CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
3.4 Chế tạo hệ telescope tử ngoại và khối quang học thu
3.4.1 Chế tạo telescope
Hệ telescope được nghiên cứu chế tạo là loại Newtonian có thể lắp các gương cầu có đường kính tối đa 40 cm. Bộ khung cho telescope được chế tạo để có thể lắp được gương cầu với tiêu cự có thể thay đổi xa nhất là 210 cm. Sơ đồ nguyên lý thiết kế được trình bày trong Hình 3.12.
Hệ telescope có khung làm bằng sắt, có 4 bánh xe để tiện di chuyển và 4 ốc cố định có thể điều chỉnh cân bằng cho cả hệ (Hình 3.13). Dưới gương cầu có 3 ốc tinh chỉnh để chỉnh trục gương cầu (Hình 3.14). Gương phẳng được treo trên giá của hệ, được gắn với một vòng tinh chỉnh theo phương thằng đứng (palme) và 2 núm chỉnh 2 chiều (Hình 3.15). Giá đỡ hệ quang học thu gồm các thấu kính và phin lọc tử ngoại sẽ được lắp trên 2 ray dọc khung đứng của telescope. Hệ khung telescope sẽ được bao phủ bằng lớp vải đen dày để tránh ánh sáng tán xạ trường gần. Quang trục của hệ được cân chỉnh dùng laser bán dẫn.
3.4.2 Chế tạo hệ mài phơi kính quang học
Nhằm mục đích tăng độ nhạy phát hiện tín hiệu LIDAR và thu được tín hiệu nằm trong miền tử ngoại, luận án đã thực hiện tự chế tạo gương cầu quang học và phủ nhôm bề mặt gương. Sơ đồ hệ mài phôi kính quang học tự động được vẽ theo mặt cắt ngang (Hình 3.16) và mặt cắt đứng (Hình 3.17). Hệ mài tự động phơi kính quang học được thiết kế để có thể mài gương cầu có đường kính từ 20 cm tới tối đa 80 cm. Tùy theo phơi kính được mài, đường kính đĩa mài được thay đổi phù hợp và bằng 70% đường kính của phơi kính quang học. Tốc độ mài có thể điều chỉnh sử
dụng bộ biến tần cho động cơ 3 pha. Gương cầu quang học cho telescope dùng trong hệ LIDAR hấp thụ vi sai được chế tạo từ phơi kính quang học đường kính 40 cm, dày 19 mm. Phơi kính quang học được mài cầu theo trình tự: mài thơ – mài tinh – đánh bóng [80]. Hình 3.18 cho thấy một cơng đoạn mài bằng hệ mài tự động.
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý hệ
Telescope đường kính 40 cm.
Hình 3.13. Hệ telescope
đường kính 40 cm.
Hình 3.14. Gương cầu và giá đỡ tinh
chỉnh
Hình 3.16. Mặt cắt ngang hệ mài phơi kính tự động. 1- bàn mài có thành che xung
quanh, kích thước 1m x 1m; 2- mâm xoay, đường kính 80 cm; 3- đĩa mài; 4- giá giữ phơi kính; 5- lỗ thốt chất lỏng bột mài dư; 6- phơi kính; 7- cánh tay đòn bù (thay đổi từ 50 đến 90 cm); 8- cánh tay lái (60 cm); 9- con quay lái (dài 20 cm); 10- mơ tơ 3 pha
Hình 3.17. Mặt cắt đứng hệ mài phơi kính tự động. 1- đĩa mài; 2-phơi kính; 3- mâm
xoay, đường kính 80 cm; 4- lỗ thốt chất lỏng bột mài dư; 5-chậu hứng chất lỏng bột mài dư; 6- mô tơ 3 pha; 7- bàn mài có thành che xung quanh; 8- mơ tơ 3 pha; 9- cánh tay đòn bù; 10- các vịng bi
Hình 3.18. Mài gương cầu cho hệ DIAL hoạt động trong vùng tử ngoại [80]
Gương cầu quang học được kiểm tra, đánh giá bề mặt quang học bằng hệ kết hợp phương pháp Ronchi và Foucault [80] được thực hiện tại Viện Vật lý cho thấy phơi kính quang học sau q trình mài có mặt lõm dạng cầu đều đặn và có tiêu cự 1,8m. Gương quang học được mạ nhôm và phủ lớp bảo vệ trong buồng chân không tại Viện Ứng dụng Cơng nghệ (Bộ KHCN) (Hình 3.19).
Hình 3.19. Gương cầu đường kính 40 cm mạ nhơm trong hệ telescope
3.4.3 Khối quang học thu
Hệ quang học khối thu của hệ LIDAR hấp thụ vi sai bao gồm telescope, kính lọc bước sóng (F), hai thấu kính L1 và L2 (xem Hình 3.1). Telescope đường kính 40 cm, có bề mặt gương cầu phủ nhôm, được tự nghiên cứu chế tạo để có thể thu nhận được tín hiệu LIDAR trong vùng tử ngoại và khuếch đại tốt hơn tín hiệu tán xạ ngược. Do hai bước sóng λon và λoff khá gần nhau trong vùng tử ngoại và khơng tìm phin
lọc phù hợp riêng cho 2 bước sóng nên hệ LIDAR hấp thụ vi sai này sử dụng một phin lọc phin lọc F có ký hiệu FF01-292/27-25 của hãng Semrock (Mỹ) với tâm dải truyền qua ở bước sóng 292 nm, băng thơng rộng 27 nm, hiệu suất truyền qua ở hai bước sóng này khoảng 80% (Hình 3.20). Các thấu kính L1 và L2 là loại thạch anh sử dụng trong vùng UV. Hệ quang học bộ thu gồm L1, F và L2 được thiết kế tích hợp trong ống quang học của hãng Thorlabs.
Hình 3.20. Đặc trưng phổ truyền qua của phin lọc FF01-292/27 (Shemrock)
Hình 3.21. Khối thu của hệ LIDAR hấp thụ vi sai gồm telescope, PMT, bộ
Khối thu được sắp đặt như trong Hình 3.21. Khi đo đạc, telescope được bọc bằng vải đen và dày để tránh bức xạ trường gần và khối thu đặt trong vịm quan trắc. Bên cạnh telescope có lắp đặt 3 gương định hướng cho 3 bước sóng laser phát là 282,9 nm, 286,4 nm và 532 nm. Các gương này lắp trên các giá tinh chỉnh giúp tối ưu hệ số chồng chập giữa chùm laser phát và thị trường của telescope. Bức xạ 532 nm được thêm vào trong hệ LIDAR hấp thụ vi sai để hỗ trợ định hướng phát các bước sóng laser tử ngoại.