NASA研究用于高精度光学镜面的新型涂层材料

日前，美国航空航天局（NASA）针对超高敏感度的天文望远镜应用，正在研究最新的涂层材料，用于保护NASA迄今为止最为强大一个镜面项目的背面铝基材，并将使该项目最终得以有效运转。

NASA的Goddard太空飞行中心的研究人员正在努力研发完美的涂层，以保护该机构最新的3波段长波（红外线、可见光和远紫外线）敏感型高反射铝镜。

镜子背面的铝基材是制作高质量镜面的关键，但是研究团队遇到的问题是铝基材容易氧化，进而导致镜面反射率的损失，因此必须引入专门的保护涂层材料。

据项目首席研究员ManuelQuijada说：“铝是一种大自然给予我们具有最广泛光谱覆盖特性的金属材料，然而，该材料必须采用透明的薄膜进行保护，以免受自然氧化的影响。”

为此，该团队面临的挑战是开发一种保护涂层，能够赋予镜面在“LymanAlpha”范围内的有效反射率，NASA对这一范围的定义为90～130nm，只有在这个范围内具有反射性的镜面才有能力发现任何其他方式看不见的远处的行星。

而NASA研究的一种方法是采用物理气相沉积方法将二氟化氙的薄涂层应用到铝表面上，所形成的氟离子将有效防止铝氧化。而另一种方法是通过离子辅助物理气相沉积或原子层沉积方法，将三氯化铝直接涂覆在基材上。

据NASA介绍，此前项目研究团队最接近目标的方法是通过物理气相沉积工艺，应用氟化镁或氟化锂薄膜，经过验证该方法可以在133.6～154.5nm范围内达到90%的反射率。

随着项目团队对镜面理想涂层研究的深入，还希望能进一步延长其他观测工具的使用寿命，如应用于远紫外光谱探测器的改进，这是一个已在轨8年，并承担了6000多次观测任务的卫星，但是据NASA介绍，该装置镜面的铝基材正在由于氧化而面临最终失效。

Quijada说：“此前在这个范围内涂层的低反射率是远紫外线望远镜和光谱仪设计中最大的限制之一。”