В России создан самый точный в мире роботизированный комплекс для проверки качества оптических поверхностей, способный обнаруживать дефекты размером до долей нанометров. Это в 2-2,5 раза лучше зарубежных аналогов и позволяет работать в условиях сильных вибраций. Комплекс разработан учеными из МГТУ им. Н.Э. Баумана и предназначен для высокотехнологичных устройств, таких как астрофизические телескопы, навигационные приборы и солнечно-зеркальные электростанции.
Система состоит из платформы с двумя манипуляторами: один направляет лазерный луч, другой регистрирует отраженное излучение. Измерения проводятся бесконтактно, а данные обрабатываются специальными алгоритмами для оценки свойств материала. Комплекс работает с оптическими деталями размером от 30 мм до 2 м и обеспечивает точность до 1,1 ангстрема (1,1 × 10⁻¹⁰ м).
Специалист сравнил чувствительность прибора с обнаружением волны высотой 1 см на поверхности Тихого океана. Современная техника позволяет выявлять даже мелкие дефекты, которые могут исказить данные. Например, телескоп для наблюдения за короной Солнца должен детектировать слабые магнитные бури, и шероховатость зеркала в 0,5-1,1 нм приведет к ошибкам.
В системе используются лазеры с длинами волн 405, 515 и 638 нм для повышения точности измерений. Комплекс устойчив к вибрациям, что позволяет проводить измерения в производственных цехах. Он также различает дефекты, такие как царапины, пленки, грязь и молекулярное осаждение, что важно для их устранения.
Дмитрий Денисов, один из разработчиков, доцент кафедры лазерных и оптико-электронных систем, сообщил, что разработка предназначена для контроля качества линз, зеркал и оптических деталей, используемых в промышленном оборудовании, медицинских приборах и телескопах. Особое внимание уделяется лазерным гироскопам, применяемым в авиации, подводных лодках, нефтедобыче и космосе для стабилизации и точного ориентирования. Шероховатости на зеркалах вызывают ошибки в позиционировании. В будущем комплекс может помочь в создании космических солнечно-зеркальных электростанций для сбора энергии Солнца на орбите и ее перенаправления на Землю.
В производстве оптических поверхностей важна максимальная гладкость. Для большинства применений достаточно точности 40-50 нанометров, но для высокоточных лазерных систем требуется 2-3 нанометра. Это важно для элементов, работающих с высокими энергиями, где малейшие дефекты могут привести к разрушению, сообщил руководитель научно-производственного комплекса «Астрономическая и космическая оптика» АО «Лыткаринский завод оптического стекла» Владимир Патрикеев.
Эксперт отметил, что невозможно создать техническое устройство без измерительного комплекса, превосходящего его по точности. Разработка отечественного высокоточного измерительного оборудования открывает путь к созданию передовых технологий.
Профессор Евгений Злоказов из НИЯУ МИФИ подчеркнул, что высокоточное производство оптических компонентов, таких как зеркала и линзы, востребовано в научных направлениях, включая оптоэлектронные системы и квантовые вычисления.
Контроль качества оптических изделий часто осуществляется вручную или требует сложного оборудования, что замедляет производство и увеличивает затраты. Разработки, такие как прибор из МГТУ, позволят снизить стоимость высокотехнологичной продукции и повысить ее конкурентоспособность.
распечатать статью
