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 Nulltest zum Parabolisieren ohne Planspiegel
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt am: 31.08.2002 :  22:54:14 Uhr  Profil anzeigen
Da nun mal Planspiegel hoher Qualität in der Größe des zu testenden Parabolspiegels fast unbezahlbar teuer sind, arbeiten die meisten Amateure mit der Foucault- Methode und messen die berechneten Schnittweitendifferenzen für mehrere Spiegelzonen. Je lichtstärker und größer der Spiegel ist, desto mehr Zonen muss man messen. Für einen 10“ f/6 sind z. B. mit 5-6 Zonen sinnvoll. Bei sorgfältigem Aufbau der Foucault- Testapparatur schafft man tatsächlich sehr gut korrigierte Spiegel mit Strehl- Werten von 0,95 und besser.

Wozu also eine Testmethode mit Korrekturlinse, auch Kompensationsmethode oder Dall 0 Test genannt und wie funktioniert das? Dazu folgende Überlegungen:
1. Setzt man in den Krümmungsmittelpunkt eines ideal sphärischen Spiegels eine annähernd punktförmige Lichtquelle, so werden die davon ausgehenden Strahlen in Richtung Spiegel genau in den Krümmungsmittelpunkt zurück reflektiert. Damit das reflektierte Bündel und das Brennpunktbild der Beobachtung zugänglich wird, platziert man die Lichtquelle etwas außerhalb der optischen Achse.

2 Ersetzt man den ideal sphärischen Spiegel durch einen idealen Parabolspiegel mit der gleichen Scheitelkrümmung des sphärischen Spiegels, so haben wir kürzere Schnittweiten der Strahlen von der Spiegelmitte gegenüber der Randzone, wie eingangs bereits angegeben.

3. Nun brauchen wir ein "Ding", welches das Licht der punktförmigen Lichtquelle so beeinflusst, dass sie Randstrahlen auf den Spiegel scheinbar aus einer etwas größeren Entfernung auf den Spiegel treffen als die Strahlen in Richtung Spiegelmitte. Wenn die Entfernungsdifferenz der von der Lichtquelle ausgehenden Rand – Mittelstrahlen genau so groß ist wie die Schnittweitendifferenz des Parabolspiegels, wird dieser die Rand und Mittelstrahlen exakt in einem Punkt abbilden. Ein exakter Parabolspiegel kann dann genau so einfach und empfindlich geprüft werden wie ein sphärischer Spiegel. Alles, was sich im Foucault- Schattenbildild als Struktur zeigt gehört nich zur Parabel und wird mit den üblichen Polier-Korrekturtricks beseitigt.

In der ersten Abbildung ist das "Ding" und der Strahlengang gezeichnet, welches die Stahlen der Punktlichtquelle in der gewünschten Weise beeinflusst. Es ist eine Sammellinse. In der zweiten Abbildung wird der vollständige Testaufbau erläutert.

Zum besseren Verständnis zuerst ein Beispiel mit Hilfe von Abb2 Abbildung und er dort angegebenen Tabellenwerte für einen Parabolspiegel mit 250 mm Durchmesser und 1500 mm Brennweite. Nehmen wir eine einfache Plan-Konvex Linse mit 150 mm Brennweite als "Ding". Das Brennweitenverhältnis Spiegel / Linse = F/f beträgt genau 10. Lt. Tabelle beträgt das Abstandsverhältnis B/f 0,535. Der Abstand des Scheitels der Linse von der punktförmigen Lichtquelle soll danach 0,535x150 mm =80,25 mm betragen. Wichtig ist noch, dass die Planfläche der Korrekturlinse zum Spiegel zeigt. Für andere Brennweiten der Korrekturlinse kann man die entsprechenden Abstände durch Interpolation der Tabellenwerte gewinnen. Den Farbfehler er PK-Linse kann man natürlich nicht beheben. Deshalb funktioniert der Test nur bei annähernd monochromatischem Licht. Dazu bringt man am einfachsten ein Rotfilter in den Strahlengang. Natürlich funktioniert es auch, wenn man als Lichtquelle eine Hochleistungs- LED benutzt.

Noch besser funktioniert der Aufbau, wenn man an Stelle der einfachen PK- Linse einen kleinen verkitteten Achromaten benutzt. Dessen Brennweite sollte so im Bereich 10% bis 20% der Spiegelbrennweite liegen. Geeignet sind z. B. Objektive von kleinen Feldstechern. Die Berechnung der richtigen Abstände Linse – Punktquelle wäre allerdings nur bei Kenntnis der Gläser und deren Krümmungsradien möglich. Man kann sich aber sehr gut folgendermaßen helfen:
1 Man poliert den Spiegel zunächst sphärisch und testet wie gewohnt mit dem Aufbau ohne Kompensationslinse. Der Spiegel muss dazu nicht erst vollständig auspoliert werden.
2 Wenn des Spiegel annähernd sphärisch korrigiert ist fügt man die Kompensationslinse ein und verstellt den Abstand zur Punktquelle so lange, bis die berechnete Schnittweitendifferenz genau so groß aber negativ ist, wie nach Foucault. Dabei ist es sinnvoll eine Zone bei ca 40% und eine Zone bei ca 90 % des Spiegeldurchmessers zu wählen. Der so ermittelte Abstand Korrekturlinse- Lichtquelle muß fixiert werden oder zumindest repoduzierbar eingestellt werden können.
3 Man kann zusätzlich den echten Startest am Himmel zur Hilfe nehmen, wenn man am Ende der Parabolisierung. Vor der Frage steht Verspiegeln oder weiter korrigieren.

Zur Erzeugung der punktförmigen Lichtquelle:
Dazu eignet sich ein Okular oder ein Mikroskop- Objektiv, welches die Lichtquelle stark verkeinert abbildet. Man kann so durch genügend großen Abstabd A-L eine praktisch beliebig kleine Punktquelle schaffen. Das Prisma ermöglicht die seitliche Anordnung der Lichtqiuelle. Diese Art ist auch für den normalen Foucault- Aufbau sehr gut geeignet. Man kann selbstverständlich auch einen beleuchteten Spalt als Lichtquelle verkleinert abbilden. Der Punkt ist vorteilhafter, wenn man den Star- Test macht

Vorteile der Prüfvorrichtung:
1. Nulltest nach Ronchi, Foucault sowie Star- Test des Parabolspiegels funktioniert wie bei einem sphärische Spiegel. Das erspart den Aufwand für zahlreiche Zonenmessungen.
2. Geringe, schmale Zonenfehler insbesondere bei fortschreitender Annäherung an die Idealorm werden sehr gut ganz ohne Messungen erkannt.
3. Das leidige Problem „abgesunkene Kante“ kann besonders gut in im Star Test erkannt werden. Bei lichtstarken Spiegeln hat man mit der Standard Foucault- Methode erhebliche Schwierigkeiten die abgesunkene Kante von der echten Parabel zu unterscheiden.

Erfahrungen:
Dazu einige Ergebnisse von Spiegeln, die ich nach obiger Methode korrigiert habe:
1. 8“ f/5 Strehl 0,95
2. 10“ f/6 Strehl 0,97 (Hauptspiegel „Silbercassi“)
3. 12“ f/4,8 Strehl 0,98 („Quarzmonster,“ erste Bearbeitung)
4. 12“ F/4,75 Strehl 0,99 („Quarzmonster“ runderneuert)

Anmerkungen:
1. Polituren nach Art von Amateuren sind nachweislich überragend glatt, so dass ein zusätzlich hoher Strehl- Wert durchaus ernst zu nehmen ist.
2. Oft wird die beschriebene Kompensationsmethode wegen der prinzipiell vorhandenen „Fehler höherer Ordnung“ abgelehnt. Nach dem Vergleich echt Star- Test und Kalibrierung mittels einmaliger Schittweiten-. Differenzmessung hab ich nichts davon bemerkt. Das wird auch duch die I- Gramme und Ronchi-Tests bei Wolfgang Rohr bestätigt.
3. Wer es genau wissen will, sollte seine eigenen Messungen durch eine zweite Instanz absichern. Da gibt es das hektomillionen teure Beispiel für die Nachbesserung des HST. Ein ganz simpler ergänzender Foucult- Test am Boden hätte genau diese Millionen für die nachträglich im Weltall installierte "Brille" erspart.








Gruß Kurt

Rohr
deaktiviert

Germany
335 Beiträge

Erstellt  am: 01.09.2002 :  11:38:03 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Rohr's Homepage
bin richtig gerührt, lieber Kurt!

genauso stelle ich mir ein Astronomie-Board vor: Ein elektron-
nischer Umschlag-Platz von ernsthaften Informationen jedweder
Art, also genau das, was "Amateur Making Teleskop" in seinen
drei Bänden gemacht hat: Eine Sammlung hochinteressanter Auf-
sätze. Ich lese also Deine Beiträge, lieber Kurt mit ebenfalls
großem Genuß, schon weil ich die Materie ja kenne und so ähnlich
benutze: Am Samstag am Beispiel des 600 Newton vom Sternfreund
Englert. Wie "scharf" sind denn bei Dir die richtigen Abstände
von Spiegel - Linse - Lichtquelle?

Habe übrigens den Anfang Deines Berichtes auf astronomie.de
plaziert, die Fortsetzung würde man hier finden . . .

herzliche Grüße

Wolfgang




http://rohr.aiax.de

Bearbeitet von: Rohr am: 01/09/2002 11:47:59
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 01.09.2002 :  12:29:14 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Wolfgang,
Zitat:
Wie "scharf" sind denn bei Dir die richtigen Abstände
von Spiegel - Linse - Lichtquelle?



Wenn ich den Abstand Spiegel- Korrekturlinse nur um 0,25 mm von der "Null" Einstellung ändere, kann man in Foucault- Bild und im Star- Test bereits eine merkliche Anbweichung vom Idealzustand sehen. Nach einer rechnerischen Abschätzung entspricht das einer Fehlkorrektur von weniger als lambda/20 Wellenfront. Wichtig ist auf jeden Fall die richtige Kalibrierung des Abstandes und damit die echte Nullkompensation für die Parabel. Mit etwas Geduld schafft man das aber mit dem Star- Test am Hinmmel. Das wird ja durch die Ronchigramme in Deiner "Folterkammer" selbst mit doppelter Genauigkeit belegt.

Bei der nun anstehenden Politur und Korrektur von "Pünktchen"- Spiegel werde ich entsprechende Fotos meiner Tests hier bringen.
Gruß Kurt

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Stathis
Forenautor im Astrotreff

Greece
4738 Beiträge

Erstellt  am: 01.09.2002 :  16:09:58 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Stathis's Homepage
quote:


...fügt man die Kompensationslinse ein und verstellt den Abstand zur Punktquelle so lange, bis die berechnete Schnittweitendifferenz genau so groß aber negativ ist, wie nach Foucault. ..... Der so ermittelte Abstand Korrekturlinse- Lichtquelle muß fixiert werden oder zumindest repoduzierbar eingestellt werden können.

Gruß Kurt



Ich hatte früher auch Versuche mit dem Dall 0 Test gemacht, bin aber damals am Messen des genauen Abstands Linse- Lichquelle gescheitert. Der Trick, ihn am sphärischen Spiegel direkt zu ermitteln und damit alle Toleranzen auszutricksen, ist genial.

Ich vermute mal, dass die Linse zonenfrei sein muss.
Wie befestigst du die Linse und wie reproduzierts du den Abstand?

Stathis Kafalis
http://www.geocities.com/dobsonstathis

Bearbeitet von: Stathis am: 01.09.2002 16:11:05 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 01.09.2002 :  18:15:55 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Ich vermute mal, dass die Linse zonenfrei sein muss.
Wie befestigst du die Linse und wie reproduzierts du den Abstand?



Zonenfreie Linsen sind kein besonderes Poblem, wenn nivcht gerade Preßglas- Qualität.

Die Linse ist in einer Hülse gefasst die auf einer U- Schiene liegt . ebenso das zur Projektion der Lichtqelle verwendete Okular (8 mm Plössl z. B.) Der Abstand kann reproduzierbar auf 1/10 mm genau mittels Schieblehre eingestellt werden. Die Hülsen mit Linse bzw. Oku kann man ganz primitiv mit Klebeband auf der Schiene fixieren. Die Schiene ist auf einen feinfühlig dreh und schwenkbarem kleinen Stativ befestigt. Damit lässt sich Koma und Astigmatismus der gesamten Meß- Prüfstrecke gut ausbügeln. Auf der Augenlinse des Okus klebt ein kleines Prisma. Mit dem wird das Licht der seitlich stehenden Prüflampe eingespiegelt. Als Lampe eignen sich z. B. Halo- Glühbirnchen 12V 10W. Dann ist aber ein breitbandiges Farbfilter z. B. grün empfehlenswert. Sonst hat man je nach Qualität der Optik noch etwas Farbfehler. Besser geht es mit einer Hochleistungs- LED blau.
Empfehlenswert ist in beiden fällen eine Blende vor der Lampe 1D. für Star- Test bz. Spalt 1x5 für Ronchi und Foucault.
Gruß Kurt

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Marty
Altmeister im Astrotreff

Germany
2112 Beiträge

Erstellt  am: 01.09.2002 :  21:34:42 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Marty's Homepage  Sende Marty eine AOL Message  Sende Marty eine ICQ Message  Sende Marty eine Yahoo! Message
Hallo alle,
Ich habe bisher wenige Versuche mit dem Dall-0-Test gemacht. Da ich die Korrektur eines Spiegels ganz zuverlässig mit den bekannten Testverfahren feststellen kann, ist für mich der Dall-0-Test eher geeignet die Oberfläche des Spiegels auf Freiheit von Zonen, oder Randunregelmäßigkeiten zu untersuchen. Dazu berechne ich die Distanz Lichtquelle-Linse. Ich richte die Linse in etwa in der richtigen Entfernung ein. Dann positioniere ich den Spiegel und die Messerschneide so, daß die Spiegeloberfläche möglichst eben aussieht.
Dadurch kann man Zonen viel deutlicher erkennen, als mit dem Foucaulttest oder auch dem Ronchitest. Dabei muß ich die Position der Linse nicht millimetergenau einhalten.
Grüße Martin

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Achim_Strnad
Neues Mitglied

Germany
3 Beiträge

Erstellt  am: 04.09.2002 :  20:08:42 Uhr  Profil anzeigen
ich habe mit großem Interesse deinen Bericht gelesen und Fragen dazu.
1) Ist die Ausleuchtung für die Schattenprobe nicht problematisch, wenn einerseits die Strecke A-L bis zum Okular, und dann noch bis zum Spiegel und dem Brennpunkt zurückgelegt werden muß?

2)was für einen (billig) Feldstecher sollte man ausschlachten, um an ein geeignetes kleines Prisma und Korrekturlinse zu kommen?

Beste Grüße

Achim

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 08.09.2002 :  22:10:38 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Achim,
erst einmal, Willkommen im Board!

Wegen BTM- Aufenthalt verspätete Antwort.
Zitat:
Ist die Ausleuchtung für die Schattenprobe nicht problematisch, wenn einerseits die Strecke A-L bis zum Okular, und dann noch bis zum Spiegel und dem Brennpunkt zurückgelegt werden muß?

Die Ergebnisse der unabhängigen Tests bei Wolfgang Rohr sprechen für sich, ohne gute Ausleuchtung könnte man nicht Empfindlich testen. Die Ausleuchtung ist kein Problem.
a) Die Halogenlampe oder ersatzweise Leistungs- LED im Abstand A-L ist so hell, dass man sie mit Hilfe der achromatischen Lupe z. B. Plössl- Okular auf das für die Tests notwendige Maß verkleinern kann.
b) eine gute Ausleuchtung soillte auch gleichgförmig sein. Okular hat z. B. ein Gesichtsfeld von ca 50°. Das entspricht im Testaufbau dem zur Korrektionslinse gerichteten Strahlenbündel. Linse und Spiegel werden mit Sicherheit gleichmäßig ausgeleuchtet. Letzteres macht bei vielen Foucault- Lichtquellen herkömmlicher Art einige Schwierigkeiten.
Zitat:
2)was für einen (billig) Feldstecher sollte man ausschlachten, um an ein geeignetes kleines Prisma und Korrekturlinse zu kommen?

Für meine Aufbau habe ich einen Feldstecher 8x30 geschlachtet, den ich auf einem Trödelmarkt für 20DM erstanden hatte. Das kleine Prisma stammt aus meiner Optik- Kiste.

Gruß Kurt

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