص شیشه ای بررسی می شود. البته روش های دیگری نیز برای آگاهی از میزان صافی سطح موجود می باشد که نیاز به ایجاد شرایط آزمایشگاهی دارند ولی روش اینترفرامتری چون براحتی روی قرص شیشه ای انجام می شود استفاده از آن وقت کمتری می گیرد. در این روش پرتو های لیزر به صورت گسترده به نحوی که تمام قرص شیشه را در برگیرند به سطح تابیده می شوند. بازتاب نور لیزر از شیشه مقعر توسط سنسور اپتیکی گرفته شده و در رایانه با سطح سهمی گون ایده آل مقایسه می شود. در طی این فرایند,قسمت هایی از آینه که نیاز به کار بیشتر و یا کمتر پولیش کاری دارند مشخص می شوند. در شکل زیر که نمایی از اینترفرامتری انجام شده را بر روی شیشه مقعر نشان می دهد رنگ سبز به قسمت هایی اشاره دارد که در حد قابل قبول با سطح ایده آل هستند و رنگ های قرمز و نارنجی و زرد قسمت هایی هستند که نیاز به پولیش کاری بیشتری دارند. رنگ های آبی و بنفش نیز نشان گر قسمتهایی هستند که فشار در آنها کمی زیاد بوده و با اعمال گردش هایی با فشار کمتر آنها نیز رفع می شوند.
بعد از اتمام مرحله پولیش کاری که در تلسکوپ های فوق دقیق یک یا دو سال به طول می انجامد نوبت به مرحله آینه کاری,Coatingمی رسد که روال کار برای تلسکوپ سازی حرفه ای نیزمانند توضیحات داده شده درقسمت آینه کاری تلسکوپ سازی آماتوری می باشد. مقایسه روشهای تراش و دوران در ساخت آینه تلسکوپ: با توجه به اصول و توضیحاتی که نسبت به دو روش تراش و دوران ارائه شد,استفاده از روش دوران در تلسکوپ سازی حرفه ای بسیار بهینه تر به نظر می رسد. به نکات زیر توجه کنیم: 1- در نجوم حرفه ای نیازمندیم قطر آینه دریافت کننده نور,بزرگ باشد. برای مثال قطر آینه حدود هشت متر باشد. اما انتخاب میزان فاصله کانونی با توجه به توضیحات داده شده درقسمت مقدمه ای بر تلسکوپ ها محدودیت ایجاد می کند. مثلا به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست,نسبت کانونی f/10برای یک تلسکوپ با قطر آینه هشت متر انتخاب شود. زیرا در این صورت فاصله کانونی ما هشتاد متر ! خواهد شد که ساختن سازه نگهدارنده تلسکوپ و ساختمان آن محدودیت های زیادی دارند. لذا به طور متداول هنگامی که قطر آینه تلسکوپ بیشتر از دو متر باشد از نسبت کانونی کوچک f/1.5و یا کوچکتر از آن استفاده می شود زیرا در این حال فاصله کانونی کمی بزرگتر از قطر آینه بوده و ساخت سازه و ساختمان رصد خانه هزینه بسیار کمتری می برد. اما انتخاب نسبت کانونی کم و در حدی که گفته شد,با توجه به اصول ساخت تلسکوپ نیازمند آن است که تقعر آینه زیاد باشد. برای مثال در ساخت آینه تلسکوپ هایی با قطر بزرگ و نسبت کانونی کوچک,اختلاف ارتفاع سطح شیشه بین مرکز و لبه آن چیزی درحدود15 تا 20 سانتی متراست. حال اگر از روش سایش برای رسیدن به این SAGزیاد استفاده کنیم,باید صدها کیلوشیشه گران قیمت را بساییم و دور بریزیم و در این بین مقدار بسیار زیادی پودر سایش را هدر دهیم. در حالی که در روش دوران شیشه مذاب,هیچ مقدار از شیشه هدر نمی رود. 2- استفاده از روش دورانی و فن آوری آینه های لانه زنبوری نسبت به آینه های توپر بسیار منظور نظر اصول اپتیکی و مکانیکی است. جالب است بدانیم وزن تمام شده یک آینه لانه زنبوری تنها %20 وزن یک آینه توپر به قطر و ضخامت برابر می باشد. این واقعیت در عمل حمل و نقل آینه ,استقرار ,هدایت و خطاهای ناشی از آنها اهمیت و برتری خود را نشان می دهد. 3- استفاده از روش سایش مستعد ایجاد خطاهای اپتیکی و عدم و یا زمان بر بودن رسیدن به سطح ایده آل سهمی گون می باشد. بلایی که سر تلسکوپ فضایی هابل آمده بود نمونه ای بارز بر این موضوع است. اگرچه در ساخت آینه اصلی هابل از شیشه توخالی منشوری شکل استفاده شده بود,اما برای ایجاد تقعر روش سایش بکار برده شد. بعد از استقرار هابل در فضا دیده شد که تصاویر ارسالی هابل چندان واضح و آن چه مورد پیشبینی دانشمندان بود از آب در نمی آیند. دلیل آن هم خطایی در حد یک تار مو در فرایند سایش قسمتهای مرکزی آینه بود که بعدا این خطا به کمک نصب یک قطعه اپتیکی دیگر طی عملیات تعمیر توسط شاتل فضایی رفع شد. 4- شرایط بحرانی قرص های شیشه ای حین حرکات رفتی و برگشتی در روش سایش و در قطرهای بالا دارای ریسک و خطرات احتمالی بزرگی است. در حالی که در روش دوران حتی اگر سطح ایده آل بدست نیامد می توان شیشه را به حالت مذاب درآورده و عمل دوران را دوباره شروع کرد.
در تلسکوپ سازی حرفه ای و صنعت تلسکوپ سازی روز دنیا از این روش بهینه استفاده می شود. این روش در حقیقت جایگزینی برای فرآیند سایش می باشد. فلذا مراحل پولیش کاری و Coating به قوت خود باقی اند. برای مثال در تلسکوپ غول پیکر ماژلانی که همکنون در دست ساخت است,از این روش برای ساخت آینه های اصلی آن استفاده شده. شکل زیر نمایی گرافیکی از این تلسکوپ در آینده است.
اساس کار این روش برمبنای کوره دورانی است,به این شکل که قالب قرص شیشه ای با ابعاد مورد نظر برای قطر و ضخامت آینه از مواد نسوز و مقاوم در برابر حرارت بالا ساخته می شود. سپس بسته به نوع ساختار مورد نظر برای داخل آینه که می تواند ساده و یا لانه زنبوری باشد بلورهای شیشه ای در قالب قرار داده شده و حرارت می بینند. زمانی که شیشه در داخل کوره ذوب شد و حالت مایع را به خود گرفت دوران کوره به صورت آرام شروع شده و در یک سرعت زاویه ای خاص ثابت نگه داشته می شود. در اثر شتاب جاذبه زمین و شتاب مرکز گرای ذرات شیشه مذاب,سطح فوقانی شیشه تقعر یافته و بعد از آن کوره به آرامی سرد می شود. در طی سرد شدن کوره همچنان به دوران خود ادامه می دهد و در نهایت تقعر در سطح شیشه جامد باقی می ماند.
لازم به ذکر است برای ساخت آینه ها با قطر بزرگ دو راه کار وجود دارد: آینه های چند تکه و آینه های یک تکه. هر کدام از اینها نیز معایب و مزایای مختص به خود را دارند. ساخت آینه های چند تکه با توجه به کوچک بودن تکه ها نسبت به سطح نهایی بزرگ راحت تر است. اما ساخت پایه و محل استقرار این تکه ها نیز که باید با دقت نانومتری ساخته و نگهداری شوند کار ساده ای نیست. برای مثال تلسکوپ کک از جمله تلسکوپ هایی است که با آینه های چند تکه ( شش ضلعی ) ساخته شده. شکل زیر.
در آینه های یک تکه مشکل اصلی ,وزن بسیار زیاد آنها است که مشکلات شدید حمل و نقل تلسکوپ را از محل ساخت تا محل نصب و علاوه بر آن مشکلات استقرار آینه را به وجود می آورد. راه حلی که امروزه در صنعت تلسکوپ سازی حرفه ای دنیا از آن استفاده می شود آینه های لانه زنبوری است.
آینه های لانه زنبوری ( Honey comb Telescope Mirrors) :
در این روش ازمنشورهای شش ضلعی تو خالی به عنوان بدنه آینه برای عمل قالب ریزی طبق شکل زیر استفاده می شود.شیشه مذاب فضاهای میانی این منشور ها ,سطح و کف را پر کرده و بدنه شیشه ای را به وجود می آورد. در نهایت نیز این منشورها از شیشه جدا می شوند.
پرواضح است که این منشورها باید مثل شیشه ها از ضریب انبساط حرارتی کمی برخوردار باشند تا در حین عمل گرمایش و سرمایش تنشی برروی شیشه اعمال نکنند. جنس مصرفی برای این منشورهای شش ضلعی,سیلیکات آلومنیوم یا سرامیک است. این منشورها دارای ارتفاع متغییر می باشند,بدین صورت که ارتفاعشان در لبه آینه بیشتر و در مرکز آینه کمتر است و تغییرات ارتفاع بگونه ای است که سطح تمام شده ضمن حفظ SAGمورد نظر,شکل سهمی گون داشته باشد. البته در این حالت دقت بالایی نیاز نیست چراکه نهایتا دوران شیشه مذاب سطح سهمی گون ایده آل را به شیشه خواهد داد. عمده هدف از این نوع چینش منشور ها حفظ ضخامت برابر شیشه در نقاط وسطی و انتهایی آن است.
شکل زیر نمونه ای از این چینش منشورها را نشان می دهد.
در ابتدا لازم است کف دایره ای شکلی از سیلیکات آلومنیوم ریخته گری شود و با معلوم بودن تعداد منشورها سوراخ هایی به قطر کمتر از قطر تقریبی منشورها در آن ایجاد شود. این کف درحقیقت وظیفه استقرار منشورها و جدا کردن شیشه ای که در اثر ذوب به کف قالب رسیده را با سطح کوره دارد.در شکل زیر که بعد از مرحله قالب گیری و دوران است ,کف سرامیکی را به همراه سوراخ ها می توان مشاهده کرد.
نحوه استقرار منشورها بر روی کف:
شکل زیر اجزای مختلف آینه لانه زنبوری را هنگامی که داخل کوره قرار دارد,نشان می دهد.
همان طور که شکل بالا نشان می دهد,برای محکم کردن منشورها از پین ها و پیچ و مهره استفاده شده است. جنس پین ها همان جنس منشورها است یعنی سیلیکات آلومنیوم در حالی که جنس پیچ و مهره و کف کوره از کاربیدسیلیسیم ( SiC) می باشد. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که جنس تمامی قسمت هایی که با شیشه مذاب در تماس خواهند بود,سیلیکات آلومنیوم باید باشد و از برخورد شیشه مذاب و کاربید سیلیسیم باید اجتناب شود. زیرا در دمای بالا این دو باهم واکنش شیمیایی انجام داده و تولید گاز CO2 می کنند که این گاز در شیشه ایجاد حباب خواهد کرد که مطلوب نیست.
بعد از چینش منشورها و محکم کردن آنها به کمک چسب و پین و پیچ ومهره کاربید سیلیسیمی,درپوشهر منشور نیز به کمک چسب و پین های سیلیکات آلومنیوم روی آنها محکم می شود. فاصله بین منشورهای شش ضلعی حدود 1 تا 2 سانتی متر است و زمانی که شیشه به حالت مذاب رسید بین این فضا ها و علاوه بر آن کف آینه را می پوشاند.شکل زیر فضاها و سطوحی را که قرار است شیشه مذاب بپوشاند نشان می دهد.
بعد از ساخته شدن کوره مورد نظر وقالب آن نوبت به انتخاب نوع شیشه ای که قرار است آینه تلسکوپ را تشکیل دهد می رسد. شیشه بروسیلیکات برای پروژه های دورانی مناسب می باشد. چرا که علاوه بر ضریب انبساط گرمایی پایین خود در اثر حرارت بالا( دمای حدود 1200 درجه سانتی گراد) نیز به راحتی ذوب می شود. شکل زیر نمونه ای از بلورهای شیشه بروسیلیکات را نشان می دهد.
بلورهای شیشه مورد نظر باید ازلحاظ دانه بندی و جنس حتما مشابه ,همگن و عاری از هرگونه ناخالصی باشند.
بعد از این مرحله کوره بسته شده و عمل حرارت دهی به آن آغاز می شود. حرارت به تدریج و بطوری است که طی شش روز از دمای محیط تا دمای 750 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.دردمای ذکرشده کوره شروع به دوران می کند و دما نیز آرام آرام بالا برده می شود.شیشه مذاب اگر چه گرانرویش بالاست اما در اثر دوران و شتاب های ثقل و مرکز گرا به کناره ها کشیده می شود. دوربینی که در داخل کوره در حال دوران است این حد ارتفاع و رسیدن سطح شیشه مذاب به آن را نشان می دهد. شکل زیر
بعد از آن سیستم به آرامی سرد شده ,محفظه کوره برداشته می شود تا سطح شیشه به لحاظ عدم وجود حباب و اعوجاج بررسی شود. سپس مرحله بازپخت یا Annealing آغاز می شود که نسبتا طولانی است و هدف از آن ,منظم کردن هر چه بیشتر ساختار بلوری شیشه می باشد. بعد از اتمام این مراحل شیشه قالب گیری شده,از کوره بیرون برده می شود. حال باید کلیه منشور های سیلیکات آلومنیومی که به شیشه در کف و منشور ها چسبیده اند زدوده شوند. تراش دهنده های بزرگ ,کف و لبه های قرص شیشه ای و تراش دهنده های کوچک ,منشور های داخلی را خرد کرده و از شیشه جدا می کنند. در شکل زیر که پشت آینه را نشان می دهد تراش دهنده های CNC منشور های داخلی را تراش می دهند.
بعد از اینکه تمام مواد غیر شیشه ای از شیشه جدا شدند,برای تمیز کردن آن از افشانه پر فشار آب استفاده می شود.شکل زیر
در تمام مراحل کار میزان تنش بر روی شیشه نباید از حد مجاز تعیین شده بیشتر باشد. زیرا جبران آن غیر ممکن خواهد بود.
مرحله بعدی مانند ساخت آینه های آماتوری ,پولیش کاری می باشد که از مهمترین قسمت های کار است. با این تفاوت که در تلسکوپ سازی حرفه ای پولیش کاری دستی انجام نمی گیرد و قسمتی که این کار را انجام می دهد بصرفه نیست که هم قطر با آینه تلسکوپ ساخته شود. پولیش کاری امروزه توسط ابزارفشاری پولیش (Stressed-lap Polishing Tool) انجام می گیرد.
ابزارفشاری پولیش ( Stressed-lap Polishing Tool) :
این ابزار پیشرفته که تلفیقی پیچیده از اصول اپتیکی پولیش کاری و کنترل مهندسی است همان طور که از اسمش مشخص است,وظیفه ایجاد صافی سطح را برعهده دارد. اصول کار این گونه است که یک دیسک آلومنیومی که کف آن متصل به ماده الاستیک است دو حالت حرکتی را به خود می گیرد. یکی اینکه دیسک حول محور قائم بر مرکز خود,دوران می کند و دیگری حرکت مارپیچی مخصوص این ابزار روی آینه است. قیر که در پولیش کاری آماتوری استفاده شد اینجا نیز در قسمت پایینی ماده الاستیک نصب شده و به کمک مخلوط مخصوص ایجاد صافی سطح می کند. در شکل زیر نمونه دوران های این ابزار و در شکل بعدی کف قیری ابزار نشان داده شده. این مارپیچ ها از مرکز شروع شده و در لبه پایان می پزیرند و دوباره از سر گرفته می شوند.
یکی از ضروریات مهم حین فرایند پولیش کاری ثبات دقیق دمای محیط و دمای خود قرص شیشه ای است. چراکه حال ما داریم با دقت ها و صافی سطوحی به اندازه میکرومتر و نانو متر کار می کنیم و هرگونه تغییرات شدید و منابع گرمایی ناخواسته این دقت را از بین خواهند برد. بعد از هر چند روز عمل پولیش کاری سطح آینه شسته شده و به طریق اینترفرامتری میزان صافی سطح قسمت های مختلف قرص شیشه ای بررسی می شود. البته روش های دیگری نیز برای آگاهی از میزان صافی سطح موجود می باشد که نیاز به ایجاد شرایط آزمایشگاهی دارند ولی روش اینترفرامتری چون براحتی روی قرص شیشه ای انجام می شود استفاده از آن وقت کمتری می گیرد. در این روش پرتو های لیزر به صورت گسترده به نحوی که تمام قرص شیشه را در برگیرند به سطح تابیده می شوند. بازتاب نور لیزر از شیشه مقعر توسط سنسور اپتیکی گرفته شده و در رایانه با سطح سهمی گون ایده آل مقایسه می شود. در طی این فرایند,قسمت هایی از آینه که نیاز به کار بیشتر و یا کمتر پولیش کاری دارند مشخص می شوند. در شکل زیر که نمایی از اینترفرامتری انجام شده را بر روی شیشه مقعر نشان می دهد رنگ سبز به قسمت هایی اشاره دارد که در حد قابل قبول با سطح ایده آل هستند و رنگ های قرمز و نارنجی و زرد قسمت هایی هستند که نیاز به پولیش کاری بیشتری دارند. رنگ های آبی و بنفش نیز نشان گر قسمتهایی هستند که فشار در آنها کمی زیاد بوده و با اعمال گردش هایی با فشار کمتر آنها نیز رفع می شوند.
بعد از اتمام مرحله پولیش کاری که در تلسکوپ های فوق دقیق یک یا دو سال به طول می انجامد نوبت به مرحله آینه کاری,Coatingمی رسد که روال کار برای تلسکوپ سازی حرفه ای نیزمانند توضیحات داده شده درقسمت آینه کاری تلسکوپ سازی آماتوری می باشد. مقایسه روشهای تراش و دوران در ساخت آینه تلسکوپ: با توجه به اصول و توضیحاتی که نسبت به دو روش تراش و دوران ارائه شد,استفاده از روش دوران در تلسکوپ سازی حرفه ای بسیار بهینه تر به نظر می رسد. به نکات زیر توجه کنیم: 1- در نجوم حرفه ای نیازمندیم قطر آینه دریافت کننده نور,بزرگ باشد. برای مثال قطر آینه حدود هشت متر باشد. اما انتخاب میزان فاصله کانونی با توجه به توضیحات داده شده درقسمت مقدمه ای بر تلسکوپ ها محدودیت ایجاد می کند. مثلا به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست,نسبت کانونی f/10برای یک تلسکوپ با قطر آینه هشت متر انتخاب شود. زیرا در این صورت فاصله کانونی ما هشتاد متر ! خواهد شد که ساختن سازه نگهدارنده تلسکوپ و ساختمان آن محدودیت های زیادی دارند. لذا به طور متداول هنگامی که قطر آینه تلسکوپ بیشتر از دو متر باشد از نسبت کانونی کوچک f/1.5و یا کوچکتر از آن استفاده می شود زیرا در این حال فاصله کانونی کمی بزرگتر از قطر آینه بوده و ساخت سازه و ساختمان رصد خانه هزینه بسیار کمتری می برد. اما انتخاب نسبت کانونی کم و در حدی که گفته شد,با توجه به اصول ساخت تلسکوپ نیازمند آن است که تقعر آینه زیاد باشد. برای مثال در ساخت آینه تلسکوپ هایی با قطر بزرگ و نسبت کانونی کوچک,اختلاف ارتفاع سطح شیشه بین مرکز و لبه آن چیزی درحدود15 تا 20 سانتی متراست. حال اگر از روش سایش برای رسیدن به این SAGزیاد استفاده کنیم,باید صدها کیلوشیشه گران قیمت را بساییم و دور بریزیم و در این بین مقدار بسیار زیادی پودر سایش را هدر دهیم. در حالی که در روش دوران شیشه مذاب,هیچ مقدار از شیشه هدر نمی رود. 2- استفاده از روش دورانی و فن آوری آینه های لانه زنبوری نسبت به آینه های توپر بسیار منظور نظر اصول اپتیکی و مکانیکی است. جالب است بدانیم وزن تمام شده یک آینه لانه زنبوری تنها %20 وزن یک آینه توپر به قطر و ضخامت برابر می باشد. این واقعیت در عمل حمل و نقل آینه ,استقرار ,هدایت و خطاهای ناشی از آنها اهمیت و برتری خود را نشان می دهد. 3- استفاده از روش سایش مستعد ایجاد خطاهای اپتیکی و عدم و یا زمان بر بودن رسیدن به سطح ایده آل سهمی گون می باشد. بلایی که سر تلسکوپ فضایی هابل آمده بود نمونه ای بارز بر این موضوع است. اگرچه در ساخت آینه اصلی هابل از شیشه توخالی منشوری شکل استفاده شده بود,اما برای ایجاد تقعر روش سایش بکار برده شد. بعد از استقرار هابل در فضا دیده شد که تصاویر ارسالی هابل چندان واضح و آن چه مورد پیشبینی دانشمندان بود از آب در نمی آیند. دلیل آن هم خطایی در حد یک تار مو در فرایند سایش قسمتهای مرکزی آینه بود که بعدا این خطا به کمک نصب یک قطعه اپتیکی دیگر طی عملیات تعمیر توسط شاتل فضایی رفع شد. 4- شرایط بحرانی قرص های شیشه ای حین حرکات رفتی و برگشتی در روش سایش و در قطرهای بالا دارای ریسک و خطرات احتمالی بزرگی است. در حالی که در روش دوران حتی اگر سطح ایده آل بدست نیامد می توان شیشه را به حالت مذاب درآورده و عمل دوران را دوباره شروع کرد.
