miroir en alu

[boubou 44]

a tous les specialistes du miroir est il possible de faire un miroir dans un bloc d'aluminium poli

[ZITO]

Salut boubou

Je ne pense pas , le coeff de dilatation trop important (le miroir va se déformer)

Et la précision du poli

Mais ça dépend pour quoi faire et quel diamètre aussi .

[Hans Gruber]

Bonjour

 

La dilatation n'est pas un problème, il suffit de la compenser. par ailleurs la grande conductivité thermique de l'aluminium permettrait d'équilibrer la température bien plus rapidement.

 

La vraie raison qui fait qu'on ne peux pas utiliser d'alu est que celui ci s'oxyde en quelques instant, la surface polie devenant alors terne.

[Paul émile]

Je crois que les premiers télescopes avaient des miroirs en métal .

 

Je ne crois pas que ce soit une piste intéressante .

 

Les nouveaux matériaux par contre et les composites comme les mousses de carbone, les structures nid d'abeille en carbone et les résines dernière génération permettent d'imaginer des miroirs de grande taille ultralégers, genre 1 m de diamètre pour quelques kilos .

 

Soyons patients !

[Toutiet]

Bonjour

 

La dilatation n'est pas un problème, il suffit de la compenser. par ailleurs la grande conductivité thermique de l'aluminium permettrait d'équilibrer la température bien plus rapidement.

 

La vraie raison qui fait qu'on ne peux pas utiliser d'alu est que celui ci s'oxyde en quelques instant, la surface polie devenant alors terne.

 

Et que crois-tu qu'il se passe avec les miroirs alunminés...?

[pascal_meheut]

La vraie raison qui fait qu'on ne peux pas utiliser d'alu est que celui ci s'oxyde en quelques instant, la surface polie devenant alors terne.

 

Pourtant on alumine les miroirs en verre en mettant une couche de protection par dessus ?

[Fred_76]

Les nouveaux matériaux par contre et les composites comme les mousses de carbone, les structures nid d'abeille en carbone et les résines dernière génération permettent d'imaginer des miroirs de grande taille ultralégers, genre 1 m de diamètre pour quelques kilos .

 

Soyons patients !

Cela existe déjà en expérimental. Il y a eu au FAHN cet été une présentation sur des miroirs composites en résine syntactique (chargée de micro sphères de verre) et en mousse de carbone. L'idée est de coller une mince feuille de verre (3 mm) sur un support composite. Il ne reste qu'à finir le doucissage et à faire le polissage puis l'aluminure. Des miroirs de 40-50 cm de diamètre circulaient entre nos mains sans que personne ne se plaigne du poids (5-7 kg le miroir).

 

Gros avantage de ces miroirs : pas besoin de barillet sophistiqué, il n'y a pas de poids à porter et la rigidité est fantastique. Les miroirs en mousse de carbone ont en plus une excellente conductivité thermique qui est un plus pour la mise en température. Ils ont aussi approximativement le même coef de dilatation thermique que le verre.

 

Mais ce sont des expérimentations... il faut donc attendre encore. D'ici une 10aine d'années, je pense que la plupart des grands miroirs du commerce seront fabriqués selon ce principe.

 

En ce qui concerne les miroirs dans un bloc d'alu, je doute fort qu'on puisse obtenir un état de surface aussi précis qu'avec le verre. Le verre a une propriété particulière : c'est un liquide (même à température ambiante). Un liquide extrèmement visqueux, certe, mais un liquide quand même. Et c'est en grande partie cette propriété qui permet d'obtenir un état de surface nickel pour réfléchir correctement la lumière. L'alu ne possède pas cette propriété...

Modifié 14 octobre 2012 par Fred_76

[Hans Gruber]

Et que crois-tu qu'il se passe avec les miroirs alunminés...?

 

Bonne remarque : Les miroirs sont aluminisés sous vide, puis un dépôt de PTFE ou de silice est effectué à la fin du traitement pour protéger la surface de l'air.

 

Sans cette couche protectrice le dépôt d'aluminium devient terne en quelques minutes, et pire encore il est corrodé pour un rien ; par exemple si tu poses ton doigt sur la surface tu pourra voir ton empreinte par transparence.

[Hans Gruber]

En ce qui concerne les miroirs dans un bloc d'alu, je doute fort qu'on puisse obtenir un état de surface aussi précis qu'avec le verre. Le verre a une propriété particulière : c'est un liquide (même à température ambiante). Un liquide extrèmement visqueux, certe, mais un liquide quand même. Et c'est en grande partie cette propriété qui permet d'obtenir un état de surface nickel pour réfléchir correctement la lumière. L'alu ne possède pas cette propriété...

 

Ça c'est une idée reçue, le verre est un verre point ; il devient mou au dessus de sa température de transition vitreuse, et en dessous il est dur.

[achille11]

Ça c'est une idée reçue, le verre est un verre point ; il devient mou au dessus de sa température de transition vitreuse, et en dessous il est dur.

 

http://www2.cnrs.fr/presse/journal/1974.htm

[Hans Gruber]

http://www2.cnrs.fr/presse/journal/1974.htm

 

Oui, c'est la définition même d'un verre, il devient mou au delà de sa transition vitreuse.

Cette température n'est pas parfaitement définie car elle correspond à une barrière de potentiel permettant le mouvement libre de ses molécules. En dessous de cette température bien que les molécules ne soient pas liées elles ne peuvent pas bouger.

 

Statistiquement une molécule peut se déplacer, mais cette probabilité chute très rapidement lorsque l'on s'éloigne de la tv. On entend souvent l'histoire des vitraux qui sont plus épais à la base, en réalité ce phénomène ne pourrait pas s'observer, même sur une échelle de temps comparable à celle de l'univers.

 

Donc pour résumer le verre n'a pas de propriété mécaniques particuliere à température ambiante

[achille11]

en revanche cela explique les tensions internes indecelables et incontournables, du a l'organisation "désorganisée" qui règne dans un bout de verre!!

[Moot]

Les professionnels (l'ESO en particulier, pour le NTT puis le VLT) ont étudié la question, et leurs conclusions étaient positives. Malgré tout, il ne s'agissait pas de réaliser des miroirs intégralement en aluminium, car ils étaient recouverts par une couche de nickel, cette dernière constituant la surface optique.

L'avantage de l'aluminium est sa très bonne conductivité thermique. Il faut cependant un métal très homogène, et exempt de tensions internes, ce qui revient moins cher que le Zerodur™ malgré tout, mais n'est pas bon marché pour autant.

Les recherches n'ont pas été poursuivies jusqu'au bout, paraît-il pour des raisons d'organisation et non d'infaisabilité.

[0zzy]

Je rebondis sur cette discussion pour soumettre une idée, farfelue sans doute.

On pourrait utiliser la (faible mais existante) souplesse du verre pour former un miroir : un cercle de verre de faible épaisseur (2 mm ?) et de grand diamètre (1 m ?) est posé sur un cercle de métal (ou autre matériau rigide), et tiré par son centre pour former un creux. Reste à fixer, aluminer et on a un miroir ultraléger de grand diamètre...

 

Je pense que c'est techniquement possible, avec deux contraintes majeures :

1) renforcer suffisamment la feuille de verre en position afin qu'elle soit transportable sans risque.

2) quelle est la forme du miroir obtenu : sphérique ou parabolique ? Ou rien de tout ça à cause des contraintes mécaniques ?

 

Juste une idée, hein...

[achille11]

Je rebondis sur cette discussion pour soumettre une idée, farfelue sans doute.

On pourrait utiliser la (faible mais existante) souplesse du verre pour former un miroir : un cercle de verre de faible épaisseur (2 mm ?) et de grand diamètre (1 m ?) est posé sur un cercle de métal (ou autre matériau rigide), et tiré par son centre pour former un creux. Reste à fixer, aluminer et on a un miroir ultraléger de grand diamètre...

 

Je pense que c'est techniquement possible, avec deux contraintes majeures :

1) renforcer suffisamment la feuille de verre en position afin qu'elle soit transportable sans risque.

2) quelle est la forme du miroir obtenu : sphérique ou parabolique ? Ou rien de tout ça à cause des contraintes mécaniques ?

 

Juste une idée, hein...

 

 

ca voudrait dire étirement a un endroit du disque..... contrainte maxi, petage a la premiere occase

[Moot]

Citation qui résume bien les faits :

 

"les principaux avantages de l'aluminium sont un faible coût et une grande conductibilité thermique. Mais le coefficient de dilatation élevé de l'aluminium impose soit un contrôle thermique pour les applications spatiales, soit une post-correction par une optique active ou adaptative pour les télescopes au sol. L'aluminium est trop tendre pour être poli convenablement et on le recouvre généralement d'une couche de nickel par électrolyse.

 

Cela rend l'aluminium difficile à utiliser dans les applications cryogéniques parce que la différence entre son coefficient de dilatation et celui du nickel entraîne des déformations lors du refroidissement. Selon les caractéristiques du recuit et le type d'alliage utilisé, les substrats risquent de présenter à long terme des instabilités dimensionnelles, mais cela devrait être facile à corriger si le miroir fait partie d'un système à optique adaptative.

 

Bien que l'aluminium recouvert de nickel ait été évité jusqu'ici pour les télescopes optiques au sol, ce matériau pourrait être un excellent choix dans les systèmes à optique active. Le système en effet compenserait les déformations, et le coefficient de dilatation élevé ne constituerait plus un problème. Les autres caractéristiques de l'aluminium sont, elles, particulièrement favorables : il est plutôt bon marché, facile à usiner et grâce à sa grande diffusivité thermique, les turbulences à la surface des miroirs sont très faibles".

 

Traduit de "the design and construction of large optical telescopes", Pierre Y. Bely editor, Astronomy and Astrophysics library, Springer 2003.

[Leimury]

Bonjour,

 

L'Inox présente des caractéristiques également très intéressantes.

Il réagit très bien aux micro-rayures

 

En fait pourquoi le verre ?

La nature et le nombre de phases de polissage sont connus et éprouvés depuis des décennies.

Le verre n'a pratiquement pas de domaine plastique: il cassera plutôt que de perdre sa forme et ce quelle que soit l'unité de mesure.

 

Bon ciel

[Toutiet]

Bonne remarque : Les miroirs sont aluminisés sous vide, puis un dépôt de PTFE ou de silice est effectué à la fin du traitement pour protéger la surface de l'air.

 

Sans cette couche protectrice le dépôt d'aluminium devient terne en quelques minutes, et pire encore il est corrodé pour un rien ; par exemple si tu poses ton doigt sur la surface tu pourra voir ton empreinte par transparence.

 

Ça, ce sont les procédés "modernes" de protection des miroirs, mais il faut savoir que les aluminures s'auto protègent naturellement par une formation automatique d'alumine AL2O3 qui en interrompt l'oxydation. Très longtemps, on se contentait de cette protection "naturelle" très efficace.

[achille11]

Bonjour,

 

L'Inox présente des caractéristiques également très intéressantes.

Il réagit très bien aux micro-rayures

 

En fait pourquoi le verre ?

La nature et le nombre de phases de polissage sont connus et éprouvés depuis des décennies.

Le verre n'a pratiquement pas de domaine plastique: il cassera plutôt que de perdre sa forme et ce quelle que soit l'unité de mesure.

 

Bon ciel

 

il y a des aciers spéciaux avec ce meme type de caractéristiques.

le HSS par exemple (forets a métaux) rupture a la flexion, mais indeformable.

[Hans Gruber]

Ça, ce sont les procédés "modernes" de protection des miroirs, mais il faut savoir que les aluminures s'auto protègent naturellement par une formation automatique d'alumine AL2O3 qui en interrompt l'oxydation. Très longtemps, on se contentait de cette protection "naturelle" très efficace.

 

Il y a forcément un dépôt protecteur, la couche d'aluminium n'est que de quelques nm, donc même si celui ci s'oxyde en surface ça ne le protégera pas.

Par ailleurs je parle en connaissance de cause ; j'ai travaillé dans le domaine des traitements sous vide il y a une 15aine d'années (pas sur des miroirs de télescope, mais sur des lentilles, mais le principe est le même).

Quand le dépôt de PTFE ne se faisait pas pour une raison ou une autre il était toujours possible de sauver la tournée, mais le moindre contact avec les doigts sur la surface traitée, et l'empreinte se retrouvait gravée dans la matière.

Si les miroirs étaient uniquement recouverts d'aluminium ils ne feraient pas long feu...

[Toutiet]

Il y a forcément un dépôt protecteur, la couche d'aluminium n'est que de quelques nm, donc même si celui ci s'oxyde en surface ça ne le protégera pas.

Par ailleurs je parle en connaissance de cause ; j'ai travaillé dans le domaine des traitements sous vide il y a une 15aine d'années (pas sur des miroirs de télescope, mais sur des lentilles, mais le principe est le même).

Quand le dépôt de PTFE ne se faisait pas pour une raison ou une autre il était toujours possible de sauver la tournée, mais le moindre contact avec les doigts sur la surface traitée, et l'empreinte se retrouvait gravée dans la matière.

Si les miroirs étaient uniquement recouverts d'aluminium ils ne feraient pas long feu...

 

Eh bien si justement, et cela a été pendant très longtemps la supériorité des miroirs aluminés par rapport aux miroirs argentés qui s'oxydent très rapidement en présence de H2S ! (tu dois réviser tes données...)

Modifié 14 octobre 2012 par Toutiet

[Hans Gruber]

Tu as sans doute raison, je dois surement confondre avec le procédé d'argenture.

[serge vieillard]

oui, !!!! on peut aluminer un miroir sans y faire un traitement !!!

c'est le cas de la majorité des miroir professionnels, qui ont tous à disposition une cloche à vide pour refaire l'opération tous les 2 à 4 ans. C'est ce que fait la SAF dans son atelier de miroir. Bref, c'est ce qui se faisait avant les couches de protection haute reflectivité.

Avantage : c'est pas cher et c'est simple. l'opération de décapage ets aisée.

inconvenients : c'est un peu moins réflechissante, la surface est plus fragile et fô le refaire régulièrement

 

les miroirs métalliques : ca existe (secondaire des gros bouzins (VLT et autres en béryllium).

Fô un métal dont la structure cristalline est la plus fine, avé un coef de dillatation le plus faible possible.

 

Les composites,

sur le papier, c'est superbe, dans la vraie vie, les blank sont assez facile à produire, mais...c'est difficilement parabolisable. Mais yenaki cherchent... A suivre donc.

[loulou7331]

Bonjour,

 

l'aluminure de mes miroirs est non protégée. Pour la fragilité de la surface, il est recommande de ne pas la toucher pendant quelques jours au moins après le dépôt, le temps que la couche d'oxyde se forme.

La durée de vie d'une telle aluminure va dépendre de la fréquence d'utilisation de l'instrument, d'une l’éventuelle exposition aux agents chimiques, et surtout, de la qualité du nettoyage de la surface ayant d'effectuer l'aluminure.

A moins de vouloir un traitement haute-réflectivité, pour celui qui habite a proximité d'un endroit ou on réalise de telles aluminures, c'est de point point de vue l’idéal.

Serge, d’où tiens-tu les infos pour la réflectivité?

[boubou 44]

merci pour toutes vos réponses je ne suis pas tout a fait convaincu de oxydation rapide de l'aluminium si jais bien compris LOULOU ses aluminures ne s’oxyde pas aussi vite que cela ,je vais faire des essais sur des morceaux d'alu pour voir en combien de temps il perd sa brillance !

[Type-Taupe]

Très très intéressant ce sujet.

Boubou, sais-tu déjà quels moyens tu vas utiliser pour usiner et polir ton miroir dans le bloc ?

Bonne chance...j'aime bien ceux qui tentent des paris fous....parce que je me dit souvent que si c'était aussi simple, et bein...ça se saurait...mais on le fait quand même et je m'y connais en échec farfelu et j'adore même si il y a des périodes de doute qui vous font abandonner...deux jours ( moi c'est pour la fabrication de lentilles que j'essaie plein de trucs )

 

Ah mon avis, ce qui fait la difficulté, c'est encore la précision, lorsque tu vas usiner...passerait peut-être encore...mais au polissage, ça doit etre chaud quand même, l'aluminium est plutôt de nature tendre....et si il n'est pas protégé...au bout de 2 à 5ans ,tu doit le refaire briller... bein re galère pour le polissage sans déformer la surface

 

En tout cas je suivrais avec beaucoup d'attention

[sixela]

Cela s'oxyde très rapidement. Mais si la couche est fine, pas de problème. Laissé comme ça, une couche de 1nm se forme en 2 heures, de 4,5nm en 3 mois, et puis ça continue de croitre jusqu'à 5nm (en l'exposant à l'air à pression atmosphérique).

 

Par contre, mieux vaut ne jamais laisser le miroir s'embuer...parce que l'oxygène dans l'eau, c'est vachement agressif. J'ai d'ailleurs une tache sur mon miroir 400mm un peu plus grise vue de biais pour le prouver (heureusement sous l'ombre du secondaire, et elle reflète encore bien, mais on voit qu'il y a plus de dispersion que sur le reste du miroir).

 

Mais en effet, un miroir en Alu pur, le problème, c'est qu'on ne peut pas faire ce qu'on fait avec du verre (enlever le coating et en mettre un nouveau).

 

Mais les miroirs en métal ont une longue histoire:

http://en.wikipedia.org/wiki/Speculum_metal

 

Voir le 6-pieds de Lord Rosse:

 

Modifié 16 octobre 2012 par sixela

[CoreDump]

Lord Rosse (William Parsons) et non Franck Elmore Ross (celui qui a fait le correcteur), qui n'était pas Lord.

[Paul émile]

Les composites,

sur le papier, c'est superbe, dans la vraie vie, les blank sont assez facile à produire, mais...c'est difficilement parabolisable. Mais yenaki cherchent... A suivre donc.

 

A un moment j'étais près à faire l'essai ; un disque épais de mousse de carbone ou de nida carbone, stratifié au tissu de carbone + résine époxy après avoir ébauché la parabole dans la mousse .

Remplir la concavité avec de la résine époxy et prévoir une retenue en stratifié pour pas que la résine foute le camp avec la force centrifuge .

Faire tourner le futur miroir à vitesse régulée pour créer la parabole jusqu"a la polymérisation de la résine .

Polissage et ... Problème pour l'aluminure ! Il faudrait trouver une autre solution que la cloche à vide ...

[serge vieillard]

yenaki essaient à ce jour.... il semble que l'interface verre/support (mousse, structure, composite) soit un réel porblème.

Yaeu M". Mirroirs légers" de chez Clavius qui était venu montrer ses blank aux RAp ya 2 ans. Le problème, c'ets que c'était des "brut", et quasiment aucun n'a été parabolisé (et le Clavius légére n'a été qu'un rêve...).

J'ai eu le plaisir de papotter avec celui qui a eu la lourde tache de faire une surface optique avec ça, et ça a vraiment été un cauchemard.

A suivre du coté d'Hawaii, un génial pro/amateur qui tente de relever le defi.

 

L'amuminure "classique", c'est la recette utilisée à la SAF, et il sont entrain de s'équiper d'une cloche de 500. C'est pas mal.... Fô causer avec eux pour les détails pratiques, mais ya pas de raison de douter que c'est courant, et que ça marche.