Зеркало феррожидкости

Зеркало из феррожидкости — это тип деформируемого зеркала с отражающей поверхностью жидкости, обычно используемого в адаптивной оптике . Он изготовлен из феррожидкости и частиц магнитного железа в этиленгликоле , основе автомобильного антифриза. ^{[ 1 ]} Зеркало из феррожидкости мгновенно меняет форму при магнитного поля приложении . Когда ферромагнитные частицы ориентируются в магнитном поле, жидкость становится намагниченной, и ее поверхность приобретает форму, определяемую равновесием между магнитными, гравитационными силами и силами поверхностного натяжения. ^{[ 2 ]} Поскольку путем изменения геометрии магнитного поля можно создать любые формы, можно достичь контроля и коррекции волнового фронта.

Зеркало из феррожидкости управляется несколькими приводами , часто расположенными в виде шестиугольной решетки. ^{[ 3 ]} ^{[ 4 ]} Чистые феррожидкости имеют низкую отражательную способность, поэтому их необходимо покрывать отражающим слоем. Феррожидкости на водной основе эффективно удерживают отражающий слой, но вода испаряется так быстро, что зеркало может исчезнуть в течение нескольких часов. Нанесение тонкого коллоида серебра , известного как металлическая жидкоподобная пленка (MELLF), на поверхность феррожидкости решает проблему быстрого испарения и низкой отражательной способности чистых феррожидкостей. ^{[ 5 ]} Комбинация жидкости и металла приводит к образованию жидкой оптической поверхности, которой можно точно придать форму в магнитном поле .

Приложения

Астрономия

Зеркальные телескопы с феррожидкостью были построены для получения астрономических данных и использовались для получения изображений глубокого космоса; Объектами исследования являются экзопланеты . Основная проблема, с которой сталкиваются астрономы и ученые, — это искажения изображения из-за ошибок волнового фронта, вызванных атмосферой . Решением этой проблемы является создание зеркал с управляемой формой поверхности, известных как деформируемые зеркала. ^{[ 6 ]} Зеркала из феррожидкости используются в качестве деформируемых зеркал, потому что, когда феррожидкости подвергаются воздействию магнитного поля, жидкость образует форму, позволяющую минимизировать энергию системы, которая включает в себя магнитные, гравитационные силы и силы поверхностного натяжения жидкости. ^{[ 2 ]}

Офтальмология

Хотя зеркала из феррожидкости широко используются в телескопах, зеркала из феррожидкости также могут применяться в области визуальной науки. Человеческие глаза страдают от множества оптических недостатков. Офтальмологи изучают глаза, чтобы обнаружить и диагностировать заболевания, исследуя сетчатку . Зеркала с феррожидкостью можно быстро настроить, чтобы компенсировать большие искажения в больных глазах во время осмотра или лечения глаз. ^{[ 7 ]} Они могут создавать поверхности сложной формы и, таким образом, могут использоваться для определения формы хрусталика человеческого глаза, хрусталика . Это может позволить измерить аберрации хрусталика высокого порядка, чтобы их можно было исправить с помощью соответствующих медицинских процедур. Эталонная поверхность магнитной формы будет дополнительно использоваться для проверки коррекции хрусталика глаза до, во время или после процедур. ^{[ 8 ]}

События

Деформируемое твердое зеркало

До того, как были изобретены зеркала из феррожидкости, твердые деформируемые зеркала использовались для коррекции атмосферных искажений и поддержания постоянной фокусировки. В деформируемых твердых зеркалах используются гибкие зеркала со сложными приводами под ними, которые корректируют атмосферные искажения и сохраняют устойчивый фокус. ^{[ 9 ]} К недостаткам традиционных деформируемых цельных зеркал относятся стоимость, хрупкость и необходимость постоянного питания. Изображения от этих зеркал имеют нежелательную неоднородность изображения из-за наличия дискретных приводов под поверхностью зеркала. ^{[ 6 ]}

Зеркало Меркурия

Ртуть использовалась в качестве основного материала первых деформируемых телескопов с жидкими зеркалами из -за ее высокой отражательной способности и низкой температуры плавления. Однако, как магнитная жидкость, у нее были проблемы. Трудно получить стабильную магнитную жидкость на металлической основе, а высокая плотность ртути требует большей деформирующей силы и, следовательно, сильного магнитного поля. ^{[ 5 ]}

Зеркало феррожидкости

Ограничения, связанные с использованием ртути для изготовления деформируемых жидких зеркал, могут быть решены за счет использования феррожидкостей. В зеркалах феррожидкости используются более дешевые материалы, и они способны вносить больше корректировок благодаря большему диапазону движения. Стабильные феррожидкости обладают широким диапазоном физических свойств, поэтому их можно производить для удовлетворения многих практических потребностей. ^{[ 9 ]}

Ссылки

^ «Зеркала телескопа из антифриза? — Sky&Telescope» . Небо и телескоп . 07.11.2008 . Проверено 2 февраля 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Жидкое зеркало открывает перспективы для адаптивной оптики — Physicsworld.com» . Physicsworld.com . 24 июля 2008 г. Проверено 11 февраля 2016 г.
^ Бруссо, Дени; Борра, Эрманно Ф.; Тибо, Саймон (24 декабря 2007 г.). «Коррекция волнового фронта с помощью 37-актюаторного деформируемого феррожидкостного зеркала» . Оптика Экспресс . 15 (26): 18190–9. Бибкод : 2007OExpr..1518190B . дои : 10.1364/OE.15.018190 . ПМИД 19551117 . Проверено 2 февраля 2016 г.
^ Бруссо, Д.; Борра, EF (1 января 2010 г.). «Деформируемые зеркала на феррожидкости: последние достижения и результаты». Адаптивные оптические системы II . Том. 7736. С. 77362U–77362U–8. дои : 10.1117/12.856121 .
^ Jump up to: ^а ^б Йокелл-Лелевр, Элен; Сильва, Да; Виейра, Л.; Тибо, Саймон; Робитайл, Натали; Риу, Мириам; Ритси, Анна-Мари Р.; Гинграс, Джули; Борра, Эрманно Ф.; Берубе, Винсент; Бергамаско, Р.; Лэрд, Фил Р. «Деформируемые зеркала на основе феррожидкости: новый подход к адаптивной оптике с использованием жидких зеркал» . Технологии адаптивных оптических систем II . Проверено 2 февраля 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б Чен, Деннис Х. (21 июля 2014 г.). «Концепция деформируемого зеркала феррожидкости» . arks.princeton.edu . Проверено 2 февраля 2016 г.
^ Хехт, Джефф. «Морфирующее зеркало может очистить небо для астрономов» . Новый учёный . Проверено 2 февраля 2016 г.
^ Борра, Эрманно; Дери, Жан-Филипп; Сенкоу, Стефани; Ритси, Анна (21 мая 2013 г.), Магнитно-деформируемые феррожидкости и зеркала , получено 11 февраля 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б Бруссо, Дени; Борра, Эрманно Ф.; Жан-Рюэль, Юбер; Родитель, Джоселин; Ритси, Анна (27 ноября 2006 г.). «Магнитно-жидкостное деформируемое зеркало для аберраций с большим ходом и аксиальной симметрией низкого порядка» . Оптика Экспресс . 14 (24): 11486. arXiv : Physics/0611160 . Бибкод : 2006OExpr..1411486B . дои : 10.1364/oe.14.011486 . ПМИД 19529567 .

[1] «Зеркала телескопа из антифриза? — Sky&Telescope» . Небо и телескоп . 07.11.2008 . Проверено 2 февраля 2016 г.

[:32-2] Jump up to: ^а ^б «Жидкое зеркало открывает перспективы для адаптивной оптики — Physicsworld.com» . Physicsworld.com . 24 июля 2008 г. Проверено 11 февраля 2016 г.

[:4-3] Бруссо, Дени; Борра, Эрманно Ф.; Тибо, Саймон (24 декабря 2007 г.). «Коррекция волнового фронта с помощью 37-актюаторного деформируемого феррожидкостного зеркала» . Оптика Экспресс . 15 (26): 18190–9. Бибкод : 2007OExpr..1518190B . дои : 10.1364/OE.15.018190 . ПМИД 19551117 . Проверено 2 февраля 2016 г.

[4] Бруссо, Д.; Борра, EF (1 января 2010 г.). «Деформируемые зеркала на феррожидкости: последние достижения и результаты». Адаптивные оптические системы II . Том. 7736. С. 77362U–77362U–8. дои : 10.1117/12.856121 .

[:22-5] Jump up to: ^а ^б Йокелл-Лелевр, Элен; Сильва, Да; Виейра, Л.; Тибо, Саймон; Робитайл, Натали; Риу, Мириам; Ритси, Анна-Мари Р.; Гинграс, Джули; Борра, Эрманно Ф.; Берубе, Винсент; Бергамаско, Р.; Лэрд, Фил Р. «Деформируемые зеркала на основе феррожидкости: новый подход к адаптивной оптике с использованием жидких зеркал» . Технологии адаптивных оптических систем II . Проверено 2 февраля 2016 г.

[:1-6] Jump up to: ^а ^б Чен, Деннис Х. (21 июля 2014 г.). «Концепция деформируемого зеркала феррожидкости» . arks.princeton.edu . Проверено 2 февраля 2016 г.

[:0-7] Хехт, Джефф. «Морфирующее зеркало может очистить небо для астрономов» . Новый учёный . Проверено 2 февраля 2016 г.

[8] Борра, Эрманно; Дери, Жан-Филипп; Сенкоу, Стефани; Ритси, Анна (21 мая 2013 г.), Магнитно-деформируемые феррожидкости и зеркала , получено 11 февраля 2016 г.

[:5-9] Jump up to: ^а ^б Бруссо, Дени; Борра, Эрманно Ф.; Жан-Рюэль, Юбер; Родитель, Джоселин; Ритси, Анна (27 ноября 2006 г.). «Магнитно-жидкостное деформируемое зеркало для аберраций с большим ходом и аксиальной симметрией низкого порядка» . Оптика Экспресс . 14 (24): 11486. arXiv : Physics/0611160 . Бибкод : 2006OExpr..1411486B . дои : 10.1364/oe.14.011486 . ПМИД 19529567 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]