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

ตัวอย่าง กระจกที่สภาพของฟิล์มที่เคลือบผิวกระจกเสื่อมสภาพ

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

หลังจากฟิล์มอลูมิเนียมลอกออกจนหมด แกะเทปกาวที่ติดขอบกระจกออก และล้างสารเคมีออกด้วยน้ำกลั่นจนหมด ให้เป่าน้ำออกจากผิวกระจกด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์ทันที ไม่ควรตั้งทิ้งไว้จนน้ำแห้งเอง เพราะจะเกิดคราบที่ผิวกระจก

รูปแสดง ตัวอย่างกระจกที่ที่ผ่านการลอกฟิล์มอลูมิเนียมและ ล้างน้ำกลั่นแล้ว 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

• ความต่างศักย์ที่จ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น โวลท์
• กระแสไฟฟ้าจ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น แอมป์
• พลังงานไฟฟ้าจ่ายให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น กิโลวัตต์
• ความถี่การจ่ายไฟฟ้าให้กับหัว magnetron หน่วยเป็น กิโลเฮิร์ท
• ความถี่ที่จ่ายให้กับมอเตอร์ที่หมุนกระจก (เพื่อกำหนดความเร็วในการเคลือบ) หน่วยเป็น เฮิร์ท
• 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