小小的薄膜居然在太空望远镜上这么重要？| 前沿应用

2022-07-15 15:54:20, HORIBA HORIBA科学仪器事业部

编辑：Cecilia

审核：Joanna

很快，人类将开启一段旅程，为了解宇宙打开新大门。2021年3月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，将取代哈勃望远镜成为下一代科学望远镜，并帮助我们研究宇宙历史的每个阶段。这包括大爆炸后的第一次闪光，以及能够支持地球等行星生命的太阳系的形成。甚至它将帮助我们研究太阳系的演化。

Manuel Quijada 博士是 NASA 戈达德太空飞行中心的监督和研究物理学家，任职于仪器系统和技术部的光学部门工作。望远镜的核心是一面反射光线的镜子，科学家可以借此获得太空中的奥秘。Quijada 博士的工作是为这些镜子开发光谱范围最宽，反射效率最高的反射涂层，并且还须为此研发保护涂层，以防止或减缓这些反射材料在恶劣环境下遭受的破坏。

The James Webb Space Telescope

找到合适的材料并开发制造，是望远镜捕获尽可能多光子的关键。在所有金属中，铝具有最广和最高的反射率，然而铝会随着氧化和红外光的轰击而降解。因此，Quijada 博士和他的团队必须开发薄膜涂层，来保护镜面的反射金属。

薄膜是置于金属、陶瓷、半导体或塑料基底上的微观材料薄层。它的厚度通常不到一微米，且薄膜可以是导电的，也可以是介电的（非导电）。有许多用途。例如：芯片上的顶部金属层和磁盘上的涂层都是薄膜，使用硅、碲化镉和其他元素的光伏材料薄膜被用于制造太阳能电池板。Quijada 博士将花费数年研究一种涂有薄膜保护层的铝涂层，它可以在最长的时间内最大限度地保持铝涂层的完整性。”

在实验室中，Quijada 博士主使用 HORIBA UVISEL PLUS 进行薄膜测量，可以逐层研究涂层，通过测定薄膜来提取每层的光学常数和特性，包括吸收和介电特性。“反射镜上的涂层非常有用是整个任务的关键，没有这些涂层，任务将无法开展。”Quijada 博士强调道。

图片来源于pixabay

Quijada 博士必须开发不同的薄膜涂层以满足持续不断韦伯太空望远镜的任务。对于反射性较低的金属，比如银和金，在光谱的紫外部分，虽然不如铝反射性好，但在可见光和中红外区域能更好地捕捉特定波长。因此银必须涂上几层薄膜，以保护其免受环境退化。这也是 Quijada 必须解决的众多问题之一。

根据 NASA 的说法，从40多亿年前我们的太阳系诞生开始，小行星就扮演了时间胶囊的角色。这些原始天体掌握着破译太阳系历史的重要线索，甚至可能是地球上生命和有机物质的起源。露西号太空探测器将对共享木星轨道的几个小行星群展开研究，该任务于2021年10月启动，并完成为期12年的七颗不同小行星之旅。

Quijada 博士意识到他在太空探索发展中鲜为人知的作用对增长我们对宇宙的知识至关重要。“每一项任务都取决于我们提供的涂层，”他说。“我们认为我们在整个太空探索计划中发挥着关键作用。”

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