Considérations thermiques des miroirs traités bibande
Suivant les courbes calculées, le traitement bibande Soleye:
- Réfléchit 21.8%, çàd 17.6 W pour le miroir de 320mm (11.2 W pour un miroir de 255mm)
- Transmet 75.7%, çàd 61.1 W pour le miroir de 320mm (38.8 W pour un miroir de 255mm)
- Absorbe 2.5%, çàd 2.0 W pour le miroir de 320mm (1.3 W pour un miroir de 255mm)
L'absorption de 2.5% au niveau du traitement bibande contribue à l'échauffement du miroir primaire.
Le flux transmis (75.7%) contribue aussi à une génération thermique, en fonction du type de verre et de ses caractéristiques d’absorption.
Lors des essais, il apparait que le miroir primaire de 320mm s'échauffe légèrement, de 1 à 2°C
Le miroir primaire de 255mm s'échauffe aussi, légèrement.
L'échauffement du miroir primaire du T320 et du T250 ne semble pas limitatif pour l’exploitation des instruments.
Note complémentaire: cet échauffement du primaire traité multibande est à comparer à une absorption d'une aluminure (si un miroir aluminé est utilisé) de 8% pour un traitement standard ou de 4% pour un traitement à haute réflectivité.
Une aluminure de 8% génère à la surface du miroir 5.7W pour un miroir de 320mm (4.1W pour un miroir de 255mm).
Ces valeurs tombent à 2.85W (2.05W) pour une aluminure à haute réflectivité.
Les 21.8% de flux réfléchis sont renvoyés vers le secondaire.
Deux options sont évaluées pour cette mission:
- Soit utiliser un miroir aluminé, ici de 54mm petit côté pour le T320 et 46mm petit côté pour le T250
- Soit utiliser un miroir à revêtement diélectrique, ici de 2" petit côté pour le T320. Ce miroir ne sera pas testé sur le T250.
Pour les secondaires aluminés, une version haute réflectivité sera utilisée, le but étant de minimiser l'échauffement local et un seeing instrumental induit.
Avec l'utilisation d'un miroir primaire de 320mm, 0.70W (0.45W pour un miroir de 255mm) sont générés localement au niveau de la surface du secondaire.
Pour le cas du secondaire diélectrique, le miroir utilisé est un Thorlabs avec traitement E02.
Ce miroir est réfléchissant de 380 à 850nm. Voir site de Thorlabs:
L'absorption du coating E02 est inconnue (Non publiée officiellement).
Le substrat est traversé par le reste du flux et en absorbe une partie.
L'évaluation de l'énergie absorbée par le miroir diélectrique et transmise, qui provoque un échauffement du support du secondaire, est difficile à évaluer.
Une valeur totale de l'ordre de 1.5W est évaluée (Cas T320), ce qui est (semble) moins attractif que le cas d'une mise en oeuvre d'un secondaire aluminé à haute réflectivité.
Mais cette absorption se fait dans la masse principalement et non en surface principalement comme dans le cas du secondaire aluminé. Cela semble moins critique.
En pratique, lors de l'utilisation d'un secondaire à haute réflectivité ou à traitement diélectrique, l'échauffement du secondaire semble similaire.
Sur l'image suivante du secondaire diélectrique, le substrat prend une couleur violacée, signe que le traitement n'est pas totalement réfléchissant dans les longueurs d'onde normalement réfléchies.
Thorlabs annonce une réflectivité de l'ordre de 99%. Il est indéniable que ce 1% non réfléchi est au moins partiellement transmis/absorbé à travers le substrat.
Les images des 14 et 15 juillet au T320 sont réalisées avec un secondaire traité haute réflectivité.
Les images au T320 à partir du 16 juillet sont réalisées avec un secondaire à traitement diélectrique.
Le secondaire diélectrique, pour le T320, sera gardé car en pratique il dispose de buses d'alimentation, ce qui permet son refroidissement si souhaité.
Les images au T250 sont réalisées au moyen d'un secondaire traité haute réflectivité.
Alexandre