大型超精密非球面金型の機上3D計測法の開発

大型超精密非球面模具在机3D测量方法开发

• 批准号: 21760104
• 负责人: 曹 国輝
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760104/
• 关键词: 非球面金型; 超精密非球面加工; 超精密計測; 3D測定システム; 硬X線望遠鏡

硬X線望遠鏡ASTRO-H用反射鏡の製作には、直径120mmから450mmまでの数多くの非球面金型が必要であり、その形状精度は±50nm以下が要求され、表面粗さは0.3nmrms以下の面が要求される。その非球面金型にPt/C多層膜を成膜し、その外に軽量基板を接着し、金型と多層膜の間で離型することにより反射鏡を製作する。精密な非球面反射鏡を製作するには、先ず超精密な大型非球面金型が必要であるが、非球面外周面の3D形状を5nm単位で測定できる装置は存在しない。また、超精密ダイヤモンド切削だけではなく、超精密ポリシングが必要である。加工後に金型形状を測定し、再加工するには3D形状計測は加工機上で行なうことが鉄則となる。そのために、次世代の硬X線望遠鏡用大型非球面金型を加工後に超精密非球面加工装置上で超精密3D形状計測する方法の開発を行なう。1.零膨張係数の平面原器の平面度誤差を解析し、その解析結果をもとに超精密加工機のY軸とZ軸の真直度を測定して、精密な補正をした。2.大型超精密非球面機上3D測定システムを構築した。3.前述の1および2を実施した上で、直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用円筒アルミニウム合金金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、構築した3D測定システムで形状精度を測定した。市販3Dオフ・ラインの測定機の精度はよくないですので、測定システムの円筒測定に対する妥当性を検証することはできませんでした。4.直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用非球面無電解ニッケル金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、形状精度を構築した3D測定システムで測定した、精度は30nmできた。基本的な機上3D測定システムで誤差範囲の予測機能を実現した。

Hard X-ray telescope ASTRO - H made of reflector の に は, 120 mm diameter か ら 450 mm ま で の more く の non spherical gold が necessary で あ り, そ の shape precision は + below 50 nm が demand さ れ, surface coarse さ は の surface が requirements below 0.3 NMRMS さ れ る. そ の non spherical gold に Pt/C multilayer を film-forming し, そ の outside に 軽 quantity type substrate を then し, gold と multilayer の で between mold す る こ と に よ り reflector を making す る. Precision な aspherical mirrors を making す る に は, first ず ultra-precision な large aspheric gold type が で necessary あ る が, aspheric peripheral surface の 3 d shape を 5 nm 単 a で determination で き る は plant し な い. ま た, ultra-precision ダ イ ヤ モ ン ド cutting だ け で は な く, ultra-precision ポ リ シ ン グ が necessary で あ る. After processing, the shape of the に metal mold is を determined, and then するに 3D shape measurement is carried out. On the processing machine, で なう <s:1> とが とが iron gauge となる is measured. Youdaoplaceholder0 ために ために, the する ultra-precision 3D shape measurement する method <e:1> on the に ultra-precision aspheric processing device for the large aspheric metal shape of the next-generation hard X-ray telescope after を processing is carried out を and なう. 1. Zero expansion coefficient の planeness error of the original device の を analytical し, そ の analytical results を も と に ultra-precision machine の Y と Z axis の is straight degree を determination し て, precision な corrected を し た. 2. 3D measurement on large-scale ultra-precision aspheric machines システムを construction た た. 3. The foregoing の 1 お よ び 2 を be applied し た で, diameter of 300 mm, 100 mm high さ の hard X-ray telescope has drifted back towards &yen; shell ア ル ミ ニ ウ ム alloy type gold を ultra-precision ダ イ ヤ モ ン ド machining し, constructing し た 3 d measurement シ ス テ ム で を shape precision measuring し た. City selling 3 d オ フ · ラ イ ン の precision measurement machine の は よ く な い で す の で, determining シ ス テ ム の has drifted back towards &yen; tube test に す seaborne る justice を 検 card す る こ と は で き ま せ ん で し た. 4. The diameter of 300 mm, 100 mm high さ の aspherical plastic hard X-ray telescope without electrolytic ニ ッ ケ ル type gold を ultra-precision ダ イ ヤ モ ン ド machining し, shape accuracy を build し た 3 d measurement シ ス テ ム で determination し た, precision は 30 nm で き た. The basic 3D measurement of な on a な machine has an システムで error range 囲 and the pre-measurement machine を shows a た.

项目成果

Fabrication of Pt/C Multilayer-Coated Thin Foil Aspherical Mirrors for Hard X-ray Telescope Loaded in ASTRO-H Satellite

ASTRO-H 卫星硬 X 射线望远镜用 Pt/C 多层镀膜薄箔非球面镜的制造

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshiharu NAMBA;Guohui CAO
• 通讯作者: Guohui CAO