工業(yè)企業(yè)支持科學(xué)研究非常重要，但遺憾的是現(xiàn)在已非常罕見(jiàn)。海德漢和海德漢員工在這項(xiàng)挑戰(zhàn)面前的積極投入和奉獻(xiàn)極為難得和可貴。

　　KIS的VTF項(xiàng)目經(jīng)理

　　Michael Sigwarth博士

　　似乎近在咫尺，還為地球上的生命提供成長(zhǎng)和茂盛的基礎(chǔ)：這就是太陽(yáng)。然而，我們對(duì)太陽(yáng)內(nèi)部的了解十分有限。研究太陽(yáng)的科研人員希望使用位于夏威夷的DKIST全新太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡改變這一現(xiàn)狀。位于弗萊堡的KIS(原 Kiepenheuer太陽(yáng)物理研究所，現(xiàn)為萊布尼茨太陽(yáng)物理研究所)為該望遠(yuǎn)鏡研制一款可見(jiàn)光可調(diào)濾光器。濾光系統(tǒng)的調(diào)整由海德漢高達(dá)一納米精度的直線光柵尺控制。

　　1、細(xì)節(jié)首次展現(xiàn)

　　目前研究太陽(yáng)的能力十分有限。以前，我們只能觀察到太陽(yáng)累積的變化，研究太陽(yáng)的科研人員無(wú)法看到細(xì)節(jié)。位于夏威夷的DKIST決意改變這一狀況。反光鏡直徑4m，這是全球最大的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，高分辨率地成像太陽(yáng)的表面結(jié)構(gòu)，其最小尺寸可達(dá)20km。

　　DKIST太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡位于海拔3000多米的Haleakalā山峰的山頂，這是夏威夷毛伊島上的最高峰，該望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)已施工完畢(照片提供：Michael Sigwarth博士，KIS)。

　　用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明進(jìn)行太陽(yáng)表面的這樣成像對(duì)光學(xué)性能的苛刻要求：從地球觀察太陽(yáng)20 km的表面結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在40 km外閱讀一張報(bào)紙。研究太陽(yáng)的科研人員用DKIST望遠(yuǎn)鏡從法國(guó)加來(lái)可以閱讀位于英吉利海峽對(duì)岸的英國(guó)多佛港報(bào)亭處的本期Klartext雜志!

　　2、VTF分析陽(yáng)光

　　位于弗萊堡的萊布尼茲太陽(yáng)物理研究所(KIS)研制可見(jiàn)光可調(diào)濾光器(VTF)，將其用于分析由太陽(yáng)表面輻射的超高分辨率和超窄波長(zhǎng)的光帶。因此，太陽(yáng)科研人員可以收集有關(guān)太陽(yáng)表面的等離子體溫度、壓比、磁場(chǎng)強(qiáng)度、等離子體運(yùn)動(dòng)等信息，并收集磁場(chǎng)變化數(shù)據(jù)。

　　VTF的設(shè)計(jì)原理十分簡(jiǎn)單。將太陽(yáng)光導(dǎo)入到空氣狹縫中，空氣狹縫的兩邊是半透明的鍍膜玻璃板。光線在空氣狹縫中反復(fù)進(jìn)行反射，反射光產(chǎn)生干涉，因此可以濾除部分波長(zhǎng)的光。被濾除的特定光譜范圍取決于空氣狹縫的寬度，也就是玻璃板間的距離。

　　精確地選擇光波波長(zhǎng)需要高精度并需要保持兩塊玻璃板間的位置完全平行。但是，科研人員不希望該系統(tǒng)只能研究一種波長(zhǎng)。科研人員更感興趣的是不同波長(zhǎng)間的變化，這是玻璃板需要保持運(yùn)動(dòng)的原因。

　   3、原子級(jí)高精度

　　看似簡(jiǎn)單的要求需要測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到極高的性能。每步調(diào)整中，為確保定位中重復(fù)達(dá)到要求的高精度，需要20 pm的測(cè)量步距。此外，一小時(shí)內(nèi)的測(cè)量總誤差不能超過(guò)100 pm。該量級(jí)的尺寸相當(dāng)于原子的直徑?？梢赃@樣比較：120 pm通常是氫原子的尺寸。

　　KIS的工學(xué)碩士Clemens Halbgewachs確定地說(shuō)：“整個(gè)系統(tǒng)的難點(diǎn)在于距離測(cè)量。”他解釋說(shuō)：“我們最初確定只用三個(gè)直線光柵尺確定上端玻璃板的位置。但不幸的是，精度完全無(wú)法達(dá)到我們的要求。因此，我們做了調(diào)查并找到原因。溫度僅僅變化百分之一攝氏度，位置偏差將影響下端玻璃板的位置。”現(xiàn)在，我們共使用六個(gè)海德漢LIP 382直線光柵尺，并配標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)頭和定制的光柵尺帶，下端玻璃板使用三個(gè)，上端玻璃板使用另外三個(gè)。

　　各邊的直線光柵尺：由六個(gè)海德漢直線光柵尺環(huán)繞在濾光器的玻璃板周圍。

　　光柵精度相當(dāng)于氫原子的尺寸：5 μm運(yùn)動(dòng)程上的精度至關(guān)重要。

　　4、步步接近

　　為VTF開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)特殊光柵尺帶需要許多領(lǐng)域的能力，包括海德漢的研發(fā)和生產(chǎn)部。新改進(jìn)的刻線機(jī)為滿足KIS的要求提供了必要條件。即使如此，機(jī)床精度也需要在各方面達(dá)到極致，為此，員工需要面對(duì)前所未有的挑戰(zhàn)，盡管如此，他們不辱使命創(chuàng)造性地達(dá)到要求。

　　可見(jiàn)光可調(diào)濾光器(VTF)上的專用LIP 382直線光柵尺和LIP 38讀數(shù)頭。

　　將光柵尺安裝在 VTF上也需要新方法。對(duì)于這類背膠尺帶，海德漢使用的許多粘結(jié)固定方法都不適用。盡管如此，他們還是成功開(kāi)發(fā)出一種粘結(jié)固定工藝，用該工藝和在KIS實(shí)驗(yàn)室條件下，可進(jìn)行固定并能滿足嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)要求。為在弗萊堡正確地進(jìn)行粘結(jié)固定，KIS工程師參加在海德漢總部舉辦的粘結(jié)固定專題研討會(huì)。特別重要的是，在這次專題研討會(huì)期間，學(xué)員可以在實(shí)際條件下并用廢品件進(jìn)行粘結(jié)固定練習(xí)。