Assemblage et contrôle du prototype CRAL .1 Processus d’assemblage

4.2.1.1 Miroir découpeur

Le miroir découpeur du prototype CRAL est composé d’un empilement de 11 slices. Un cube de référence dont la géométrie a été contrôlée [14] sert de support aux slices. Le support mécanique utile pendant l’adhérence est constitué de trois tiges amovibles en acier rectifié. Deux tiges sont placées sur la surface arrière de référence de la slice et la dernière sur sa surface latérale.

Le processus d’assemblage est le suivant (Figure 3- 13):

• Nettoyage de la slice n°i et du cube de référence en classe 100,

• Adhésion de la slice n°i sur le cube de référence à l’aide du support mécanique avec les trois tiges,

• La slice adhérée au cube est enlevée du support d’assemblage,

• Contrôle à l’interféromètre de la face arrière et de la face supérieure de la slice adhérée sur le cube,

• Si le résultat est dans les spécifications, on réitère le processus pour la slice n°i+1, sinon on désadhère la slice n°i avec une lame de rasoir et on recommence le processus. En pratique, pour les mesures interférométriques, nous avons validé l’adhérence moléculaire dès lors que le nombre de franges était inférieur à 20 ce qui correspond à un angle de 1 minute d’arc.

Figure 3- 13 : Processus d’assemblage du miroir découpeur du prototype CRAL

4.2.1.2 Miroirs pupille

Un peigne métallique rétractable après assemblage est utilisé comme référence en position et orientation des miroirs pupille individuels lors de l’adhérence moléculaire sur un barreau de Zérodur placé sur le coté. A l’aide de la machine tridimensionnelle, le peigne a été contrôlé conforme aux spécifications de perpendicularité et d’espacement des dents [15]. Le processus d’assemblage est le suivant (Figure 3- 14) :

• Nettoyage du barreau de Zérodur, des miroirs pupille et du peigne métallique, • Placement des optiques dans le peigne sur un support d’assemblage,

• Une fois que tous les miroirs pupille sont positionnés, ils sont adhérés ou collés sur le barreau de Zérodur (§ 4.2.2.2).

Contrairement aux slices, aucun contrôle à l’interféromètre n’a été effectué pendant l’assemblage car nous n’avons pas accès aux surfaces d’appui.

Figure 3- 14 : Processus d’assemblage des miroirs pupille

4.2.2 Processus de contrôle

4.2.2.1 Miroir découpeur du prototype CRAL

Le miroir découpeur est mesuré au profilomètre afin de mesurer le rayon de courbure et les angles relatifs des tilts des slices [19], puisqu’ils n’ont pas pu être vérifié individuellement. Au terme de ces mesures, on constate que les angles θx et θy de toutes les slices ne sont pas conforme avec la spécification théorique de 30’’, mais conforme avec le critère de succès que nous nous étions fixés en pratique (1 minute d’arc) pour la fabrication et l’assemblage d’un premier prototype découpeur d’images. Deux erreurs majeures de tilt se distinguent : une autour de l’axe y pour la slice n°16 de 8 minutes d’arc et une autour de l’axe x pour la slice n°22 de 1.7 minutes d’arc. En contrôlant au profilomètre les faces arrière et latérale du miroir découpeur, on s’aperçoit que la slice n°16 est mal assemblée. Suite à une erreur d’interprétation de l’interférogramme des faces arrière lors de l’adhérence moléculaire, le mauvais positionnement de la slice n°16 n’a pu être détecté. Sur les interférogrammes de la face supérieure, on observe une déformation progressive de la surface avec un maximum de 2λ/3 PTV pour la onzième slice (pour une spécification de λ/2 PTV à λ=0.633 µm). Pour un empilage supérieur à 10 slices, il faudrait donc repolir la dernière slice adhérée. De plus, on observe une perte d’adhérence dans les coins opposés à la face active des slices. Ceci est dû à un stress trop important du cube par rapport à la pile de slices. Les résultats de ces tests sont présentés sur la Figure 3- 15.

Figure 3- 15 : A gauche : Profil de la face active du miroir découpeur. Au milieu : Profil de la face arrière. A droite : Visualisation de la désadhérence des slices.

4.2.2.2 Miroirs pupille du prototype CRAL

Après assemblage par adhérence moléculaire, la barrette de miroirs pupille a été contrôlée au profilomètre afin de mesurer les tilts [21]. A l’issue de cet assemblage, des erreurs de fabrication des miroirs pupille individuels de l’ordre de 2 minutes d’arc RMS (soit 4 fois la spécification) ont été visualisés suivant θx. De plus, les erreurs angulaires suivant θy mettent en évidence des défauts non répétables de l’ordre de 20 minutes d’arc RMS (soit 40 fois la spécification). Les dents du peigne n’ont pas joué leur rôle de face d’appui pour le miroir pupille au moment de l’adhérence moléculaire qui est difficilement contrôlable dès lors qu’on l’applique à une petite surface d’adhérence (3×11 mm).

Etant donné la mauvaise qualité de l’assemblage par adhésion moléculaire, un deuxième assemblage a été effectué. Les miroirs pupille sont collés sur le barreau de Zérodur, toujours à l’aide du peigne. Après traitement des données du profilomètre du nouvel assemblage (Figure 3- 16), on peut conclure que ce procédé par collage améliore d’un facteur 7 les erreurs angulaires constatées suivant θy. Elles sont de l’ordre de 3 minutes d’arc RMS, et 11 minutes d’arc PTV. Les erreurs angulaires constatées suivant θx restent du même ordre qu’avec la méthode d’adhérence moléculaire (environ 3 minutes d’arc RMS, et 8 minutes d’arc PTV). De plus, il n’est pas possible d’évaluer précisément la part des erreurs angulaires suivant θy qui est liée à la fabrication du peigne. Tout au plus peut-on estimer qu’elle est au pire du même ordre de grandeur que les erreurs de fabrication des miroirs pupille individuels.

4.3 Assemblage et contrôle du prototype ESA