大口径镜面镀膜与镀膜系统配置

　　镀膜设备是为了镀膜生产服务的，因此镀膜系统的设计就必须适应镀膜生产的具体工艺，而不是改变生产工艺来适应镀膜机。这一点在对大口径镜面特别是大口径天文望远镜镜面镀膜方面显得尤为突出。在电阻丝热蒸发沉积镀铝方面, 我们可以从美国 MMT 望远镜 6.5 m 主镜、麦哲伦工程 6.5 m 镜面、哥伦比亚工程 8 m 镜面的镀铝以及日本 Subaru 望远镜 8.2 m 主镜的镀铝等实践中总结出非常成熟的系统配置方法. 出于对望远镜镜面光学性能和机械性能的更高的要求，人们也不断开创着各种复杂工艺镀银的实践。随着镀膜技术和制造技术的发展, 天文望远镜镜面镀银已经有了巨大的进步, 磁控溅射 、离子束辅助沉积等一些先进的镀膜工艺已投入到了镀银的实际应用当中。 KECK 望 远 镜 和GEMINI镜面全部完成银膜层的替换,为新的沉积工艺下的大口径天文望远镜镜面镀膜系统的设计开辟了崭新的道路。本文在借鉴了国内外大口径天文望远镜镀膜的成功经验的基础上，根据 LAMOST 子镜的具体特点和膜层性能要求,提出相应的镀膜系统的配置方案,为下一步的实验调试做好了准备。

　　1 LAMOST子镜的特点与镀膜机尺寸的选择

　　1.1 LAMOST子镜的特点

　　LAMOST 子镜是对角线长为 1.1 的正六边形镜面, 其中 M_^A子镜为平面镜，厚度为25 mm，M_^B子镜为球面镜，厚度为 75 mm。由于 LAMOST 子镜背部都安装有精密的复杂的机电部件,所以不能用传统的立式镀膜机来对它进行膜层的更新。

　　图 1 给出了镀膜机的大致结构。其中,中间部分是镀膜室, 镀膜前对它抽到 10^{- 6}mbar的高真空,两边是隔离室,它将镜子后面的机电部件与镀膜室隔离, 镀膜时对它抽到 10^{- 2}mbar的低真空。我们采用单面镀铝的聚酯薄膜对进行真空隔离，薄膜的一端与镀膜室内壁连接，另一端与镜子侧面相连。

　　1.2 镀膜机尺寸的选择

　　由于我们采用的是电阻丝热蒸发镀铝.因此, 钨丝的形状、尺寸特别是钨丝的个数对镀膜机的直径起着决定作用, 而源基距决定了镀膜机的身长, 这也就是说蒸发沉积系统的布局决定镀膜机的尺寸。因此, 必须对蒸发沉积系统建立相应的数学模型, 计算并分析膜层的性能. 根据计算,我们选择源基距离为 80 cm，选择 12 个钨丝按间隔为 30 度的形式分布在半径分别为 110 cm的圆周上，同时,设计了简易圆孔形挡板,计算得出膜层的均匀性为4.2%,这很好的满足了均匀性要低于 5%的要求。图 2 给出了沿对角线方向的膜层厚度分布曲线。

　　在满足膜层性能的要求下，将源基距离选择为 80 cm，缩小系统尺寸,这样可以降低对真空系统的要求,同时也能节省成本。