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 Cassegrain Sekundärspiegel / Herstellung + Prüfung

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Ü B E R S I C H T    
AndiL Erstellt am: 01.11.2017 : 09:16:54 Uhr
Hallo Forengemeinde,

an dieser Stelle möchte ich meine Erfahrungen zur Herstellung eines hyperbolisch konvexen Cassegrain Sekundärspiegels dokumentieren. Zur besseren Übersicht werde ich die wesentlichen Schritte in separaten Beiträgen gliedern.
Momentan bin ich am Hyperbolisieren und habe dazu Fragen, die speziell meinen Prüfaufbau und die Auswertung mit openFringe betreffen. Doch dazu später mehr.

Zur Vorgeschichte meines Projektes, ein wechselweise als Newton und Cassegrain betriebenes Teleskop, kann hier nachgelesen werden:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=168955

Der Hauptspiegel ist bereits fertig und das Teleskop in Newton-Konfiguration ist in Betrieb:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=192642

Für den Cassegrain Sekundärspiegel gelten folgende Zielwerte:

Krümmungsradius: 704.1mm
Konische Konstante: -2.7
Durchmesser (Ausleuchtung Feldmitte): 64mm
Durchmesser (Ausleuchtung Feldrand): 72mm

Für diesen Krümmungsradius standen mir leihweise zwei Mustergläser (konvex und konkav) aus der optischen Industrie zur Verfügung, leider mit einem etwas zu kleinen Durchmesser. Deshalb habe ich ein eigenes konkaves Probeglas aus dem Schleiftool gefertigt.

Gestartet habe ich mit folgenden Materialien:

Spiegelrohling: Borofloat33, Durchmesser 80mm, Dicke 13mm
Schleiftool und späteres Probeglas: BK7, Durchmesser 88mm, Dicke 13mm
Poliertools: Diverse Glasscheiben aus der Restebox

Der Spiegelrohling hat einen etwas größeren Durchmesser als nötig. Somit kann der problematische Randbereich ignoriert werden. Aus dem gleichen Grund ist das Probeglas wiederum etwas größer als der Spiegel. Der Größenunterschied der beiden Scheiben war im ganzen Schleifprozess unproblematisch.

Viele Grüße,
Andreas
D I E    15   L E T Z T E N    A N T W O R T E N    (Neue zuerst)
AndiL Erstellt am: 10.05.2018 : 23:04:20 Uhr
Hallo Kurt,

gute Idee mit dem Fenster. Zuvor hatte ich mit belichteten SW-Filmstreifen experimentiert. Das hat ganz gut funktioniert, das Fenster ist aber komfortabler.

Zitat:
dieses Fenster ist meine Idee. Es funktioniert offensichtlich als PDI-Filter.

Wie meinst das mit PDI-Filter? Das Fenster ist doch ein anderes Konzept als die Pinholes und PDI Interferogramme. Der Lyot-Test beruht doch auf dem Phasenkontrast.

Da mein Spiegel fertig und kein weiterer Selbstschliff geplant ist, habe ich erst mal keinen Bedarf an weiteren Plättchen. Danke.

Viele Grüße,
Andreas
Kurt Erstellt am: 09.05.2018 : 23:08:30 Uhr
Hallo Andreas,
Zitat:
In anderen Beiträgen wurde diskutiert, dass dieses Fenster auf dem PDI-Plättchen überflüssig ist. Meines Erachtens ist es das nicht.


dieses Fenster ist meine Idee. Es funktioniert offensichtlich als PDI-Filter. Inzwischen hab ich aber wesentlich bessere PDI- Filter von Alois und auch selbstgestrickte. Falls du damit spielen möchtest bitte PM an mich.

Gruß Kurt
AndiL Erstellt am: 09.05.2018 : 13:01:49 Uhr
Hallo zusammen,

es ist vollbracht, der Sekundärspiegel ist beschichtet. Das "First-Light" gab es gestern, sieht alles sehr gut aus. Die Justage klappt auch ganz gut.

Bevor ich den Spiegel zum Beschichten gegeben habe, konnte ich noch einen Lyot-Test von der Rückseite her machen. Setup war der Foucaulttester mit relativ weit geöffnetem Spalt und das PDI-Plättchen von Michael. Der Spalt wird dann knapp neben das Fenster auf dem Plättchen abgebildet. Die Anordnung funktioniert gut.

Zur besseren Bilderfassung habe ich direkt hinter dem Plättchen ein kleines 4x-Fernrohr angebracht. So lässt sich die Struktur der Spiegeloberfläche besser aufgelöst fotografieren. Allerdings passt dann der Spiegel nicht ganz auf das Bild. Ich zeige hier die linke und rechte Seite des Spiegels. Die hellen Kratzer und Punkte stammen von der Rückseite, die helle Reflexion ist von der Spiegelmitte.




In anderen Beiträgen wurde diskutiert, dass dieses Fenster auf dem PDI-Plättchen überflüssig ist. Meines Erachtens ist es das nicht.

Viele Grüße,
Andreas
AndiL Erstellt am: 20.03.2018 : 12:35:30 Uhr
Hallo Michael,

Zitat:
Eigentlich müssten diese Daten irrelevant sein, weil sie nur für "Artificial Null" benötigt werden.

Stimmt, wenn ich keine "Artificial Null" abziehe, kann ich für ROC und Conic beliebige Werte nehmen. Egal was ich hier eingebe, Wavefront und Strehlwert ändern sich nicht.


Hier ist das Ereignis aus einer Mittelung von 5 Interferogrammen:




Aufgrund der schwierigen Bedingungen durch den unverspeigelten Sekundärspiegel war eine Justierung des Cassegrains direkt vor der Messung nicht möglich. Deshalb sind in der Auswertung Koma und Astigmatismus deaktiviert, da diese über den Sekundärspiegel bzw. Hauptspiegel wegjustiert werden können.
Anmerkung: Die Justage des Astigmatismus ist etwas ungewöhnlich, aber bei Cassegrainsystemen mit zwei asphärischen Spiegeln möglich, wenn es sich um Feld-Astigmatismus aufgrund Verkippungen und Dezentrierungen handelt. Dieses Verhalten habe ich schon bei meinen Sterntests festgestellt. Alois hat dies bestätigt und eine Anleitung für diese Justage gegeben.

Eine exakte Ausrichtung auf den 12" Planspiegel war sehr schwierig. So kommt es, dass nicht die gesamte 12" Cassegrainoptik erfasst wurde. In den Interferogrammen ist die Abschattung durch den Sekundärspiegel etwa 10% außermittig nach rechts oben versetzt. Das bedeutet, dass rechts oben ein Teil der Optik fehlt. OpenFringe weiß dies natürlich nicht und setzt die Obstruktion einfach mittig zum Rand. Ich werde bei einer neuen Auswertung versuchen, die Auswerteellipse an der Sekundärsiegel-Abschattung auszurichten und nicht am Rand des Interferogramms.

Als auffälliger Restfehler ist ein Trefoil zu sehen. Die Ursache ist mir unklar. Bei der Messung liegt der Tubus und der Hauptspiegel hängt nur noch in der zentralen Bohrung, liegt also nicht mehr auf der Rückseite auf. Der Sekundärspiegel ist weiterhin mit drei Powerstrips festgeklebt. Diese sind soft und sollten den Spiegel nicht verziehen. Im Sterntest habe ich nichts von einer dreieckigen Verformung gesehen. Könnte es sein, dass der Trefoil vom Planspiegel stammt? Vielleicht weiß Alois dazu mehr.

Aktiviere ich nur die sphärischen Terme erhalte ich einen Strehl von 99%. Wie schon von Vorrednern bemerkt, sollte ein sphärischer Restfehler kein Thema mehr sein.

Viele Grüße
Andreas
mkoch Erstellt am: 20.03.2018 : 09:22:21 Uhr
Hallo Andreas,

Zitat:
Original erstellt von: AndiL
ROC und Conic sind mir unklar.



Eigentlich müssten diese Daten irrelevant sein, weil sie nur für "Artificial Null" benötigt werden. Du kannst ja mal verschiedene Werte eintragen und es dürfte sich nichts am Ergebnis ändern.

Gruß
Michael
AndiL Erstellt am: 19.03.2018 : 23:52:35 Uhr
Hallo Leute,

ich hatte in der Zwischenzeit die Gelegenheit, den Cassegrain bei Alois mittels Bath-Interferometer in Autokollimation gegen einen Planspiegel zu messen. Hierfür ein großes Dankeschön an Alois.

Die Messung stellte sich als nicht ganz einfach heraus, da der Sekundärspiegel unbeschichtet war. In Autokollimation muss das Licht auch noch zweimal über den Spiegel. Entsprechend schwach war das Interferogramm. Zudem gab es Überlagerungen anderer Interferenzen und starke Reflexe von der plan-polierten Rückseite des Sekundärspiegels.

Immerhin konnten wir ein paar Interferogramme aufnehmen mit wenigen Streifen tilt. Zuerst war ich mit der Bildbearbeitung der Interferogramme in Photoshop beschäftigt, ehe es an die Auswertung mit der Streifenmethode in OpenFringe ging.

Bevor ich Ergebnisse zeige, möchte ich sicher sein, ob die Spiegel-/Testparameter so stimmen:



Durchmesser und Obstruktion sind klar.
Double Pass wegen Messung in Autokollimation.
ROC und Conic sind mir unklar. Eigentlich müsste hier der Planspiegel stehen, weil ich diesen quasi prüfe, wobei das Teleskop nur als Kollimator dient. Ich habe trotzdem mal die doppelte Brennweite des Teleskops benutzt. ROC kann ich im Prinzip beliebig wählen, bis auf die jetzt unwichtige "best conic" ändert es am Ergebnis nichts.

Viele Grüße,
Andreas
rainer-l Erstellt am: 28.02.2018 : 23:17:53 Uhr
Hallo Andreas

Für den Strehl mit Obstruktion nehme ich gern die Tafel 10-1 von Suiter "Star Testing Astronomical Telescopes" .
Diese Tafel gibt den EER(1) für verschiedene Obstruction und SA Kombinationen an .
Beim EER (der Hinweis stammt von Cleo (Holger)) wird auch der Lichtverlust durch die Obstruktion berücksichtigt . Zum Umrechnen auf Strehl muß man die Suiter Tabellenwerte nur noch durch (1- Obstruktion^2) teilen . Bei 0,26% OB und 1/8 wave SA , Tabellenwert EER 0,83 ergibt sich ein kombinierter Strehl aus OB und SA von 0,89 .
Das bei einen Cassegrain , da wäre ich schon ein wenig stolz darauf .

viele Grüße Rainer

AndiL Erstellt am: 28.02.2018 : 13:11:03 Uhr
Hallo Guntram,

Zitat:
Hast du die Sterntestbilder durch ein Farbfilter gemacht?

Nein. Die Kamera war eine DMK ohne Filter, ohne Barlow. Farbfehler können keine auftreten, es ist ein reines Spiegelsystem. Allerdings könnte ein Rotfilter für ein ruhigeres Bild helfen.

Zitat:
Die nicht-mittige Lage des Sekundärspiegelschattens ist eigenartig. So viel ich weiß, müsste der Sekundärspiegelschatten im klassischen Cassegrain bei korrekter Herstellung exakt zentrisch liegen. Ich kenne einen Fall eines 300mm Cassegrain, bei dem das schief stehende Blendrohr den Lichtkonus ein wenig vignettiert hat, und deswegen eine Dezentrierung des Sekundärspiegels vorgetäuscht hat. Bei deinem Instrument fehlt ja noch das Blendrohr, deshalb scheidet diese Fehlerquelle aus.

Ich denke es ist einfach noch nicht perfekt justiert. Da muss man auch sehr feinfühlig vorgehen. Man kennt das ja vom SC und vereinfachend kommen dort nur sphärische Flächen vor.
Das lange Blendrohr am Hauptspiegel fehlt noch, am Sekundärspiegel habe ich mittlerweile ein kurzes Blendrohr dran. Dieses sichert auch den Spiegel vor dem Herausfallen.

Zitat:
Sitzt der Sekundärspiegel vom Okularauszug aus gesehen exakt zentrisch?


Nicht unbedingt, das ist noch eine Schwachstelle. Momentan fehlt mir ein Justierlaser um das zu überprüfen. Die Klebung des Spiegels und die Zentrierung der Spinne könnten wenige mm ausmachen. Das könnte auch der Grund für die lange Justage am Stern sein. Durch Kippung des Sekundärspiegels mittels Justierschrauben führe ich auch eine Dezentrierung ein, denn der Kipppunkt liegt nicht auf dem Scheitel der Spiegelfläche.

Zitat:
Sitzt der HS bezogen auf das Okularauszugsrohr exakt zentrisch?

Das müsste gut stimmen, es ist alles an der Hauptspiegelzelle ausgerichtet. Vielleicht sind mechanische Toleranzen <1mm noch im Spiel.

Gruß,
Andreas
AndiL Erstellt am: 28.02.2018 : 12:51:59 Uhr
Hallo Rainer,

Zitat:
Zunächst , ist das nicht zu viel Defokus bei deinen Sterntestbildern ?

Ich weiß, es ist viel Defokus. Für Fotos nahe am Fokus hätte ich gerne besseres Seeing gehabt.

Zitat:
Wenn ich das mit den Bildern bei Suiter vergleiche würde ich sagen SA + 1/8 wave .

Wenn ich richtig liege, würde das 94% Strehl bedeuten. Damit könnte ich leben.

Zitat:
Bei f 20 ist Ronchi danach schon ok , bei f 4,5 nicht .

Mein Cassegrain hat f/18. Ich habe sogar ein Ronchi-Okular, habe daran gar nicht gedacht.

Gruß,
Andreas
Guntram Erstellt am: 28.02.2018 : 10:38:09 Uhr
Hallo Andreas.

Die Sterntestbilder sehen gut aus. Allenfalls ganz wenig Überkorrektur, und vielleicht ein Hauch Koma.
Hast du die Sterntestbilder durch ein Farbfilter gemacht? Eventuell kann man mit einem Farbfilter (Grün Bandpass, Orange) die Erkennbarkeit von Defekten in den Sterntest-Bildern noch verbessern.

Die nicht-mittige Lage des Sekundärspiegelschattens ist eigenartig. So viel ich weiß, müsste der Sekundärspiegelschatten im klassischen Cassegrain bei korrekter Herstellung exakt zentrisch liegen. Ich kenne einen Fall eines 300mm Cassegrain, bei dem das schief stehende Blendrohr den Lichtkonus ein wenig vignettiert hat, und deswegen eine Dezentrierung des Sekundärspiegels vorgetäuscht hat. Bei deinem Instrument fehlt ja noch das Blendrohr, deshalb scheidet diese Fehlerquelle aus.

Sitzt der Sekundärspiegel vom Okularauszug aus gesehen exakt zentrisch? Sitzt der HS bezogen auf das Okularauszugsrohr exakt zentrisch?

Viele Grüße,

Guntram

rainer-l Erstellt am: 28.02.2018 : 00:15:50 Uhr
Hallo Andreas

Zunächst , ist das nicht zu viel Defokus bei deinen Sterntestbildern ?
Wenn ich das mit den Bildern bei Suiter vergleiche würde ich sagen SA + 1/8 wave .


Hallo Tim

Zitat:
Warum wird der Ronchi-Test so selten verwendet?


Weil der Ronchitest bei schnellen Optiken nicht sehr empfindlich ist .
Bei Suiter gibt es ca. 8 Seiten zu diesem Thema . Bei f 20 ist Ronchi danach schon ok , bei f 4,5 nicht .
Hier gab es auch schon mal gerechnete Beispielbilder zum Ronchitest , ich finde den Beitrag leider nicht .


Viele Grüße Rainer
AndiL Erstellt am: 27.02.2018 : 22:48:42 Uhr
Hallo nochmals,

jetzt ein paar Worte und Fotos zur angekündigten Mondbeobachtung.

Mit der ersten richtigen astronomischen Beobachtung bin ich ganz zufrieden. Ich konnte einige Details auf dem Mond erkennen bei mittelmäßigem Seeing. Man muss bedenken, der Sekundärspiegel ist noch nicht verspiegelt und es fehlt das Hauptblendrohr. Dies hat zur Folge, dass das Bild einen gewissen flauen Eindruck macht, so wie eine Beobachtung des Mondes bei heller Dämmerung, wenn das Himmelsblau über den Mond liegt.

Dennoch ist es mir gelungen, mit einer DMK21 bei vernünftigen Belichtungszeiten und Frameraten Videos aufzunehmen.
Eine schnelle Bearbaitung mit AutoStakkert und Registax liefert ganz passable Fotos:


Krater Arzachel


Rima Hyginus


Alpental (Die Rille im Tal konnte ich visuell nicht erkennen)

Viele Grüße,
Andreas

AndiL Erstellt am: 27.02.2018 : 22:35:17 Uhr
Hallo zusammen,

danke für eure Rückmeldungen. Ich denke, was die Abbildungsfehler betrifft, sieht es ganz gut aus.

Ja Kurt, es ist noch nicht perfekt justiert. Um soweit zu kommen habe ich eine ganze Stunde verbracht. Zuerst habe ich mittels Justierschrauben am Sekundärspiegel dessen Schatten in die Mitte gezogen. Die Folge war ein deutlich zu erkennender Astigmatismus. Da ich der Meinung bin, dass dieser nicht von den Spiegeln selbst kommen kann, habe ich es auf die Justage geschoben und angefangen am Hauptspiegel zu justieren. So konnte ich mich iterativ immer weiter vorarbeiten bis zum oben gezeigten Zustand, der eben noch nicht perfekt ist. Auf dem Foto ist das aber viel einfacher zu erkennen als visuell am Teleskop.

Viele Grüße,
Andreas
Kurt Erstellt am: 26.02.2018 : 18:42:48 Uhr
Hallo Andreas,
Zitat:
Ich bin mal gespannt, was von eurer Seite dazu zu sagen ist. Die Bilder sind ganz frisch, ich hatte noch keine Zeit im Suiter nachzuschlagen.



wahrscheinlich noch nicht perfekt kollimiert. Aber über Fehler wie SA würde ich mir keine Sorgen mehr machen.

Viel Spaß mit den Teil wünscht dir

Kurt
ThomasH Erstellt am: 26.02.2018 : 18:03:58 Uhr
Hallo Tim,

weil dieser Test nur ein "Messeisen" ist. Sieht man hier Fehler, sind sie auch wirklich relevant und die Optik ist dann meist auch mangelhaft.

MfG Thomas

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