더 멀리 있는 천체를 보다 명확하게 관측하기 위한 관측기기의 개발이 천문관측시스템의 최근 추세이다. 허블우주망원경(HST) 이후로 제임스웹우주망원경(JWST), 거대마젤란망원경(GMT), 삼십미터망원경(TMT), 유럽거대망원경(E-ELT) 등과 같은 대구경 망원경이 그 예라고 할 수 있다. 대구경 반사경에 대한 수요가 이와 같이 증가함에 따라 차세대 반사경 소재인 ...
더 멀리 있는 천체를 보다 명확하게 관측하기 위한 관측기기의 개발이 천문관측시스템의 최근 추세이다. 허블우주망원경(HST) 이후로 제임스웹우주망원경(JWST), 거대마젤란망원경(GMT), 삼십미터망원경(TMT), 유럽거대망원경(E-ELT) 등과 같은 대구경 망원경이 그 예라고 할 수 있다. 대구경 반사경에 대한 수요가 이와 같이 증가함에 따라 차세대 반사경 소재인 탄화규소(SiC)를 활용한 반사경 제작 및 우주망원경 구조체 제작에도 많은 관심이 모아지고 있다. 탄화규소(SiC)는 우수한 기계적, 열적 특성을 가지며 좋은 반사경의 요소인 저밀도, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도성을 가지고 있다. 따라서 기존에 반사경 제작 시 많이 사용되었던 제로듀어(Zrodur) 소재보다 높은 경도로 인하여 높은 경량화를 달성할 수 있다. 본 논문에서는 최근 차세대 소재로 주목받고 있는 SiC 소재의 연마특성에 대해서 분석하고, 컴퓨터합성홀로그램(Computer Generated Hologram, CGH)을 이용한 대구경 반사경의 측정을 다루고자 한다. SiC 연마는 연마 압력, 연마 시간, 연마패드의 속도와 공작물의 소재 등 복잡한 요인들이 작용하기 때문에 연마 형상을 예측하기 어렵다. 따라서 다양한 조건의 연마 실험은 정량적인 SiC 연마 특성을 파악하는데 도움을 준다. 본 연구에서는 휠의 형상에 따른 SiC 연마 특성을 분석하기 위해 공구영향함수(ToolInfluence Function, TIF) 실험을 하였다. Preston 방정식에서 주요변수로 지정하고 있는 압력, 시간 및 속도 변수를 각각 3가지로 변화시켜 총 27가지 조건을 만들었다. 이러한 조건 하에서 휠을 각기 다른 세 방향에서 2회 반복하여 실험하였다. 결과적으로 실험 반복성은 약 94.7 ~ 97.8 %를 보였다. 한편 휠 형상에 따라 연마 깊이의 차이가 발생하였다. 이러한 원인은 휠의 형상이 완벽한 원형이 아니고, 연마 시작 위치에 따라 공작물과 연마 패드가 접촉하는 면적이 달라지기 때문이다. 한편 CGH를 이용하여 직경 500 mm 대구경 반사경 표면의 형상 오차를 측정하였다. CGH는 반사경에서 반사되어 돌아오는 왜곡된 파면을 평면파면이나 구면파면으로 보상하고, 이를 간섭계 내부에서 간섭시켜 측정물의 형상 오차를 측정하였다. 우리는 CGH 측정을 위하여 CGH 마운트를 설계하였고, 장비 정렬과 광학 정렬을 통하여 측정 시스템을 구축하였다. 측정은 5회 반복하였고, 대구경 반사경의 형상오차 최대값은 136.4 nm이고, RMS는 26.6 nm이었다. 더 좋은 값을 얻기 위해 피니싱(Finishing)을 수행하였으며, 최종 형상오차 최대값은 113.6 nm이고, RMS는 19.0 nm을 획득하였다. 피니싱(Finishing) 이전 보다 최대값은 22.8 nm, RMS는 7.6 nm가 더 좋아진 것을 확인하였다.
더 멀리 있는 천체를 보다 명확하게 관측하기 위한 관측기기의 개발이 천문관측시스템의 최근 추세이다. 허블우주망원경(HST) 이후로 제임스웹우주망원경(JWST), 거대마젤란망원경(GMT), 삼십미터망원경(TMT), 유럽거대망원경(E-ELT) 등과 같은 대구경 망원경이 그 예라고 할 수 있다. 대구경 반사경에 대한 수요가 이와 같이 증가함에 따라 차세대 반사경 소재인 탄화규소(SiC)를 활용한 반사경 제작 및 우주망원경 구조체 제작에도 많은 관심이 모아지고 있다. 탄화규소(SiC)는 우수한 기계적, 열적 특성을 가지며 좋은 반사경의 요소인 저밀도, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도성을 가지고 있다. 따라서 기존에 반사경 제작 시 많이 사용되었던 제로듀어(Zrodur) 소재보다 높은 경도로 인하여 높은 경량화를 달성할 수 있다. 본 논문에서는 최근 차세대 소재로 주목받고 있는 SiC 소재의 연마특성에 대해서 분석하고, 컴퓨터합성홀로그램(Computer Generated Hologram, CGH)을 이용한 대구경 반사경의 측정을 다루고자 한다. SiC 연마는 연마 압력, 연마 시간, 연마패드의 속도와 공작물의 소재 등 복잡한 요인들이 작용하기 때문에 연마 형상을 예측하기 어렵다. 따라서 다양한 조건의 연마 실험은 정량적인 SiC 연마 특성을 파악하는데 도움을 준다. 본 연구에서는 휠의 형상에 따른 SiC 연마 특성을 분석하기 위해 공구영향함수(Tool Influence Function, TIF) 실험을 하였다. Preston 방정식에서 주요변수로 지정하고 있는 압력, 시간 및 속도 변수를 각각 3가지로 변화시켜 총 27가지 조건을 만들었다. 이러한 조건 하에서 휠을 각기 다른 세 방향에서 2회 반복하여 실험하였다. 결과적으로 실험 반복성은 약 94.7 ~ 97.8 %를 보였다. 한편 휠 형상에 따라 연마 깊이의 차이가 발생하였다. 이러한 원인은 휠의 형상이 완벽한 원형이 아니고, 연마 시작 위치에 따라 공작물과 연마 패드가 접촉하는 면적이 달라지기 때문이다. 한편 CGH를 이용하여 직경 500 mm 대구경 반사경 표면의 형상 오차를 측정하였다. CGH는 반사경에서 반사되어 돌아오는 왜곡된 파면을 평면파면이나 구면파면으로 보상하고, 이를 간섭계 내부에서 간섭시켜 측정물의 형상 오차를 측정하였다. 우리는 CGH 측정을 위하여 CGH 마운트를 설계하였고, 장비 정렬과 광학 정렬을 통하여 측정 시스템을 구축하였다. 측정은 5회 반복하였고, 대구경 반사경의 형상오차 최대값은 136.4 nm이고, RMS는 26.6 nm이었다. 더 좋은 값을 얻기 위해 피니싱(Finishing)을 수행하였으며, 최종 형상오차 최대값은 113.6 nm이고, RMS는 19.0 nm을 획득하였다. 피니싱(Finishing) 이전 보다 최대값은 22.8 nm, RMS는 7.6 nm가 더 좋아진 것을 확인하였다.
Recently, astronomers have made efforts to see the universe more deeper and wider. Since the Hubble Space Telescope (HST), large telescopes have been constructed including the James Web Space Telescope (JWST), the Giant Magellan Telescope (GMT), the 30-meter telescope (TMT) and the European Extremel...
Recently, astronomers have made efforts to see the universe more deeper and wider. Since the Hubble Space Telescope (HST), large telescopes have been constructed including the James Web Space Telescope (JWST), the Giant Magellan Telescope (GMT), the 30-meter telescope (TMT) and the European Extremely Large Telescope (E-ELT). Because the demands for these large diameter mirrors are increasing, the fabrication of mirrors and construction of space telescope structures using silicon carbide (SiC) are getting more focused. SiC has excellent mechanical and thermal properties. It has low density, low coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity, which are the key elements of a good reflector. Therefore, light-weighting of mirror can be achieved because of higher hardness than Zerodur material, which is widely used in the production of reflectors so far. In this paper, we analyze the polishing characteristics of SiC and measure a large mirror using the Computer Generated Hologram (CGH). SiC Polishing is performed by factors such as a polishing pressure, a polishing time, a polishing pad speed and the type of material of the workpiece. This method has a limitation in predicting the TIF shape. Therefore it is required to know the polishing characteristics of SiC. To predict the Tool Influence Function (TIF) of SiC according to the contact points of the wheel, the polishing experiment was performed using the polishing equipment by Korea Astronomy and Space Science Institute. For the experiment three polishing parameters is changed; they are pressure, wheel speed, and dwell time. 27 cases of those experiment were repeated twice at three position of wheel. As a result, the repeatability of about 94.68 % ~ 97.8% was confirmed. According to the shape of the wheel, polishing depth was different. That is why the shape of the wheel is not a perfect circle and the initial contact area between the workpiece and the pad is changed. In this paper, wavefront error of a 500-mm mirror was measured using CGH, which is known to be the most accurate interference measurement methods. The CGH compensates the distorted wavefront reflected by the reflector with a plane wavefront or a spherical wavefront. It is possible to accurately measure the wavefront error of the measured mirror by interfering with the inside of the interferometer. The measurement system were constructed through the measurement layout, the CGH mount design and the mechanical/optical alignment. To ensure the reliability of the measurement, the wavefront error of the large mirror was obtained by five times. The maximum wavefront error of the large diameter reflector was 136.4 nm and the RMS was 26.6 nm. Finishing was performed to obtain a better value. The maximum value of the final wavefront error was 113.6 nm and the RMS was 19.0 nm. It was confirmed that the maximum value was 22.8 nm and the RMS was 7.6 nm better than before the finishing.
Recently, astronomers have made efforts to see the universe more deeper and wider. Since the Hubble Space Telescope (HST), large telescopes have been constructed including the James Web Space Telescope (JWST), the Giant Magellan Telescope (GMT), the 30-meter telescope (TMT) and the European Extremely Large Telescope (E-ELT). Because the demands for these large diameter mirrors are increasing, the fabrication of mirrors and construction of space telescope structures using silicon carbide (SiC) are getting more focused. SiC has excellent mechanical and thermal properties. It has low density, low coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity, which are the key elements of a good reflector. Therefore, light-weighting of mirror can be achieved because of higher hardness than Zerodur material, which is widely used in the production of reflectors so far. In this paper, we analyze the polishing characteristics of SiC and measure a large mirror using the Computer Generated Hologram (CGH). SiC Polishing is performed by factors such as a polishing pressure, a polishing time, a polishing pad speed and the type of material of the workpiece. This method has a limitation in predicting the TIF shape. Therefore it is required to know the polishing characteristics of SiC. To predict the Tool Influence Function (TIF) of SiC according to the contact points of the wheel, the polishing experiment was performed using the polishing equipment by Korea Astronomy and Space Science Institute. For the experiment three polishing parameters is changed; they are pressure, wheel speed, and dwell time. 27 cases of those experiment were repeated twice at three position of wheel. As a result, the repeatability of about 94.68 % ~ 97.8% was confirmed. According to the shape of the wheel, polishing depth was different. That is why the shape of the wheel is not a perfect circle and the initial contact area between the workpiece and the pad is changed. In this paper, wavefront error of a 500-mm mirror was measured using CGH, which is known to be the most accurate interference measurement methods. The CGH compensates the distorted wavefront reflected by the reflector with a plane wavefront or a spherical wavefront. It is possible to accurately measure the wavefront error of the measured mirror by interfering with the inside of the interferometer. The measurement system were constructed through the measurement layout, the CGH mount design and the mechanical/optical alignment. To ensure the reliability of the measurement, the wavefront error of the large mirror was obtained by five times. The maximum wavefront error of the large diameter reflector was 136.4 nm and the RMS was 26.6 nm. Finishing was performed to obtain a better value. The maximum value of the final wavefront error was 113.6 nm and the RMS was 19.0 nm. It was confirmed that the maximum value was 22.8 nm and the RMS was 7.6 nm better than before the finishing.
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