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 Dielektrische Beschichtung - wo machen lassen?

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Ü B E R S I C H T    
Alfredo Segovia Erstellt am: 15.06.2019 : 04:20:47 Uhr
Hallo,

ich würde gerne ein rundes Planglas aus Quarz (122mm Durchmesser,
20mm dick) dielektrisch beschichten lassen, mit dem Ziel,
eine möglichst hohe Reflektivität zu erreichen (ca.99%)

Der Lichteinfall auf den Spiegel soll 60 Grad betragen.

Frage an die Profis: kann ich sowas in guter Qualität in
Deutschland (zur Not auch im Ausland) beschichten lassen und
was würde so etwas -in etwa- kosten?


Über eine Idee dazu würde ich mich sehr freuen...

Lg,

Alfredo
D I E    15   L E T Z T E N    A N T W O R T E N    (Neue zuerst)
StefanSLS Erstellt am: 19.06.2019 : 08:22:28 Uhr
Hallo Alfredo,

Der Befort macht auch dielektrische Schichten.
Viele Grüße,
Stefan
M
Alfredo Segovia Erstellt am: 18.06.2019 : 12:37:52 Uhr
Hallo,

Andi, ich meinte in der Tat 30 Grad gegen das Lot, also
60 Grad zur Spiegeloberfläche :-)

Toni, das klingt einleuchtend. Ich werde versuchen, die Lambda/2
Schichtdicke hinzubekommen. Aber ich bin im Moment noch recht
skeptisch, dass ich das ohne Schichtdickenmessung hinbekomme.

Deswegen bin ich seeeehr gespannt, was Kai da an Neuigkeiten in Peto
hat, denn wenn es uns irgendwie möglich wäre das zu messen, öffnen
sich ganz neue Horizonte

lg,

Alfredo
BergAstro Erstellt am: 17.06.2019 : 17:02:08 Uhr
Für 30 oder 60° Einfallswinkel muss eine rein dielektrische Schicht extra gerechnet werden - wird sicher nicht billig werden. Aber ich bin schon zu lange aus dem "Geschäft" als dass ich aktuelle Preise nennen könnte.

Meine Tendenz würde auch eher in Richtung Silber plus Schutzschicht gehen. Wobei diese Schutzschicht nicht extra dünn sein sollte, sondern eine für den Einfallswinkel gerechnete "Lambda halbe"-Schicht! "Lambda halbe"-Schichten liefern keinen Beitrag zur Interferenz, dünnere Schichten aber sehr wohl. Als Schutzschicht nimmt man sehr gerne SiO...
AndiL Erstellt am: 16.06.2019 : 23:09:27 Uhr
Hallo Leute,

interessant, was ihr Selbst-Bedampfer alles drauf habt. Viel Erfolg bei all euren Versuchen.

Falls Alfredo doch noch bei Firmen anfragen will:
Ich glaube du meinst Lichteinfall unter 30°. Das wird doch immer zum Lot auf die Fläche angegeben. Lieber bei der Anfrage abklären, nicht dass es zu Missverständnissen kommt. Natürlich wollen die Firmen auch wissen, über welchen Spektralbereich die Reflexion gelten soll. Außerdem, ob es sich um den Designwert oder den mit allen Toleranzen dann letztendlich garantierten Wert handelt.

Aluminium hat im visuellen Bereich typischerweise um die 90% Reflexion. Die vorher genannten 85% sind doch eher eine untere Toleranzgrenze, wie z.B. von Edmund Optics als Minimum garantiert https://www.edmundoptics.de/resources/application-notes/optics/metallic-mirror-coatings/. Optimistisch gesehen könnte man für Aluminium auch 92% nennen. Dass das aber nur bei 550nm bei idealer Fertigung gilt, wird dann geschickterweise verschweigen.

Viele Grüße
Andreas
Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 22:58:57 Uhr
Hi Kai,

ah, ok, dann meinen wir beide dasselbe. Allerdings habe ich fälschlicherweise gedacht, dass die enhanced Alu oder Silber-Spiegel tatsächlich aus viel mehr solcher Schichten über dem Metall bestehen, danke für die Richtigstellung! Bei nur 4 Schichten wäre das Ganze vielleicht doch noch in unserer Reichweite :-) In diesem Fall wäre der drehende Spiegel tatsächlich sinnvoll, da hast Recht.

Aber muss die Schichtdicke dieser sagen wir 4 oder 6 Schichten ebenfalls so präzise sein wie bei den 50 Schichten? Könnten wir das
so genau kontrollieren? Wenn ich berechne, wieviel Silber oder Alu
ich jeweils zum Verdampfen auflege, habe ich -trotz physikalisch bzw. mathematisch korrekter Vorgehensweise- immer das Gefühl, dass es dennoch eine Schätzung bleibt. Ich bin da echt skeptisch, dass wir die Schichtdicken für die dielektrischen einzelnen Layer so exakt hinbekommen!? Was meinst du?


lg,

Alfredo
fraxinus Erstellt am: 16.06.2019 : 22:18:00 Uhr
Hallo Alfredo,

also mit "enhanced" meint man in der Literatur die Verstärkerschichten auf Metall.
Das sind typischerweise 2, 4 oder 6 Schichten, auf keinen Fall 12 oder 50!
Immer als Hi-Low-Index Stapel.
Damit kommt man mit Alu in den Bereich von 98% - wenn die Qualität stimmt.
Und da sind wir beim Punkt:
Zitat:
Wäre möglich, aber bei den doch relativ kleinen Fangspiegeln müsste doch ein einziges Schiffchen in der Mitte genügen - ohne drehbaren Spiegel, oder?

Klar kann man überall abspecken.
Und natürlich muss man mal irgendwo anfangen.
Aber wenn man ernsthaft in den Bereich von 96+ will, dann darf man bei den Basics nichts anbrennen lassen.
Für eine Silberschicht undefinierter Dicke mit ganz dünner Schutzschicht wird es aber funktionieren.
Für eine gleichmäßige Dicke definitiv nicht.

Viele Grüße
Kai
Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 22:01:55 Uhr
Hallo Kai,

ganz ehrlich...enhanced silver UND enhanced Aluminium ist schon beides denke ich, kaum sinnvoll machbar für uns Amateure. Denn sooooo viel Zeit, 12 bis 50 Schichten aufzudampfen hat doch kaum einer von uns - zumindest nicht, bis wir im Rentenalter oder geschieden sind, oder was meinst du?

Wobei man auf die Definition aufpassen muss. Manche Anbieter bezeichnen eine simple Aluschicht, die mit zusätzlichem Sauerstoff
aufgebracht worden und mit Quarzschutzschicht versehen worden ist, als solche.

Andere bezeichnen eine Aluschicht, die mit dielektrischen Schichten darüber per Interferenz höhere Reflektivitätsgrade erzielt, ebenso als solche.

Ich vermute, du meintest letzteres mit "enhanced aluminium" bzw. "enhanced silver"?

will aber gar nicht übertreiben. Bin eher wie der der Kurt ein "pragmatischer" Experimentator. D.h. wenn ich es in diesem Falle schaffen sollte, mit VERTRETBAREM Aufwand eine Silberschicht zum Laufen zu bringen, die -einigermaßen- geschützt ist, dann wäre das "Preis-Leistungs-Verhältnis" top, und ich hätte noch Zeit für meine Kidds

Das Ziel ist also ganz klar formuliert: reine Silberschicht mit nur einer einzigen Aluoxid-Schutzschicht so herzustellen, dass man nicht einmal pro Woche frisch mit Silber bedampfen muss.


Du meinst also, wenn ich das Dingens bedampfe mit Silber und nur wenige Minuten danach das Alu draufbringe, bringt das nichts? Puhh... ich müsste dann wohl erst einmal tatsächlich einen zweiten Stromkreis einbauen. Wäre möglich, aber bei den doch relativ kleinen Fangspiegeln müsste doch ein einziges Schiffchen in der Mitte genügen - ohne drehbaren Spiegel, oder?

Ich glaube, ich werde es dennoch mal so machen. Dann sehe ich mal, wie der Spiegel nach ein paar Wochen aussieht...

lg,

Alfredo
fraxinus Erstellt am: 16.06.2019 : 21:27:17 Uhr
Hallo Thomas,

danke für den Link!
Das Thema "enhanced silver" hatte ich noch gar nicht auf dem Schirm.
Enhanced Aluminium sehe ich von der Amateurfront garade noch so machbar.
Natürlich führt das von der Physik her in tiefes Fahrwasser, aber es gibt gute Bücher zu dem Thema.

Und selbt wenn das Silber unter den dielektrischen Verstärkerschichten nicht ganz so lange hält wie Alu, kann man es immer mal wieder erneuern.



Hallo Alfredo,

ich würde in jedem Fall bei den metall-grundierten Schichttypen bleiben. Reine dielektrische Spiegel, also ganz ohne(!) Metall sind schwierig herzustellen. Da reden wir von mindestens einem Dutzend Schichten, die sehr genau in der Dicke stimmen müssen.

Als Einstieg würde ich Dir empfehlen mit dem Reflexionsmessgerät anzufangen - bitte gut dokumentieren, habe ich auch nocht nicht in der Form

Zitat:
Dummerweise haben wir im Moment keinen zweiten Stromkreis in der Anlage, so dass ich zum "Nachlegen" des Alus nach dem Silber kurz Luft in den Kessel lassen muss.


Geht gar nicht sowas.
Das wäre dann die zweite Baustelle.
Wobei ernsthaft zu überlegen wäre, den Spiegel drehbar aufzuhängen.
Dann braucht es für jedes Material nur ein einziges Schiffchen.

In Sachen Schichtdickenmessung kann ich demnächst etwas beisteuern.
Lass Dich mal überraschen

Viele Grüße
Kai
Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 20:26:52 Uhr
Hallo Thomas,

ich danke dir für deinen Einwand! Ich war im ersten Moment etwas
ernüchtert, weil man sich ja dann den ganzen Aufwand sparen hätte können, wenn schon das Silber selbst keine gute Reflexionskurve über das gesamte visuelle Spektrum hätte. Dann spielt die Schutzschicht nämlich auch keine Rolle mehr

ABER: wenn du dir die ungünstigste Kurve, also die hellblaue im Diagramm, GENAU ansiehst, wirst du feststellen, dass Silber zwar tatsächlich einen Einbruch im blauen Spektralbereich hat, sich das ganze aber auf einem ganz anderen Niveau abspielt!

D.h. bei 425 nm Wellenlänge hat es bereits eine Reflektivität von ca. 90% und schlägt damit schon das Alu. Bei 450nm schon 92%
und darüber fast durchgängig ca. 98%.


D.h. im GESAMTEN Wellenlängenbereich liegt die Reflektivität über dem Aluminium. Ich gewinne also im violetten Bereich fast gar nichts - aber da ist unser Auge eh total unempfindlich. Bereits im Blauen bin ich schon drüber, und noch weiter darüber sieht es NOCH besser aus...

Oder habe ich etwas übersehen?

Stathis meinte heute, womit er wohl nicht ganz Unrecht hat, dass die Profis BISHER die Oxidation von Silber (Anlaufen) wohl nicht richtig in den Griff bekommen haben - oder es wurde einfach lange Zeit nicht weiter und richtig verfolgt? Das ist tatsächlich eher ein Ansporn

DENN: Die Firma Baader beweist ja jetzt seit neuestem (anscheinend), wie man im oberen Link sieht, dass sie, wohl ähnlich wie die "UV-Enhanced-Silver-Coatings" von "ActonOptics and Coatings", die Silberschicht dermaßen mit Metalloxiden zusputtern, dass das Silber langzeitbeständig wird. Also, wenn das wirklich so stimmt, dann ist das genau DAS, was wir hinbekommen wollen - aber OHNE berechnete dielektrische Schichten. Bisher hat Baader die Silberschichten ja nur bei all seinen PRISMEN verwendet, da hier das Silber ja auf das Glas bedampft wird und "von innen" gut geschützt ist.


Ich werde tatsächlich den Ansatz verfolgen, das Ganze mit einer einzigen sehr dünnen Lage Al2O3, also mit Aluminiumoxid zu schützen.
Das wäre für uns Amateure machbar und...so wie es Kurt bereits getestet hat, vielleicht ziemlich vielversprechend.
Und falls es nicht klappt, bleiben wir halt brav beim Alu - oder bedampfen jeden Monat neu, hihihi...

Jedenfalls werde ich gleich am Dienstag eine Bedampfung in unserer Hochvakuumkammer mit reinem Silber machen und eine Bedampfung mit Aluminium, das hinterher zu Aluminiumoxid wird und als Schutzschicht dienen soll, gleich hinterher. Dummerweise haben wir im Moment keinen zweiten Stromkreis in der Anlage, so dass ich zum "Nachlegen" des Alus nach dem Silber kurz Luft in den Kessel lassen muss.


Hat da jemand Bedenken, dass das ich mir dadurch schon die Silberschicht versaue durch bereits beginnende Oxidation?


lg,

Alfredo
TGM Erstellt am: 16.06.2019 : 18:51:56 Uhr
Hallo Alfredo,

noch eine kleine Ergänzung, die hohe Reflektivität von Silber ist ja schon lange bekannt, doch in der Praxis bricht Silber im Blauen ein, das ist gerade für deep sky ärgerlich. Diverse Firmen wie Edmund oder Thorlabs bieten Silber mit Schutzschicht an, doch auch dies haben ein Problem im Blauen, dies deutet darauf hin, dass es eine optische Eigenschaft von reinem Silber ist, es ist also vermutlich nicht (nur) ein Alterungsproblem.

Acton Optics in den USA bietet enhanced silver an, doch hier handelt sich sich nicht einfach um eine Schutzsicht sondern wie bei enhanced Al werden Interferenzeffekte mit einer oder mehreren Schichten ausgenutzt, je nach Anwendungen werden die Schichten angepasst.

https://www.photonicsonline.com/doc/uv-enhanced-silver-mirror-coatings-0001

Gute Ergebnisse wird man wohl nur erzielen, wenn man die coatings rechnet, als ersten Schritt muss, man Materialien auswählen die vielverprechend erscheinen. Dass selbst Firmen wie Edmund oder Thorlabs dies im Prinzip für sehr viele Anwendungen optimale Schichten nicht anbieten, deutete darauf hin, dass es irgendwo ein Problme gibt, beim know how oder bei der Fertigung.

Das kann natürlich für dich und Kurt ein extra Ansporn sein es zu lösen, der Dank einer großen Astrogemeinde ist euch sicher.

beste Grüße

Thomas






Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 18:35:31 Uhr
Kurt,

danke für den Link. Die Hälfte des Aufbaus habe ich praktisch
schon fertig, da ich mir einen künstlichen Stern gebaut habe, mit
variabler Spannungsversorgung für verschiedene Lichtquellen. Den kann ich hier zweckentfremden.


Muss mir nur die Photodiode holen beim Conrad morgen...

Freu mich schon auf die ersten Messungen.


Nochmals danke für die Hilfe und bis bald,

Alfredo
Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 18:19:25 Uhr
Thomas,

ich fürchte, du hast Recht. Ich habe gerade meinen Baader Maxbright Zenitspiegel ausgebaut und 45 Grad vergleichen mit 60 und 80 Grad.

Die Helligkeit fällt visuell, auch ohne Messung sichtbar ab!

D.h. die Interferenzen bzw. Schichtdicken der einzelnen Oxidschichten
sind scheinbar von höchster Bedeutung für eine hohe Reflektivität bei
dielektrisch beschichteten Spiegeln. Für Lowrider-Spiegel
wären also SILBER-Bedampfungen eine TOP-Lösung!

lg,

Alfredo
Alfredo Segovia Erstellt am: 16.06.2019 : 18:07:27 Uhr
Hallo Gerhard,

ich hatte vorhin mit Kurt telefoniert, da ich mir morgen ein Reflexionsmessgerät bauen möchte, um die ganzen Messungen selbst vornehmen zu können. Da ist dein Vorschlag eine gute Idee.


Da ich aber nun einen weiteren Vorteil von echtem SILBER als Spiegelschicht erfahren habe (deutlich weniger Streulicht als Aluminiumbedampfungen, wohl ähnlich gut wie dielektrische Beschichtungen), wäre es natürlich der Knaller, wenn man eine (winkelunabhängige) 98% Beschichtung in TOP Qualität hinbekäme, die auch haltbar ist. Das ganze auch noch auf dem HAUPT-Spiegel, und man landet bei meinem "Ultra-Lowrider" mit Tertiärspiegel bei einem GESAMT(!)-Reflexionsgrad von

0,98^2(Silber auf HS und FS)x0,99(Maxbright-Zenitspiegel) = 0,95 % !

(bzw. bei ebenfalls irren 97% falls man einen normalen Dobson oder Lowrider mit nur einem Fangspiegel ohne Tertiärspiegel hat)

Bei 3 Spiegeln macht das also einen großen Unterschied!
0,85x0,85x0,99=71% (HS und FS mit Alu, Zenitspiegel dielektrisch)

95%/71% = 34% mehr Licht!

D.h. bei einem 16-Zöller hätte man zwar nicht die Auflösung eines 18,5-Zöllers, aber diesselbe Helligkeit! Dafür lohnt es sich tatsächlich, ein paar Experimente mit Silberbeschichtungen zu machen.

Und wenn das Bild dann auch noch neben dem Thema Streulicht auch noch farblich dazugewinnt,wie Baader Planetarium von seinen neuen Silberzenitspiegeln (BBHS=Broadband-Hardsilver) behauptet, hätten wir
ja eine super Lösung für alle Hardcore-Amateure wie uns

https://www.baader-planetarium.com/de/blog/baader-bbhs-reflektionseigenschaften/

Nur die dielektrischen Schichten, die als Schutz dienen, müssten wir
ersetzen durch z.B. eine transparente Aluminiumoxidschicht, wie
der Kurt ja bereits experimentell ausprobiert hat. Ich werde das jetzt alles machen und Langzeittests damit fahren. Bin echt gespannt, was dabei rauskommt :-)

lg,

Alfredo
TGM Erstellt am: 16.06.2019 : 17:49:48 Uhr
Hallo Gerhard,


eine pauschale Antwort kann man vielleicht nicht geben.

Doch ich fürchte, der für 45 Grad optimierste dielektrische Spiegel ist bei 60 Grad sogar schlechter als ein enhanced Alu-coating. Durch die sehr große Anzahl von Schichten, hängt die Reflekttivität sehr empfindlich vom Winkel ab, bei dielektrischen Filtern wie H-Beta ändert sich die Transmission bereits merklich wenn sie bei sehr großem Öffnugnsverhältnis z.B. f/4 betrieben werden, der Winkel am sich am Rand gegenüber dem Mittenstrahl um wenige Grad ändert.

beste Grüße

Thomas
Kurt Erstellt am: 16.06.2019 : 17:40:28 Uhr
Hallo Alfredo,

freut mich dass du dir schon passende Schiffchen und hochreinen Ag- Draht besorgt hast. MgF2 in kleiner Menge kann dir wahrscheinlich Michael Koch abzweigen. Das sind relativ grobe, harte Körner, die man vor Gebrauch erst zu Pulver zerbröseln muss. Danach lässt sich das Zeugs bei ca. 1000°C heißem Tantalschiffchen verdampfen.
Zitat:
...der Spiegel liegt ja oft frei und das H2S greift es ohnehin an, oder?

Wenn du das Teleskop längere Zeit nicht gebrauchst wirst du doch sicher auch den FS irgendwie abdecken. Dann hilft eine H2S absorbierende Beschichtung des Deckels.
Zitat:
...Aber wie bekommt man das Silber wieder runter vom Spiegel falls es nix geworden ist?

Für diesen Zweck hab ich schon mal Universal-Reiniger „Multikraft, für Haushalt Auto Hobby“ verwendet.

Hier noch ein Link zu meiner Reflexionsgrad- Messmimik.
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=23556

Viel Erfolg wünscht dir
Kurt

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