Angesichts der Problematik, dass bei der Verteilung des Ebenheitsfehlers der Hauptfokalfläche eines 4×4 zusammengesetzten Detektors unter Niedertemperaturbedingungen die Berechnung der Temperatur- und Schwerkraftverformungen als separate Komponenten und die Analyse einer einzigen Haltung den tatsächlichen Betriebszustand nicht realistisch widerspiegeln, wird eine Methode zur Verteilung des Ebenheitsfehlers unter mehreren Haltungen bei Niedertemperatur basierend auf einer thermo-strukturellen Kopplungsanalyse vorgeschlagen. Ein Finite-Elemente-Modell, das den Detektor, die zusammengesetzte Substratbasis, Unterlagen und die Stützstruktur umfasst, wurde erstellt. Zunächst wurde eine stationäre Wärmeleitung berechnet und das Temperaturfeld auf das Strukturmodell abgebildet; danach wurden unter gekoppelten thermo-mechanischen Bedingungen bei Niedertemperatur nacheinander Schwerelasten bei 0°, 30°, 45°, 60° und 90° aufgebracht, die normalen Verschiebungen der Hauptfokalflächenknoten extrahiert und nach Entfernen der besten Anpassungsebene der Peak-to-Valley-Wert (PV) berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die PV-Werte der Hauptfokalfläche bei den fünf Haltungen 4,771, 5,182, 7,962, 6,100 und 8,099 μm betragen, wobei der Maximalwert bei der 90°-Haltung auftritt, was eine Steigerung von 69,7 % gegenüber der 0°-Haltung darstellt, und die Haltungen 45° und 90° die Hauptkontrollhaltungen sind. Basierend auf den Ergebnissen der gekoppelten Niedertemperatur-Multi-Posen-Analyse wurde ein Gesamtwert der Ebenheitsfehlverteilung der Hauptfokalfläche von 38,7 μm ermittelt. Diese Methode ermöglicht eine genauere Charakterisierung der Ebenheitsänderung der Hauptfokalfläche unter Niedertemperaturdienstbedingungen und vermeidet Fehlerverzerrungen, die durch unabhängige Addition der Temperatur- und Schwerkraftkomponenten entstehen, und kann als Grundlage für das Design, die Montagekontrolle und die Bestimmung der technischen Reserven der zusammengesetzten Fokalflächenstruktur bei Niedertemperatur dienen.

zusammengesetzter Detektor; Fokusflächen-Ebenheit; thermo-mechanische Kopplung bei Niedertemperatur; Fehlerverteilung; Finite-Elemente-Analyse