กล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้ง ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา หรือ หอดูดาวแห่งชาติตั้งอยู่บริเวณอุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียงใหม่ เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจก 2.4 เมตร ใหญ่ที่สุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผิวกระจกเคลือบด้วยฟิล์มบางอลูมิเนียม มีคุณสมบัติในการสะท้อนแสงได้ดี ทำให้สามารถบันทึกภาพวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ในระยะไกลมากๆ และมีความสว่างน้อยได้ดี เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งฟิล์มบางอลูมิเนียมที่เคลือบอยู่บริเวณผิวกระจกจะค่อยๆ เสื่อมสภาพลง ทำให้ประสิทธิภาพการสะท้อนแสงของกระจกลดลง ส่งผลให้ภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์มีคุณภาพลดลงไปด้วย จึงจำเป็นต้องมีกระบวนการลอกฟิล์มอลูมิเนียมเก่าออกและทำการเคลือบใหม่ (เรียกกระบวนการนี้ว่า Re-Aluminization) อย่างน้อยทุกๆ 2 ปี เพื่อให้คงประสิทธิภาพในการสะท้อนแสงได้ดี

          แต่เนื่องจากในประเทศไทยไม่มีเครื่องเคลือบกระจกที่จะสามารถรองรับกระจกขนาดใหญ่ถึง 2.4 เมตร และหากสั่งซื้อจากต่างประเทศจะมีราคาไม่ต่ำกว่า 35 ล้านบาท ทางสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)  และสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)  จึงร่วมกันออกแบบและพัฒนาระบบเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์สำหรับหอดูดาวแห่งชาติขึ้น เพื่อผลิตเครื่องเคลือบกระจกขนาดใหญ่ที่มีเทคโนโลยีการเคลือบกระจกที่ทันสมัยและคุณภาพดีทัดเทียมกับการนำเข้าจากต่างประเทศและจะเป็นเครื่องเคลือบกระจกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ นอกจะใช้เคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์หอดูดาวแห่งชาติแล้ว ยังสามารถนำมาให้บริการเคลือบกระจกสะท้อนแสงของกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดเล็กกว่า 2.4 เมตร ที่มีอยู่สถาบันการศึกษาและหน่วยงานต่าง ๆ ได้ด้วย

          เครื่องเคลือบกระจกนี้สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบางได้ในระดับนาโนเมตรถึงไมโครเมตรโดยมีความเรียบสม่ำเสมอ เพื่อให้มีสมบัติการสะท้อนแสงที่ดีตามหลักทัศนศาสตร์ (ตามทฤษฏี การสะท้อนแสงของฟิล์มบางอลูมิเนียมเท่ากับ 90 เปอร์เซนต์) 

กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจก 2.4 เมตร

หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา ตั้งอยู่บริเวณ กม.ที่ 44.4 อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์

กระบวนการล้างและเคลือบฟิล์มบนผิวกระจก

ขั้นตอนที่ 1 :  การลอกฟิล์มเก่าและทำความสะอาดผิวกระจก

กระจกจะถูกยกไปวางบนอ่างล้างกระจกเพื่อทำการลอกฟิล์มอลูมิเนียมที่เสื่อมสภาพออกให้หมดด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (NaOH) ซี่งกระบวนการล้างเป็นดังนี้

ตัวอย่างกระจกที่สภาพของฟิล์มที่เคลือบผิวกระจกเสื่อมสภาพ

ให้ติดเทปกาวที่ขอบกระจกทั้งขอบนอกและใน ก่อนที่จะใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (NaOH) ค่อยๆเทลงบนผิวกระจก ตั้งทิ้งไว้ประมาณ 1 - 2 นาที จะสังเกตเห็นสารละลายทำปฏิกิริยากับฟิล์มอลูมิเนียม จะเห็นฟิล์มถูกลอกออกอย่างช้าๆ รอจนฟิล์มลอกออกจนหมด

หลังจากฟิล์มอลูมิเนียมลอกออกจนหมด แกะเทปกาวที่ติดขอบกระจกออก และล้างสารเคมีออกด้วยน้ำกลั่นจนหมด ให้เป่าน้ำออกจากผิวกระจกด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์ทันที ไม่ควรตั้งทิ้งไว้จนน้ำแห้งเอง เพราะจะเกิดคราบที่ผิวกระจก

รูปแสดง ตัวอย่างกระจกที่ที่ผ่านการลอกฟิล์มอลูมิเนียมและล้างน้ำกลั่นแล้ว ก่อนที่จะเป่าให้แห้งด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์

หลังจากกระจกแห้งแล้วให้ทำความสะอาดผิวกระจก โดยใช้สารขัดผิวกระจกหยดลงบนกระจก จากนั้นให้เกลี่ยสารจนทั่วกระจก ตั้งทิ้งไว้ประมาณ 3 - 4 นาที จะสังเกตเห็นน้ำยาที่เกลี่ยไว้แห้งจนเป็นคราบสีขาว ก่อนที่จะเช็ดออกด้วยผ้าสะอาด

รูปแสดง การใช้สารขัดผิวกระจกและสภาพภายหลังการใช้สารขัดผิวกระจก

ภายหลังจากลอกฟิล์มผิวกระจกและทำความสะอาดเป็นที่เรียบร้อยแล้ว จึงยกกระจกวางบนฝาล่างของห้องเคลือบกระจก ก่อนที่จะนำฝาล่างไปประกบกับฝาบนแล้วทำการยกฝาล่างให้ประกบกับฝาบนด้วยระบบไฮดรอลิก

รูปแสดง ตัวอย่างกระจกติดตั้งบนฝาล่างของห้องเคลือบกระจก ก่อนถูกยกด้วยระบบไฮดรอลิกเพื่อประกบกับฝาบน

ขั้นตอนที่ 2 : การเคลือบกระจก

เริ่มจากการดูดอากาศภายในห้องเคลือบกลายเป็นสุญญากาศ โดยอาศัยปั๊มดูดอากาศ 2 ตัวหลักคือ โรตารี่ปั๊ม และ เทอร์โบปั๊ม โดยปั๊มทั้งสองตัวจะช่วยกันการดูดอากาศจนทำให้ห้องเคลือบมีค่าแรงดันต่ำกว่า 1x10e^-5 torr ซึ่งถือเป็นสภาวะที่สามารถเริ่มทำการเคลือบกระจกได้ จากนั้นจึงทำปรับค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าและความถี่ที่เหมาะสมให้กับหัว magnetron รวมทั้งปรับปริมาณอากาศและแก๊สอาร์กอนให้เหมาะสม เพื่อทำให้เกิดสภาวะที่อลูมิเนียมสามารถแตกตัวเป็นอิออน จากนั้นจึงเริ่มทำการเคลือบกระจกได้ โดยค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญที่ใช้ในการเคลือบฟิล์มผิวกระจกเป็นดังนี้

1. ความต่างศักย์ที่จ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น โวลท์
2. กระแสไฟฟ้าจ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น แอมป์
3. พลังงานไฟฟ้าจ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น กิโลวัตต์
4. ความถี่การจ่ายไฟฟ้าให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น กิโลเฮิร์ท
5. ความถี่ที่จ่ายให้กับมอเตอร์ที่หมุนกระจก (เพื่อกำหนดความเร็วในการเคลือบ) หน่วยเป็น เฮิร์ท
6. ปริมาณแก๊สอาร์กอนที่ป้อนเข้าสู่ห้องเคลือบ หน่วยเป็น sccm

รูปแสดง ระหว่างการเคลือบฟิล์มบนผิวกระจกภายในห้องเคลือบผ่านกล้องวงจรปิด (ซ้าย) และ ลักษณะผิวกระจกที่อยู่ระหว่างการเคลือบมองผ่านช่อง View port (ขวา)

รูปแสดง เปรียบเทียบลักษณะกระจกก่อนการล้างและเคลือบฟิล์มอลูมิเนียม (ซ้าย) และภายหลังการล้างและเคลือบฟิล์มอลูมิเนียม (ขวา)

ขั้นตอนที่ 3 : การวัดประสิทธิภาพการสะท้อนแสง

  ภายหลังจากเคลือบฟิล์มเสร็จและนำออกมาจากห้องเคลือบแล้ว นำกระจกไปวัดประสิทธิภาพการสะท้อนแสง ซึ่งผลของการวัดค่าการสะท้อนแสงของกระจกตัวอย่าง ได้ค่าเฉลี่ย 88% (ตามทฤษฏี การสะท้อนแสงของฟิล์มบางอลูมิเนียมมีค่าประมาณ 90 เปอร์เซนต์) 

รูปแสดง การวัดประสิทธิภาพการสะท้อนแสง

ลักษณะของเครื่องเคลือบกระจก

• เป็นเครื่องเคลือบกระจกระบบสูญญากาศที่ใช้เทคนิค Sputtering ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในการเคลือบผิววัตถุ โดยสามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบางและมีความเรียบสม่ำเสมอ ความหนาของฟิล์มบางสามารถควบคุมได้ในระดับนาโนเมตร ถึง ระดับไมโครเมตร โดยมีค่าความเรียบดีมาก
• สามารถนำไปประยุกต์ในการเคลือบโลหะอื่นๆ ในงานอุตสาหกรรมได้ เช่น การเคลือบทองคำ ทองแดง สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น
• ความเร็วในการเคลือบครบ 1 กระบวนการ ใช้เวลาเพียง 3 ชั่วโมง ถึงแม้ว่าห้องเคลือบจะมีขนาดใหญ่มากก็ตาม

งบประมาณ

- ผลิตขึ้นเองด้วยงบประมาณ 14 ล้านบาท หากนำเข้าราคาจะมีราคาสูงถึง 35 ล้านบาท