美国国家航空航天局提出了第一次以硅为基础的 x 射线光

张，在马里兰州，美国航空航天局的戈达德太空飞行中心天体物理学家已示反复测试，单结晶硅 — — 计算机芯片的制造过程中使用硬、 脆非金属元素 — — 作品出色以及 x 射线光。

给出了建筑空间观测站的成本 — — 这只会增加价格，因为他们得到更大、 更重 — — 目标是开发能轻松重现的轻量级光学，而不会牺牲质量。据张先生介绍，使用硅会给 x 射线天体物理学家他们一直渴望︰ 提供一个大集合区和大大改进的决议的轻量级、 超薄镜子 — — 都在降低成本，张说。

到目前为止，没有人创造了一个解决所有这些性能目标的 x 线镜子。此外，没有人有抛光和想硅 x 射线光学，必须弯曲和嵌套在一个罐状程序集来收集高能 x 射线光子。这个特殊的配置，与 x 射线放牧镜子的表面 — — 喜欢如何投掷的石子掠过池塘水面 — — 而不是通过它们。

硅、 不翘曲甚至当剪切或暴露于波动的温度，提供可行的解决方案，张说。他补充说:”我们有我们的镜子制作程序多次执行，”。”这些代表最佳轻量级 x 射线反射镜过。实际上的所有天文 x 射线反射镜，已经生产并飞，只有钱德拉的是更好，”他说，指的美国宇航局的大天文台，进行高分辨率 x 射线反射镜有史以来发射 x 射线任务之一。”但我们立志匹配，然后在 2020 年之前超过钱德拉的镜子质量”。

张打算实现这一目标，部分，与美国国家航空航天局战略天体物理学技术资金。他和他的团队计划进一步推进的非常规技术为未来的 x 射线任务做准备。

镜像制作的老手

张不是镜子制作业务的新人。

十五年前，他着手开发成本较低、 效率更高的技术，用来制作轻量的 x 射线反射镜。他成功了。四年前，他发表了 NASA 的核光谱望远镜阵列，或 NuSTAR，特派团使用一种新型制造技术他放在心轴上的商用玻璃薄片和加热烤箱内的整个程序集的 9,000 超薄、 弯曲玻璃镜子 — — 这个过程被称为低迷。当玻璃加热时，它软化和折叠芯轴产生弯曲的镜子，总部位于哥本哈根的丹麦技术大学然后用层涂硅、 钨最大化其 x 射线反射率。

考虑到极限

虽然张证明，该方法，产生了数以千计的温和决议镜子理想为 NuSTAR 张意识到，他已经到了极限的方法。”我花了几年想要瘫的玻璃更好。我我能得到的所有里程。

他摆脱了八在下滑过程中使用他 10 烤炉，相反，他的注意力转向单结晶硅。

瞒着他，另一个的戈达德技师，文斯 · 布莱调查过这种材料的使用，最终生产厚，轻量级的备用镜像的戈达德建热红外传感器，为地球资源卫星数据的连续性美国宇航局开发的两项文书之一。虽然特派团没有使用镜子，因为光永远不会坐飞机回来的空间，布莱说测试结果表明，它提供了一个可行的选择。

当张听到布莱的工作时，他和布莱开始一起工作，从彼此的经验中获益。”他用我们的所作所为来解决自己的问题，”布莱说。

无应力硅

，都说，关键是与材料本身。传统材料制作的镜子 — — 玻璃、 陶瓷和金属 — — 患有高的内应力，特别是当剪切或暴露于温度的变化。镜子里变得很薄，这些压力成为越来越难以捉摸。

“硅单晶是制造航天 x 射线反射镜的极好材料，”张说。”它是廉价和丰富可用半导体行业。此外，它是理想的材料。它是玻璃的免疫从可以更改形状制成的 x 射线反射镜的内部应力。

这是因为每个原子排列在晶格配置，防止物料从扭曲甚至当切割或形状中。换句话说，如果一张纸的胶合板由硅制成，它会完全平坦和免疫从翘曲，他说。

低迷的教训

张的新工艺源于他透过玻璃滑塌学到什么，他说。他以硅块，加热它消除任何从其处理可能产生的应力。用带锯，他创建近似的形状，并使用其他加工工具和化学品进一步研磨和完善块的表面。切片奶酪，像他然后切割测量只是一小部分的一英寸厚的块薄基板和磨光表面。最后一步涂料的每个部门与提高反射率，铱。

与他的美国国家航空航天局资金，张和他的团队正在完善各种技术用于对齐和粘接到窗体元壳，将集成于一个镜像程序集内部的 6,000 镜子段预计约 200 磅和站仅 1.6 英尺高。最终，他想要创建六元壳和对齐过程自动化。

“制作轻量的、 相对廉价的高分辨率 x 射线反射镜已成为我一生的工作，”张说，指的他的追求，开发更轻、 更有能力的 x 线镜子。”当我开始发展镜子 15 年前时，我以为会在一两年的时间完成。十五年后，我还在做，”张说。