DE3490105T1

DE3490105T1 - Verbesserungen an Belägen, die geeignet sind, hohen thermischen Belastungen zu widerstehen, und insbesondere an Belägen für Satelliten und Raumschiffe, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Beläge

Info

Publication number: DE3490105T1
Application number: DE19843490105
Authority: DE
Inventors: Francois Montceau Les Mines Bouton
Original assignee: Agence Spatiale Europeenne
Current assignee: Agence Spatiale Europeenne
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-04-18
Also published as: FR2542278A1; GB2149739A; FR2542278B1; WO1984003481A1; GB8427976D0; GB2149739B; US4663234A

Description

-Af-

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Beläge, die geeignet sind, hohen thermischen Belastungen der Art zu widerstehen, wie es diejenigen sind, denen die Satelliten und die Raumschiffe ausgesetzt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Beläge. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Beläge, die geeignet sind, das Auftreten von Brüchen in der elektrisch leitfähigen Schicht von Spiegeln der zweiten Oberfläche, welche die äußere Oberfläche von Satelliten bildet, zu verhindern.

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Die Gleichgewichtstemperatur eines Satelliten wird normalerweise durch passive Kontrolle der Temperatur aufrechterhalten. Eine solche Kontroll-e wird dadurch verwirklicht, daß auf den äußeren Oberflächen des Satelliten Materialien angebracht werden, die vollständig reflektierend sind und gleichzeitig Eigenschaften schwacher solarer Absorptionsfähigkeit sowie starker Infrarotemissionsfähigkeit haben sollen. Die am meisten verwendeten Materialien, die diesen Bedingungen entsprechen, sind dielektrische Materialien wie weiße Anstriche, Siliciumdioxidglas oder Glas, das mit Cerium dotiert und dessen rückwärtige Fläche mit Silber bedeckt ist, sowie "KAPTON" (eingetragenes Warenzeichen für einen Harzfilm aus Polyimid) oder "TEFLON" FEP (eingetragenes Warenzeichen für fluoriertes Ethylen Propylen), deren rückwärtige Fläche ebenfalls mit Silber oder Aluminium bedeckt ist.

In einer geostationären Umlaufbahn ist ein Satellit nicht nur der Sonnenstrahlung ausgesetzt, sondern auch dem Raumplasma, was zur Folge hat, daß sich elektrische Ladungen auf seiner äußeren Oberfläche ansammeln. Man hat auf isolierten Oberflächen, die sich im Schatten befinden, Potentiale registriert, die 19 kV aufgrund des Zusammenwirkens

der Sonnenstrahlung und des Raumplasmas auf der Oberfläche eines Satelliten erreichen können, während beleuchtete Oberflächen des gleichen Satelliten Potentiale aufweisen, die eher in der Nähe von 0 sind. Derartige Potentialunterschiede führen zu Bogenentladungen, welche eine Verschlechterung der thermo-optischen und mechanischen Eigenschaften der Beläge des Satelliten zur Folge haben, starke parasitäre Hochfrequenzausstrahlungen erzeugen und in gewissen Fällen die Umschaltung der an Bord befindlichen elektronischen Ausrüstung von einem Zustand in einen anderen induzieren können.

Während die Ansammlung von elektrischen Ladungen auf einem Raumschiff oder einem Satelliten für das Funktionieren von wissenschaftlichen Satelliten, die Plasmaexperimente an ';

Bord haben, nachteilig sein kann, können die Nutzungs- _;

Satelliten Oberflächenpotentiale tolerieren, welche mehrere ij hundert Volt erreichen,■und zwar unter der Bedingung, daß | die Entladungen vermieden werden.
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Eine Lösung der Probleme, die sich durch :

die Ansammlung von elektrischen Ladungen auf den Satelliten ergeben,ist vorgeschlagen worden, wobei es sich um wissenschaftliche Satelliten oder Nutzungssatelliten handeln kann; diese Lösung besteht darin, daß man ein Raumschiff mit einem leitfähigen äußeren Belag versieht, der eine Erdverbindung mit dem metallischen Teil der Struktur des Raumschiffs umfaßt. Diese Lösung basiert auf dem Prinzip, nach welchem das Anbringen und miteinander Verbinden von leitfähigen Oberflächenmaterialien die Vermeidung von Ladungsunterschieden ermöglicht und die Ausbildung einer Vergleichmäßigung der Potentiale auf der Oberfläche des Raumschiffs begünstigt.

Die Entwicklung des GEOS, der ein geostationärer wissenschaftlicher Satellit ist, hat gezeigt, daß diese Lösung annehmbar ist; der GEOS ist der erste Satellit gewesen, der eine Oberflächenleitfähigkeit von mehr als 96% hat. 5

Zu dem Zweck, eine thermische Kontrolle sicherzustellen und die äußere Oberfläche von Satelliten leitfähig zu machen, sind viele Kombinationen von Materialien untersucht und getestet worden. Beispiele dieser Kombinationen von Materialien sind weiße Anstriche, die mit leitfähigen Füllmaterialien versehen worden sind, Beläge aus Quarz oder texturiertem Silber sowie transparente Leiterbeläge, die auf der Fläche vor den Spiegeln der zweiten Oberfläche abgelagert sind. Die Spiegel der zweiten Oberfläche können aus Siliciumdioxidglas, aus mit Cerium dotiertem Glas, aus "KAPTON" oder "TEFLON" FEP realisiert sein.

Die äußeren Oberflächen eines Satelliten sind unterschiedlichen Bestandteilen der Raumumgebung ausgesetzt (Teilchen, Ultraviolettstrahlung, Vakuum, thermische Bedingungen). Eine der Konsequenzen, die sich aus dem Ausgesetztsein dieser Umgebung ergibt, ist eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der dielektrischen Materialien, die auf die äußere Haut aufgebracht sind, um die thermisehe Kontrolle sicherzustellen. Eine solche Verschlechteterung kann eine Farbveränderung dieser Materialien bewirken, was generell eine Erhöhung der Absorptionsfähigkeit für Sonnenstrahlung zur Folge hat. Man weiß, daß eine solche Modifikation prinzipiell von energetischen Protonen und Elektronen herrührt, die in der Umlaufbahn anzutreffen sind, wie auch von einem kräftigen Ultraviolettstrahlungsfluß in der äußeren Atmosphäre.

Das ist der Grund, warum es von überragender Wichtigkeit ist, Materialien für die thermische Kontrolle auszuwählen,

die nicht nur eine schwache Absorptionsfähigkeit besitzen, sondern auch thermo-optische Eigenschaften haben, welche sich in der Raumumgebung praktisch nicht verschlechtern. Aber die weisse Anstriche, das Siliciumdioxid oder das texturierte Quarz weisen einen hohen Verschlechterungskoeffizienten ihrer thermo-optischen Eigenschaften in der Raumumgebung auf, und das "KAPTON", das mit einem transparenten Leiterbelag bedeckt ist, besitzt aufgrund seiner gelben Farbe eine hohe Absorptionsfähigkeit für Sonnenstrahlung.

Diestarren Spiegel, die aus mit Cerium dotiertem Glas oder aus Siliciumdioxidglas, das mit einem transparenten Leiterbelag bedeckt ist, bestehen, sind fragil. Ihre maximale Abmessung ist 4 cm x· 4 cm, und sie sollen einer nach dem anderen manipuliert werden, wenn sie während der Herstellung von Strahlerplatten auf das Trägermaterial geklebt werden. Außerdem können diese Spiegel nicht auf Oberflächen aufgebracht werden, die einen geringen Krünrnungsradius haben. Man ist infolgedessen mit einem evidenten Mangel an Flexibilität konfrontiert.

Die elastischen Spiegel, die aus "TEFLON" FEP hergestellt sind, das mit einer transparenten leitfähigen Schicht bedeckt ist, weisen aufgrund der Herstellung der Folie aus "TEFLON" (durch Extrudieren) Parallelstreifenmuster auf der Oberfläche des "TEFLON" auf. Das kann eine Verschlechterung durch Alterung herbeiführen.

Qualifikationsversuche, die zum Bestimmen der Verschlechterung der Absorptionsfähigkeit für Sonnenstrahlung an Materialien für die thermische Kontrolle, die weiter oben angegeben wurden, welche Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen, insbesondere mittels Ultraviolettstrahlung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß sowohl die starren Spiegel auf Glasbasis

wie auch die elastischen Spiegel aus "TEFLON" FEP einen relativ geringen Verschlechterungskoeffizienten haben.

Was Folgendes anbetrifft, waren trotzdem nur die elastischen Spiegel aus "TEFLON" FEP wegen ihrer großen Leichtigkeit des Aufbringens auf die Oberflächen von Raumschiffen übriggeblieben Im Verlauf der Qualifikationsversuche sind sie Versuchen mit thermischen Zyklen unterworfen worden, die gemäß einem Verfahren durchgeführt wurden, das für die Auswahl von Materialien und Verfahren, die im Raum verwendbar sind, benutzt wird und das von der Anmelderin aufgestellt, sowie mit der Bezeichnung "ESA-PSS-01-704" versehen worden ist.

Im Verlauf dieser Versuche, die in einer Vakuumkammer ausgeführt werden, wird die Kammer thermischen Zyklen mit Versuchstemperaturen ausgesetzt, welche zwischen +100⁰C und -100⁰C liegen, und zwar mit einer mittleren Erhitzungsoder Abkühlungsgeschwindigkeit von 10°C pro Minute. Die Dauer des Versuchs für eine gegebene Probe beträgt 5 Minuten bei jeder der extremen Temperaturen. Die Anzahl der Zyklen ist 100.

Nach diesen Versuchen wurden die Spiegel unter dem Mikroskop untersucht, und es hat sich herausgestellt, daß die transparenten Leiterbeläge Brüche aufwiesen.

Aus den obigen Bemerkungen bezüglich der Ansammlung von elektrischen Ladungen auf der äußeren Oberfläche von Raumschiffen ersieht man, daß das Vorhandensein von Brüchen in den Lei-0 terbelägen, die aus thermischen Zyklen resultieren, die Verminderung oder Ausschaltung der Oberflächenleitfähigkeit auf der Umlaufbahn und konsequenterweise die Unterbrechung des Gleichgewichts der Potentiale auf der Oberfläche des Satelliten zur Folge haben kann.

O. K. Husmann et Alia (cf: "Proceedings of Spacecraft Thermal and Environmental Control Systems Symposium", München, 10. bis 12.0ktober 1978, publiziert in ESA-SP-139, November 1978) haben vorgeschlagen, die Verschlechterung der Absorptionsfähigkeit für Sonnenstrahlung von Spiegeln der zweiten Oberfläche aus "TEFLON¹¹FEP dadurch zu verzögern ,^{dai: auf der} Oberfläche vor solchen Spiegeln dünne Beläge abgelagert -werden,der alternativ aus ZnS und aus Al^O-, bestehen, das ein "Interferenzfilter" bildet, sowie über diese Beläge eine dünne Schicht von transparentem leitfähigen In₂O aufzubringen. Außerdem wird zur Verminderung der Tendenz zu Brüchen während thermischen Zyklen des Interferenzfilters und infolgedessen des Leiterbelags eine dünne Schicht von Firnis direkt auf der Fläche vor dem Substrat aus FEP nach d,er Ablagerung eines dünnen Films aus Aluminium angeordnet. Die Schicht von Firnis wird zwischen das Substrat und das Interferenzfilter eingefügt. Drei Arten von Firnis sind von den Autoren bezüglich der Verschlechterung der Absorptionsfähigkeit von Sonnenstrahlung und des Wider-Stands bei der Bildung von Brüchen getestet worden. Es hat sich jedoch erwiesen, daß die Firnisschicht zwar die Brüche während thermischer Zyklen vermindert, jedoch nicht ausschaltet und außerdem die Tendenz hat, die Absorptionsfähigkeit für Sonnenstrahlung in Abhängigkeit von ihrer Dicke zu erhöhen.

Obwohl die Firnisschicht die Stabilität der Schutzbeläge (und des Leiterbelags) im Hinblick auf die Ausbildung von Brüchen beträchtlich vergrößert, werden trotzdem die Brüehe nicht vollständig ausgeschaltet.

Ein anderer Nachteil der Verwendung von Firnis für Weltraumanwendungsfälle bildet die Tatsache, daß es sich hierbei um einen organischen Stoff handelt, der aufgrund seiner Zusammensetzung empfindlich dahingehend ist, daß

er sich in der Weltraumumgebung zersetzt. Die von den Autoren erwähnten Versuche haben im Ergebnis gezeigt, daß sich das Absorptionsvermögen des verwendeten Firnis für Sonnenstrahlung unter der Einwirkung von Strahlung verschlechtert.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Belag für Objekte zur Verfügung gestellt werden, die hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, wie es insbesondere die Raum-Satelliten sind, sowie ein Verfahren zum Erzeugen dieser Beläge, die den Notwendigkeiten der Praxis besser als die Beläge entsprechen, welche für denselben Zweck vorgesehen und gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagen worden sind, insbesondere insofern, als dauerhaft das Auftreten von Brüchen in den Leiterbelägen während thermischer Zyklen von Spiegeln der zweiten Oberfläche aus Materialien wie beispielsweise "TEFLON" FEP verhindert werden soll.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein transparenter Be-0 lag aus amorphem Mineralmaterial zur Verfügung gestellt werden, der dazu bestimmt ist, zwischen dem zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle angemessenen Belag und dem transparenten Leiterbelag eines Spiegels der zweiten Oberfläche oder in Ähnlichem vorgesehen zu werden. 25

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Zwischenbelags, weist dieser einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle angemessenen Belags und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des transparenten Leiterbelags liegt.

Der Zwischenbelag gemäß der Erfindung hat die Funktion, die Spannung aufzunehmen, die während thermischer Zyklen zwisehen dem aus einem zur Sicherstellung der thermi-

sehen Kontrolle angemessenen Material bestehenden Belag und dem transparenten Leiterbelag wegen des großen Unterschieds zwischen ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auftritt, sowie das Auftreten von Brüchen in dem Belag zu verhindern.

Gemäß der Erfindung soll das Material, das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Zwischenbelags verwendet wird, transparent sein, um die optischen Eigenschaften des Spiegels zu erhalten. Es soll sich um ein mineralisches Material handeln, um zu vermeiden, daß seine optischen Eigenschaften in der Weltraumumgebung verschlechtert werden. Schließlich soll es unempfindlich gegen die Wirkung von Wasser und von Alkohol im Falle einer zufälligen Beschädigung des transparenten Leiterbelags während der Handhabungen und der Reinigung eines Raumschiffs oder eines Raumsatelliten sein.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist das für die Herstellung- dieses Zwischenbelags verwendete Material aus der Gruppe ausgewählt, die folgendes umfaßt: Bi₂O , SiO₂, GeO₂, WO , Ga₂O₃, Sb₃O₃, TeO₃, LiF, NaF und Mischungen dieser Zusammensetzungen, wobei Bi_?0^ bevorzugt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle angemessene Belag ein Belag aus "TEFLON" fluoriertem Ethylen-Propylen

Mit der vorliegenden Erfindung soll außerdem ein zusammengesetzter Belag für Objekte zur Verfügung gestellt werden, die hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, und zwar insbesondere für Raumsatelliten, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine erste Schicht aus einem zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle dieses Objekts an-

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gemessem Material umfaßt, sowie eine Zwischenschicht aus einem amorphen Mineralmaterial, das transparent und gegen Wasser sowie Alkohol unempfindlich ist, und eine dritte Schicht oder äußere Schicht aus transparentem Leitermaterial, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des transparenten amorphen Mineralmaterials, welches die Zwischenschicht bildet, zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien liegt, welche die erste und dritte Schicht des zusammengesetzten Belags bilden.

Mit der vorliegenden Erfindung soll außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Belags: Schicht aus Material zur thermischen Kontrolle / Zwischenschicht /Leiterbelag zur Verfügung gestellt werden, das darin besteht, daß man unter Vakuum eine transparente Zwischenschicht aus amorphem Mineralmaterial zwischen einer Schicht aus einem Material für die thermische Kontrolle und einem äußeren transparenten Leiterbelag ablagert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Herstellung eines zusammengesetzten Materials: Schicht aus Material für die thermische Kontrolle / Zwischenschicht / Leiterbelag aus folgendem: Verdampfen von Pulver aus einem geeigneten amorphen transparenten Mineralmaterial durch Erhitzung unter Vakuum; Ablagern dieses verdampften Materials unter Vakuum auf Substraten aus geeignetem Material zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle, die auf einem Käfig befestigt sind, der sich mit 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute in Rotation befindet und in einem geeigneten Abstand von der Quelle des verdampften Mineralmaterials befindet, so daß man eine homogene Ablagerung auf diesen Substraten erhält; Verdampfen des Pulvers eines transparenten Leitermaterials durch Erhitzung unter Vakuum und Ablagern dieses verdampften Materials auf der Schicht des amorphen transparenten Mine-

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ralmaterials, die auf den in Rotation befindlichen Substraten abgelagert worden ist, so daß man eine homogene Ablagerung eines transparenten Leiterbelags erhält.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt dieser Ausführungsform wird der Vorgang der Ablagerung der Zwischenschicht aus transparentem amorphem Mineralmaterial durch Messung der Dicke der Ablagerung mit Hilfe einer Quarzwaage gemessen, die im oberen Teil des Behälters für die Verdampfung und die Ablagerung der erwähnten Zwischenschicht unter Vakuum angeordnet ist.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Aspekt dieser Aus- , führungsform werden die Vorgänge der Ablagerung durch Verdampfung unter Vakuum unter einem Vakuum durchgeführt, das gleich oder besser als 10 Torr ist.

Gemäß einem noch anderen vorteilhaften Aspekt dieser Ausführungsform wird die Temperatur der Substrate, vorzugsweise während des Vorgangs der Ablagerung der Schicht aus transparentem amorphem Mineralmaterial auf 25⁰C + 1⁰C gehalten.

Außer den vorhergehenden Aspekten umfaßt die Erfindung noch andere Aspekte, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Zwischenbeläge und die zusammengesetzten Beläge, die gemäß den vorhergehenden Aspekten erhalten worden sind, wie auch die Spiegel der zweiten Oberfläche, die mit diesen zusammengesetzten Belägen versehen sind und die Objekte, die mit diesen zusammengesetzten Belägen überzogen sind.

Die Erfindung sei zu ihrem besseren Verständnis mit Hilfe der nachfolgenden zusätzlichen Beschreibung erläutert, die sich auf ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bezieht.
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Es versteht sich jedoch, daß dieses Ausführungsbeispiel nur zur Erläuterung der Erfindung gegeben ist und in keiner Weise eine Beschränkung darstellt.

BEISPIEL

Pulver aus Bi„O-., das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von,"TEFLCN¹¹FEP (80 χ ·10 /⁰C) und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Indiumoxid (~ 7 χ 10 /⁰C) liegt, wird in einem Schmelztiegel aus schwer schmelzbarem Metall, wie beispielsweise aus Wolfram, angeordnet, der seinerseits in einer Verdampfungseinrichtung unter Vakuum angeordnet ist, die das Erreichen eines Hochvakuums gestattet, welches gleich oder besser als 10 Torr ist, wie beispielsweise in einer Einrichtung vom Typ BALZERS BA 510 Automatik. Das Pulver wird durch Erhitzung verdampft, insbesondere durch Widerstandserhitzung oder mittels einer Elektronenkanone oder auch durch Hochferquenzzerstäubung. Die Substrate aus "TEFLOSI"FEP werden in einem mittleren Abstand von 40 cm von dem Schmelztiegel angeordnet, der die Verdampfungsstelle ist, und sie werden auf einem Käfig befestigt, der mit einer Geschwindigkeit von 12 Umdrehungen pro Minute in Rotation versetzt wird, und 0 zwar in der Weise, daß man eine homogene Ablagerung erhält. Die Dicke dieser Ablagerung, die vorteilhafterweise in der Größenordnung von 25 bis 50 A ist, wird mittels einer Quarzwaage kontrolliert, welche im oberen Teil der Einrichtung zur Verdampfung unter Vakuum vorgesehen ist. Das Vakuum wird mittels eines Vakuummeters kontrolliert und die

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Temperatur der Substrate wird mittels eines geeigneten Thermoelements, beispielsweise mittels eines Chromel-Alumel-Thermoelelements, kontrolliert.

Anschließend wird der Leiterbelag durch reaktive Verdampfung von Indium unter Vakuum in einer Sauerstoff atmosphäre hergestellt, so daß man Indiumoxid In^O-. in Dampf form erhält, der unter den gleichen Bedingungen, wie sie vorstehend für die Be~O_-Schicht beschrieben worden sind, mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 0,33 bis 5 A pro Sekunde abgelagert wird, um eine Schicht von 100 bis 150 A aus In~O_ auszubilden, und diese wird einem Anlassen während 8 Stunden mit 100⁰C ausgesetzt, um ihre Durchlässigkeit zu erhöhen.

Obwohl es nicht kritisch ist, ist es vorteilhaft, die Substrate aus "TEFLON¹¹FEP während des Vorgangs der Ablagerung der Schicht aus Bi₇O₃ auf einer Temperatur der Größenordnung von 25°C zu halten; trotzdem haben Temperaturen oberhalb von 25⁰C in der Größenordnung von 100⁰C oder sogar mehr, auch wenn sie keinerlei Vorteil bringen, keinerlei nachteilige Wirkung auf das Substrat.

Der auf diese Weise ausgebildete zusammengesetzte Belag wurde einer thermischen Zyklusbehandlung gemäß den von der Anmelderin eingeführten Spezifikationen unterworfen, d:h. 100 Zyklen mit +100 bis -100°C mit einer Dauer von einem Zyklus während einer Stunde.

Nachfolgend auf die thermische Zyklusbehandlung wurde der Zusammengesetze Belag gemäß der Erfindung unter dem Mikroskop untersucht: Es wurde keinerlei Spur eines Bruchs in dem transparenten Leiterbelag aus In^O., beobachtet.

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Die getesteten Proben zeigten keinerlei Verschlechterung ihrer Eigenschaften des Absorptionsvermögens für Sonnenstrahlung, nachdem sie 2500 ESH (Equivalent Sun Hours) ultravioletter Strahlung ausgesetzt worden waren : Im Ergebnis war ihr Absorptionsvermögen für Sonnenstrahlung, nachdem sie Ultraviolettstrahlung ausgesetzt worden waren, das gleiche, wie vor der Aussetzung.

Andererseits erscheinen die Parallelstreifenmuster, die man bei allen anderen Belägen aus "TEFLCN¹¹FEP beobachten kann, welche nach dem Stande der Technik vorgeschlagen worden sind, nicht mehr in dem zusammengesetzten Belag gemäß der Erfindung, und zwar wegen der Interaktion der Zwischenschicht aus Bi₂O₃ mit der Oberfläche von FEP während der Ablagerung der Zwischenschicht; die vollständige Ausschaltung von Streifenmustern, wie sie FEP inhärent sind, durch die Ablagerung der Zwischenschicht zwischen das FEP und den Leiterbelag, ist von großer praktischer Wichtigkeit wegen der Tatsache, daß diese Streifenmuster auf lange Sicht wie Stellen wirken, welche eine Verschlechterung einleiten.

In dem vorhergehenden Beispiel ist der Leiterbelag aus Indiumoxid; es ist jedoch leicht ersichtlich, daß der zusammengesetzte Belag jeden anderen geeigneten Leiterbelag entsprechend den Bedürfnissen enthalten kann, wie beispielsweise Zinnoxid, mit Zinn dotiertes Indiumcxid, Cadmiumoxid, reines oder dotiertes Cadmiumstannat, etc.

In gleicher Weise gilt das vorhergehende für Substrate aus "TEFLON¹¹FEP nach Maßgabe der spezifischen Anwendung der zusammengesetzen Beläge gemäß der Erfindung bei den Spiegeln der zweiten Oberfläche, d.h. bei den Reflektoren, welche die äußere Oberfläche der Satelliten oder Raumschiffe bilden, es ist leicht einzusehen, daß die Erfindung zu-

sammengesetzte Beläge einschließt, die andere Substrate als "TEFTiON¹¹FEP enthalten,und zwar insbesondere Substrate aus "KAPTON" , nach dem Maß, indem ihre Anwendungen, für die sie bestimmt sind, Eigenschaften eines erhöhten Absorptionsvermögens oder eine weniger große Elastizität wie diejenige des "TEFLON" FEP zulassen.

Aus dem vorhergehenden folgt weiter, daß die Erfindung in keiner Weise auf ihre Arten der Ausführung, der Realisierung und der Anwendung, welche in expliziterer Form beschrieben worden sind, beschränkt ist; sie umfaßt im Gegenteil alle Varianten, die sich für den Fachmann auf diesem Gebiet ergeben, ohne daß er weder den Rahmen noch den Bereich der vorliegenden Erfindung verläßt.

Claims

AGENCE SPATIALE EUROPEENNE 7573E Paris, Frankreich

Verbesserungen an Belägen, die geeignet sind, hohen thermischen Belastungen zu widerstehen, und insbesondere an Belägen für Satelliten und Raumschiffe» sowie Verfahren zur Herstellung dieser Beläge

PATENTANSPRÜCHE

1 . Transparenter Belag aus amorphem mineralischem Material, der dazu bestimmt ist, zwischen den für das Sicherstellen einer thermischen Kontrolle geeigneten Belag und den transparenten Leiterbelag eines Spiegels der zweiten Oberfläche oder Ähnlichem aufgebracht zu werden.
2. Zwischenbelag gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er einen Wärmeausdehnungs-10

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koeffizienten ausweist, der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Belags aus einem zur Sicherstellung der thermischen Kontrolle geeignetem Material und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des transparenten Leiterbelags liegt.
3. Zwischenbelag gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß er gegen die Wirkung von Wasser und Alkohol unempfindlich ist.
4. Zwischenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das für die Herstellung dieses Zwischenbelags verwendete Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgendes umfaßt: Bi₂O₃, SiO-, GeO-, WO₃, Ga 0 , Sb₃O₃, TeO₃, LiF, NaF und Mischungen dieser Zusammensetzungen, wobei Bi-0-, bevorzugt wird.
5. Zwischenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-

durch gekennzeichnet , daß er zwischen den Belag aus"TEFLON"f luoriertem Ethylen - Propylen (FEP) und den transparenten Leiterbelag eines Spiegels der zweiten Oberfläche oder Ähnlichem abgelagert ist.
6. Zusammengesetzter Belag für Objekte, die hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, und insbesondere für Raumsatelliten, dadurch gekennzeichnet , daß er eine erste Schicht aus Material für die thermische Kontrolle umfaßt, sowie eine Zwischenschicht aus mineralischem, amorphem, transparentem Material, welches gegen Wasser und Alkohol unempfindlich ist, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, und eine dritte Schicht oder äußere Schicht aus transparentem Leitermaterial, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des mineralischen, transparenten, amorphen Materials, welches die Zwischenschicht bildet, zwischen dem Wärmeaus-

-χ-

dehnungskoeffizienten der Materialien liegt, welche die erste und dritte Schichten des Zusammengesetzten Belags bilden .
7. Verfahren zur Herstellung eines zusaituTiengesetzten Belags: Schicht aus Material für die thermische Kontrolle / Zwischenschicht / Leiterbelag, dadurch gekennzeichnet , daß es darin besteht, unter Vakuum eine transparente Zwischenschicht aus mineralischem amorphem Material zwischen eine Schicht aus Material zur thermischen Kontrolle und einen äußeren transparenten Leiterbelag aufzubringen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß es aus folgendem besteht: Verdampfen von Pulver aus einem geeigneten mineralischen, amorphen, transparenten Material durch Erhitzung unter Vakuum; Ablagern dieses verdampften Materials unter Vakuum auf Substraten aus Material für die thermische Kontrolle, die auf einem Käfig befestigt sind, der sich mit 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute dreht und in einem geeigneten Abstand von der Quelle von verdampftem mineralischem Material ist, um eine homogene Ablagerung auf diesen Substraten zu erhalten; Verdampfen des Pulvers eines transparenten Leitermaterials durch Erhitzung unter Vakuum; und Ablagern dieses verdampften Materials auf der Schicht des mineralischen, amorphen, transparenten Materials, die auf den in Rotation befindlichen Substraten abgelagert worden ist, um eine homogene Ablagerung eines transparenten Leiterbelags zu erhalten.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorgang der Ablagerung der Zwischenschicht aus mineralischem, transparentem, amorphem Material durch Messung der Dicke der Ablagerung mit Hilfe

L q η ι η^c.

einer Quarzwaage kontrolliert wird, die im oberen Teil der Einfassung für die Verdampfung und für die Ablagerung dieser Zwischenschicht unter Vakuum angeordnet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichne t, daß die Vorgänge der Ablagerung durch Verdampfung unter Vakuum unter einem Vakuum durc
ist.

durchgeführt werden, das gleich oder besser als 10 Torr
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur der Substrate während des Vorgangs der Ablagerung der Schicht aus mineralischem, transparentem, amorphem Material auf einer Temperatur gehalten wird, die ungefähr zwischen 20 und 100⁰C liegt und vorzugsweise ungefähr 25⁰C beträgt.