Nhà nghiên cứu khoa học quang học đưa ra phương pháp mới để đo ăng-ten vô tuyến

Joel Berkson, nghiên cứu sinh tiến sĩ năm thứ ba tại Đại học Arizona James C. Wyant, Đại học Khoa học Quang học và Đài thiên văn Steward, đã phát triển một phương pháp mới để đo chính xác bề mặt của ăng-ten vô tuyến, được sử dụng để thu và tập trung sóng vô tuyến cho thiên văn học và truyền thông vệ tinh.

Những ăng-ten hình đĩa này phải được sản xuất với độ chính xác cực cao để hoạt động tốt. Để đảm bảo độ chính xác của chúng, các kỹ sư đo bề mặt ăng-ten bằng phương pháp đo lường, một kỹ thuật áp dụng khoa học đo lường vào quy trình sản xuất, thiết bị đo đạc và hiệu chuẩn.

Berkson nói: “Mọi người luôn muốn tạo ra những ăng-ten lớn hơn, chính xác hơn cho kính viễn vọng vô tuyến và nhiều hơn thế nữa . “Nếu chúng ta không thể tìm ra những cách tốt hơn để làm cho chúng nhanh hơn và chính xác hơn, thì chi phí và thời gian cần thiết để đo từng bề mặt nhằm đảm bảo chất lượng của chúng sẽ rất cao.”

Các phương pháp hiện có để đo bề mặt cong của ăng-ten vô tuyến và gương kính thiên văn liên quan đến việc đặt các miếng dán trên ăng-ten hoặc bề mặt gương, sau đó sử dụng máy ảnh để phân tích bề mặt bằng cách nhìn vào miếng dán. Các phương pháp khác liên quan đến việc thăm dò vật lý bề mặt bằng máy đo tọa độ. Các kỹ thuật này bị giới hạn ở việc chỉ đo số lượng điểm được chỉ định bởi nhãn dán hoặc do đầu dò vật lý chạm vào; đó là một quy trình thủ công, chậm và thường tốn kém.

Để làm cho mọi thứ trở nên phức tạp hơn, đôi khi các bề mặt không xuất hiện hoàn hảo và cần được sửa chữa và đo lại, dẫn đến tốn nhiều tiền và thời gian hơn.

Phát minh của Berkson loại bỏ nhu cầu dán hoặc chạm vật lý. Phương pháp do ông phát triển sử dụng kết hợp máy chiếu laser và máy ảnh để tạo ra mô hình 3D của bề mặt. Bằng cách hiển thị hình dạng bề mặt thực tế dưới dạng mô hình máy tính, quy trình mới khắc phục một hạn chế khác của các phương pháp cũ; thay vì bị giới hạn đo hàng trăm điểm, nó cho phép đo hàng triệu điểm trên một bề mặt.

Tech Launch Arizona , văn phòng UArizona thương mại hóa các phát minh bắt nguồn từ nghiên cứu của trường đại học, đã làm việc với Berkson để thay mặt trường đại học cấp bằng sáng chế cho công nghệ này và cấp phép cho công ty khởi nghiệp của Berkson, Fringe Metrology.

Bruce Burgess , giám đốc phát triển liên doanh tại TLA cho biết:  “Thật đặc biệt bổ ích khi xem công việc của Joel, hình dung ra một cách tiếp cận để giải quyết thách thức trong thế giới thực và biến nó thành một giải pháp thương mại tao nhã . “Joel đã nhận ra nguồn tài nguyên phong phú mà TLA cung cấp cho các nhà nghiên cứu và đã nhanh chóng hợp tác với nhóm của chúng tôi.”

Berkson cho biết: “Rất nhiều hệ thống hiện có là hệ thống hộp đen và cần tùy chỉnh để trở nên hữu ích trong lĩnh vực này . “Hệ thống của chúng tôi là một hệ thống có thể dễ dàng cấu hình để đo các bề mặt có hình dạng và kích cỡ khác nhau. Bạn không thể làm điều đó với bất kỳ công nghệ hiện tại nào khác ngoài kia.”

Khi Berkson nhận ra rằng các hệ thống đo lường hiện có yêu cầu sử dụng nhãn dán để thực hiện các phép đo, ông đã được truyền cảm hứng để thực hiện một phương pháp giải quyết vấn đề nhằm đơn giản hóa quy trình.

Ông nói: “Các nhãn dán đã được sử dụng trên diện rộng và là tiêu chuẩn cũng như đáng tin cậy, nhưng khi nhu cầu về các bề mặt phức tạp và chính xác hơn tăng lên, các yêu cầu đo lường cũng tăng theo. Các phương pháp hiện tại không tốt như mọi người muốn và cần phải có khả năng thúc đẩy các hệ thống này.”

Làm việc với người đồng phát minh của mình, Justin Hyatt, một cộng tác viên nghiên cứu cao cấp tại Đài quan sát Steward, Berskon bắt đầu phát triển phát minh với sự tài trợ của Quỹ Khoa học Quốc gia để thúc đẩy các phương pháp sản xuất kính viễn vọng vô tuyến hiện tại. Anh ấy đã kết nối với nhóm thương mại hóa TLA, nhóm đã làm việc với anh ấy để phát triển tài sản trí tuệ cho sáng chế. Berkson sau đó thành lập Fringe Metrology, cấp phép phát minh từ UArizona và bắt đầu xây dựng một doanh nghiệp xung quanh nó.

Công ty khởi nghiệp đang phát triển các hệ thống chuyên dụng cho nhiều ứng dụng đo lường bề mặt nhưng ban đầu sẽ tập trung vào các phép đo tỉ mỉ cần thiết để sản xuất các tấm kính viễn vọng vô tuyến.

Berkson cho biết: “Các kính viễn vọng vô tuyến giống như cái bạn thấy trong phim ‘Contact’ rất chính xác và đắt tiền để sản xuất, và chúng cần được tạo hình hoàn hảo để hoạt động chính xác . “Ban đầu, công ty sẽ tập trung vào những khách hàng có giá trị cao này để phát triển sản phẩm đầu tiên đưa ra thị trường.”

Khi Berkson tập trung vào việc phát triển doanh nghiệp của mình, ông hy vọng công nghệ này có thể đưa ra giải pháp cho những hạn chế hiện tại trong sản xuất kính viễn vọng vô tuyến và đóng góp vào sự phát triển của ngành. “ Cuối cùng, ” anh ấy nói, “Tôi muốn thấy các hệ thống đo lường nhanh hơn, rẻ hơn, chất lượng cao hơn trong mọi phòng thí nghiệm.”

Để biết thêm thông tin: www.arizona.edu