APQ कम्पेन्सेशन
तापीय अपरिवर्तनशीलता, शून्य खेल और उच्च सेंटरिंग सटीकता सुनिश्चित करने के लिए हमने अपने Fluorite Quadruplet Polychromats के लिए एक तापीय रूप से कम्पेन्सेटेड ऑप्टिकल लेंस सेल (कम्पेन्सेशन सेल) विकसित की।
नई कम्पेन्सेशन सेल -20 °C से 40 °C की ऑपरेटिंग तापमान सीमा (कार्य तापमान अंतराल ≥ 60 K) तथा -40 °C से 60 °C की भंडारण और परिवहन सीमा के लिए डिज़ाइन की गई है।
सेल असेंबली का डिज़ाइन नीचे रूपरेखा के रूप में दिया गया है। इसे Dipl.-Ing. (FH) Frank Dionies ने Prof. Dr.-Ing. Manfred Steinbach की तकनीकी सलाह से विकसित किया (संबंधित पेटेंट आवेदन भी देखें)।
- आवश्यकताएँ
- उद्देश्य
- कम्पेन्सेशन सेल
प्रिसीजन उपकरण निर्माण में – उदाहरण के लिए खगोल विज्ञान या अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए – कुछ अवयवों को कठिन परिचालन स्थितियों में भी परिभाषित सीमाओं के भीतर अपनी स्थिति और आकार बनाए रखना आवश्यक होता है।
एक रिफ्रैक्टर ऑब्जेक्टिव कई अवयवों से बना होता है: परिभाषित ऑप्टिकल गुणों, त्रिज्याओं और मोटाइयों वाली विभिन्न सामग्रियों के ऑप्टिकल तत्व, साथ में रिटेनिंग तत्व और लेंस सेल। पॉलीक्रोमैटिक ऑब्जेक्टिव्स की सेल प्रिसीजन असेंबली होती हैं।
आगे पढ़ेंप्रत्येक सामग्री का अपना तापीय प्रसार गुणांक (CTE) होता है। अलग-अलग सामग्रियों से बनी असेंबली में तापमान बदलने पर अलग-अलग अवयव अलग मात्रा में फैलते और सिकुड़ते हैं।
असेंबली के भीतर ये अंतर विस्थापन और तनाव उत्पन्न कर सकते हैं जो ऑप्टिकल सिस्टम की इमेज गुणवत्ता को खराब कर देते हैं।
विकास का उद्देश्य ऐसी लेंस सेल बनाना था जो सामग्रियों के चयन को अनावश्यक रूप से सीमित किए बिना बड़े तापमान परिवर्तनों में तापीय रूप से अपरिवर्तित, बिना खेल के और सटीक रूप से सेंटरित बनी रहे।
हमारे Fluorite Quadruplet Polychromats के लिए इसका अर्थ ऐसी सेल निर्दिष्ट करना था जो अलग-अलग तापीय प्रसार गुणांक वाली सामग्रियों से बने चार या अधिक ऑप्टिकल तत्वों के समूह को सहारा दे सके।
तत्वों को बीच में मौजूद ऑप्टिकली पारदर्शी द्रव (तेल) से जोड़ा जा सकता है और सेल द्वारा उन्हें एक-दूसरे के सापेक्ष बिल्कुल परिभाषित स्थानों पर स्थित और सुरक्षित रखा जाना चाहिए।
रेडियल और अक्षीय खेल से बचना आवश्यक है। कम से कम 60 K के कार्य तापमान अंतराल (ऑपरेटिंग रेंज -20 °C से 40 °C) में तापीय तनाव या तत्वों पर बदलते गुरुत्वीय भार कोई कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव, विशेष रूप से समग्र ऑप्टिकल प्रदर्शन में गिरावट, उत्पन्न नहीं करने चाहिए।
आगे पढ़ेंपरिवहन और भंडारण के दौरान अंतरित प्रसार से अपरिवर्तनीय डी-सेंटरिंग या क्षति नहीं होनी चाहिए। संचालन के दौरान निर्दिष्ट टॉलरेंस सीमा के भीतर अंतरित प्रसार के बावजूद तत्व सेंटरित और हानिकारक तनाव से मुक्त रहने चाहिए।
पूरी परिचालन तापमान सीमा में ऑप्टिकल तत्वों को टॉलरेंस विश्लेषण द्वारा परिभाषित सटीकता तक सेंटरित रहना चाहिए।
विस्तारित भंडारण और परिवहन सीमा (-40 °C से 60 °C) के किसी भी तापमान के संपर्क के बाद, ऑब्जेक्टिव के परिचालन तापमान सीमा में लौटने पर तत्वों को आवश्यक सटीकता के साथ अपनी मूल स्थिति में लौटना चाहिए।
एक आवश्यक पूर्वापेक्षा सभी सम्मिलित सामग्रियों के तापीय प्रसार गुणांकों का सटीक निर्धारण था, क्योंकि निर्माताओं के कैटलॉग मान कम्पेन्सेशन गणना के लिए पर्याप्त सटीक नहीं होते।
इसलिए हमने एक स्वतंत्र परीक्षण संस्थान से -100 °C से 100 °C तक की सीमा में 0.125 nm रिज़ॉल्यूशन के साथ प्रसार गुणांक मापवाए, जिससे प्रासंगिक स्थलीय और वायुमंडलीय तापमान सीमा कवर होती है।
नई कम्पेन्सेशन सेल पारंपरिक सेल की तुलना में निम्न लाभ प्रदान करती है:
प्रत्येक ऑप्टिकल तत्व को छह या अधिक संपर्क सतहों पर सहारा मिलता है और तापमान बदलने पर कम्पेन्सेशन तत्व उसे स्थिर स्थिति में रखते हैं।
ऑप्टिकल सिस्टम इमेज गुणवत्ता से समझौता किए बिना शीघ्र तापीय संतुलन प्राप्त करता है।
तत्व सेल में सुरक्षित रूप से स्थित रहते हैं, जिससे गति-सम्बंधित गिरावट रुकती है और ऐसी गति के कारण पुनः समायोजन की आवश्यकता समाप्त होती है।
नया डिज़ाइन Fluorite Quadruplet Polychromats को अभिनव तापीय-कम्पेन्सेटेड सेल में माउंट करने के हमारे उद्देश्य को पूरी तरह पूरा करता है।
हमने नई सेल डिज़ाइन के लिए German Patent और Trade Mark Office (DPMA) में शीर्षक के अंतर्गत पेटेंट आवेदन दाखिल किया Thermisch kompensierte optische Fassungsbaugruppeफ़ाइल संख्या 10 2017 008 286.3।