【安捷伦】“胖五”冲天了，有一项用在航天领域的超牛技术你可能还不了解！

12 月 27 日，长征五号遥三运载火箭在文昌航天发射场发射升空，标志着我国航天技术再上新的台阶。

航天及空间观测领域是“高、精、尖”光学技术应用最为广泛、深入的领域。遥感技术、激光技术、空间望远镜等技术或设备对高精度光学元件有着旺盛的需求，传统研磨或抛光技术很难满足高精度光学元件的制作要求，而磁流变抛光技术（MRF）很好地解决了这一需求。

MRF 技术被认为是近年来光学加工领域创新技术之一，通常通过数控技术，利用磁场控制含有磁性颗粒的研磨粉浆，对光学元件进行精密抛光处理，达到更高的加工精度及光学元件表面质量。

图 1. 磁流变抛光技术示意图

航天技术转民用

如今，这种先进的抛光技术应用到了 5800/5900 ICP-OES 自由曲面光学系统（FreeForm）的制作过程中。采用先进的磁流变抛光技术，经过 37 道工序加工制作而成了的自由曲面准直镜，加工精度达到了纳米级别，独一无二的曲面大大提升了 ICP-OES 的检测性能。

ICP-OES 中的准直镜起着非常关键的作用：来自于狭缝的点光源非平行光，准直镜的作用就是将其反射并准直为平行光，最终到达光栅分光。如果没有来自准直镜的平行光线，光栅无法准确地进行波长分光。

每一波长的光进入光学系统，都会有微小的路径差异。因此，每一波长的光都需要独特的准直镜角度才可获得准确的聚焦。如果仅仅采用单一曲面的聚焦镜来同时反射光源光线，就会产生像差，从而导致分辨率差、峰形差以及检出限差等一系列偏差。每一波长的光经过光栅和棱镜组件的色散后，会产生一定的偏移，并反射到聚焦镜的不同区域。

5800/5900 ICP-OES 系统的核心创新点 “FreeForm”，其特殊的表面曲率极大程度上消除了像散和聚焦的边缘效应，获得更低检出限，以及更卓越的分辨率。

高精度的表面设计及精确控制的加工技术，让自由曲面最佳地匹配每一波长所需的准直形状。其反射到聚焦镜的光学影像并不是仅仅是中心聚焦，而是可根据不同波段的需求，更加准确地聚焦到检测器，从而消除了像散等边缘效应。

图 4. 自由曲面准直镜与最佳拟合球面半径的偏差低至 2.5 nm

由于肉眼无法看到曲率，这面镜子看起来就像球面镜，但是其中微小的变化对多色仪的性能产生了巨大的影响。

图 5. 有 FreeForm（左）和无 FreeForm（右）的效果对比

所有的多色仪都有光学像散以及检测器边缘效应的问题，但是 FreeForm 极大地消除了这种情况。通过 FreeFrom 准直镜，光线集中在更小的区域，从而提高了分辨率，改善了检出限，让光室进一步小型化，也令 ICP-OES 技术发展到了新的高度。

图 6. Agilent 5800 ICP-OES 系统

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1. Agilent 5800 ICP-OES 仪器

    https://www.agilent.com/zh-cn/products/icp-oes/icp-oes-instruments/5800-icp-oes-instrument

2. 璀璀璨星空，飞天逐梦 —— 安捷伦 ICP-OES 助力航天材料测试标准

   https://www.agilent.com/zh-cn/icp-oes

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