페로플루이드 미러

Ferrofluid mirror

강유체 거울은 반사 액체 표면을 가진 변형 가능한 거울의 일종으로, 일반적으로 적응형 광학에서 사용된다.자동차 부동액의 기초인 에틸렌글라이콜에 페로플루이드와 자철 입자로 만들어진다.[1]자기장을 적용하면 바로 강유체 거울이 모양을 바꾼다.강자성 입자가 자기장과 정렬하면서 액체는 자화되며 그 표면은 자력, 중력, 표면 장력 사이의 평형에 의해 지배되는 형태를 얻는다.[2]자기장 기하학적 구조를 변경하면 어떤 형상도 생성될 수 있기 때문에 파동전면 제어와 교정이 가능하다.

페로플루이드 변형 거울

강유체 미러는 다수의 액추에이터에 의해 제어되며, 종종 육각형 배열로 배열된다.[3][4] 순수 페로플루오르드는 반사율이 낮기 때문에 반사층으로 코팅해야 한다.수성 페로플루오르드는 반사층을 효과적으로 지탱하지만, 물이 너무 빨리 증발하여 거울이 몇 시간 안에 사라질 수 있다.페로플루이드 표면에 금속액체 유사필름(MELLF)으로 알려진 얇은 은색 콜로이드를 투하하면 순수 페로플루이드의 빠른 증발과 낮은 반사율 문제가 해결된다.[5]유체와 금속의 조합은 자기장에서 정밀하게 형상을 만들 수 있는 액체 광학 표면을 만든다.

적용들

천문학

페로플루이드 거울 망원경은 천문학적 데이터를 얻기 위해 제작되어 깊은 우주의 이미지를 촬영하는데 사용되어 왔다. 연구 대상에는 외계행성이 포함되어 있다.천문학자와 과학자들이 직면하고 있는 가장 큰 도전은 대기로 인한 파동 오류로 인한 이미지 왜곡이다.이 문제에 대한 해결책은 변형 가능한 거울로 알려진 제어 가능한 표면 모양을 가진 거울을 만드는 것이다.[6]페로플루이드 거울은 자기장에 페로플루이드들이 노출되면 액체의 자기력, 중력, 표면 장력력을 수반하는 시스템의 에너지를 최소화하는 형태를 형성하기 때문에 변형 가능한 거울로 사용된다.[2]

안과

망원경에는 페로플루이드 미러가 널리 사용되지만, 페로플루이드 미러는 시각 과학 분야에도 적용될 수 있다.인간의 눈은 많은 시각적 결함으로 고통받고 있다.안과 의사들은 망막을 검사하여 질병을 발견하고 진단하기 위해 눈을 들여다본다.강유체 거울은 눈 검사나 치료 중에 병든 눈에 큰 왜곡을 보상하기 위해 빠르게 조절될 수 있다.[7]그것들은 복잡한 모양을 가진 표면을 만들 수 있기 때문에 인간의 눈의 렌즈인 수정체의 모양을 결정하는 데 사용될 수 있다.이를 통해 수정체가 적절한 의료 절차로 교정될 수 있도록 수정 렌즈의 고차 이상을 측정할 수 있다.자석 모양의 기준 표면을 사용하여 시술 전, 시술 도중 또는 시술 후 눈의 렌즈에 대한 보정을 확인할 수 있다.[8]

개발

변형성 솔리드 미러

페로플루이드 미러가 발명되기 전에는 고체 변형 미러를 사용하여 대기 왜곡을 교정하고 지속적으로 초점을 맞추었다.변형 가능한 솔리드 미러는 아래에 복잡한 액추에이터가 있는 유연한 미러를 사용하여 대기 왜곡을 수정하고 지속적으로 초점을 맞춘다.[9]전통적인 변형 가능한 고체 거울의 단점으로는 비용, 파괴한도, 연속적인 전력의 필요성이 있다.이들 거울의 이미지는 거울 표면 아래에 있는 불연속 액츄에이터로 인해 바람직하지 않은 퀼트 패턴을 가지고 있다.[6]

머큐리 미러

수은은 반사율이 높고 녹는 온도가 낮기 때문에 초기 변형 액체 미러 망원경의 주요 재료로 사용되었다.그러나 자성 액체로서 문제가 있었다.안정된 금속성 기반의 자성 액체를 얻기 어렵고, 수은의 높은 밀도는 더 큰 변형력을 필요로 하므로 강한 자기장이 필요하다.[5]

페로플루이드 미러

변형 액체 거울에 수은을 사용하는 것과 관련된 제한은 페로플루이드의 사용을 통해 해결할 수 있다.페로플루이드 미러는 저렴한 소재를 사용하며, 동작 범위가 넓어 더 많은 보정이 가능하다.안정적 페로플루오르드는 광범위한 물리적 특성을 가지고 있으므로 많은 실제적 용도에 적합하게 생산될 수 있다.[9]

참조

  1. ^ "Telescope Mirrors from Antifreeze? - Sky & Telescope". Sky & Telescope. 2008-11-07. Retrieved 2016-02-02.
  2. ^ a b "Liquid mirror shows promise for adaptive optics - physicsworld.com". physicsworld.com. 2008-07-24. Retrieved 2016-02-11.
  3. ^ Brousseau, Denis; Borra, Ermanno F.; Thibault, Simon (2007-12-24). "Wavefront correction with a 37-actuator ferrofluid deformable mirror". Optics Express. 15 (26): 18190–9. Bibcode:2007OExpr..1518190B. doi:10.1364/OE.15.018190. PMID 19551117. Retrieved 2016-02-02.
  4. ^ Brousseau, D.; Borra, E. F. (2010-01-01). "Ferrofluid deformable mirrors: recent advances and results". Adaptive Optics Systems II. Vol. 7736. pp. 77362U–77362U–8. doi:10.1117/12.856121.
  5. ^ a b Yockell-Lelievre, Helene; Silva, Da; Vieira, L.; Thibault, Simon; Robitaille, Nathalie; Rioux, Myriam; Ritcey, Anna-Marie R.; Gingras, Julie; Borra, Ermanno F.; Berube, Vincent; Bergamasco, R.; Laird, Phil R. "Ferrofluid based deformable mirrors: a new approach to adaptive optics using liquid mirrors". Adaptive Optical System Technologies Ii. Retrieved 2016-02-02.
  6. ^ a b Chen, Dennis H. (2014-07-21). "The Ferrofluid Deformable Mirror Concept". arks.princeton.edu. Retrieved 2016-02-02.
  7. ^ Hecht, Jeff. "Morphing mirror could clear the skies for astronomers". New Scientist. Retrieved 2016-02-02.
  8. ^ Borra, Ermanno; Déry, Jean-Philippe; Senkow, Stéphanie; Ritcey, Anna (May 21, 2013), Magnetically deformable ferrofluids and mirrors, retrieved 2016-02-11
  9. ^ a b Brousseau, Denis; Borra, Ermanno F.; Jean-Ruel, Hubert; Parent, Jocelyn; Ritcey, Anna (2006-11-27). "A magnetic liquid deformable mirror for high stroke and low order axially symmetrical aberrations". Optics Express. 14 (24): 11486. arXiv:physics/0611160. Bibcode:2006OExpr..1411486B. doi:10.1364/oe.14.011486. PMID 19529567.