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 P-D-I(nterferometer) für Einsteiger
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Seite: von 4

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt am: 28.11.2012 :  23:14:42 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
1. Einleitung
Vollständig heißt das Point Diffraction Interferometer. Als ich vor einigen Jahren damit angefangen hatte nannte ich es Lochinterferometer. Wer sich für die Details aus der Entwicklungsphase interessiert der findet einiges unter

http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=51509

Erfreulicherweiser gibt es mittlerweile im Forum zahlreiche Beiträge zur erfolgreichen PDI- Anwendung.

2. Prinzip des PDI
Das wichtigste was man kennen sollte ist wohl das Prinzip des PDI. Da sich dieses bis heute nicht geändert hat brauch ich auch keine neue Skizze dazu. Hier also die aus obigem Bericht stammende Skizze mit der Kurzerklärung

Bild 1


Das Interferometer funktioniert also folgendermaßen:
annähernd im Krümmungsmittelpunkt des Prüflings befindet sich die Laserdiode ohne Optik. Diese leuchtet den Prüfling aus. Der Prüfling reflektiert dies Wellenfront durch die Glasplatte auf das Loch und die semitransparente Schicht. Das Loch wirkt als Quelle für die Referenzwellenfront. Diese interferiert mit der Wellenfront des Prüflings. Die Interferenz in Form von Kringeln oder Streifen kann man visuell hinter dem Loch sehen oder per Kamera dokumentiert werden (Ende der Kurzerklärung).

3. Anleitung zum Bau eines PDI mit einfachsten Mitteln
Mittlerweile dürfte allen Interferometer- Aspiranten bekannt sein dass man das Glasplättchen mit der semipermeablen Schicht und vielen wohldefinierten zierlichen Löchern darin auch PDI-Filter genannt preisgünstig kaufen kann, mit oder ohne passende Laserdiode, siehe
http://www.astro-electronic.de/pdi.htm

Noch wesentlich preisgünstiger ist die im Folgenden vorgestellte Mechanik. (Um es vorwegzunehmen, das teuerste an der gesamten P-D-Interferometrie wäre eine Digitalkamera, am besten als Spiegelreflex).

Also zurück zur Mechanik. Es kommt darauf an, dass das PDI-Filter mitsamt Laserdiode feinfühlig und möglichst wackelfrei in den 3 Raumachsen verstellt werden kann. Feinfühlig heißt hier dass sich Ortsänderungen in der Größenordnung von 1/1000 mm schon sehr deutlich als Änderung im I-gramm bemerkbar machen. Das hört sich wahrscheinlich schlimmer an als es praktisch ist.

Bild 2


Bild 3


Als Grundlage dient ein solider Tisch aufmöglicht erschütterungsfreiem Boden. Mit der Tischplatte hat die Grundplatte (Multiplex- Sperrholz ca. 15 mm dick) über drei Punkte kontakt. Das sind die beiden Auflager (Streichholzstückchen o.ä.) an der rechten unteren Kante sowie die Stirnseite der mit dem Vertikalrad verbundenen Spindel. Die Spindel besteht aus einem Stück M4 Gewindestange, deren Kontaktende leicht ballig geschliffen sein sollte. Das M4 Gewinde zur Führung der Spindel ist direkt in die Grundplatte geschnitten. Wer sich keine Gewindebohrer zulegen möchte der kann hier auch Einschlagmuttern setzen.

Bei Drehung des Vertikalrades wird die linke Seite der annähernd vertikal bewegt und damit auch die darüber angeordneten Bauteile. Wer bereits eine Foucault- Messvorrichtung mit x-y Feineistellung besitzt muss nur die Schneide mit LED gegen das PDI-Filter mit Laserdiode austauschen, das Ganze auf die Grundplatte stellen und das PDI ist einsatzbereit.

Es geht weiter für Einsteiger ohne Foucault- Mimik.
Auf der Grundplatte liegt der Schlitten. Damit er schön linear und spielfrei in axialer Richtung bewegt werden kann wird er mithilfe der Gummibänder gegen die Leiste und gegen die Stirnseite der mit dem Axialrad verbundenen Spindel gedrückt. Das Klebeband mit Schutzfolie vermindert den Reibungswiderstand zwischen Schlitten und Leiste. Auf der Unterseite des Schlittens sind an den beiden Ecken nahe der Leiste zwei Polsternägel eingeschlagen (im Bild nicht sichtbar). Damit wird die Gleitreibung zwischen Schlitten und Grundplatte vermindert. Die Stirnseite der mit dem Horizontalrad verbundenen Spindel bildet den dritten Lagerpunkt zwischen Grundplatte und Schlitten. Das Gewinde für diese Spindel ist ebenfalls direkt in den Schlitten geschnitten. Zur Verminderung der Reibung zwischen Stirnseite Spindel und der Grundblatte ist an der passenden Stelle eine ca. 60 mm lange Platte aus eloxiertem Alu angebracht (im Bild nicht sichtbar).

Bei Drehung des Horizontalrades wird der Schlitten an der rechten Seite vertikal bewegt. Dabei wird die obere Kante der mit dem Schlitten starr verbundenen Montageplatte annähernd horizontal geschwenkt und damit auch das dort aufgeklebte PDI- Filter und die Laserdiode. Damit ist die Mechanik zur Feineinstellung des PDI in allen 3 Raumachsen vervollständigt und einsatzfähig.

Bild 4


Bild 5


Der Streulichtschirm verhindert eine direkte Sicht des Kameraobjektivs auf den Prüfling und damit auch Lichtreflexe im I-gramm.

4. Ein Beispiel zur Nutzanwendung
Der Prüfling ist ein Parabolspiegel aus einem Newton von Teleskop Service.
D= 152mm
f=602 mm
Randdicke = 20 mm
Substrat: Pyrex
Hersteller: Skywatcher*
Bei Messung im RoC Setup braucht man hier nur 1204 mm Abstand zwischen Prüfling und PDI. Das ist sehr angenehm, denn ich konnte das problemlos auf dem Tisch mitten in meinem wohltemperieren Arbeitszimmer aufbauen.

Die Probeauswertung des ersten Test-I-gramms zeigte eine ganz fieses „Loch“ mitten in der Wellenfront.

Bild 6


Bild 7


Als geübter Interferometriker sieht man dieses „Loch“ bereits im Interferogramm. Aber richtig beurteilen kann man es erst nach der Auswertung. Zu diesem Zweck hab ich die Farbhöhenskala eingeblendet. Wellenfrontfehler / Wl. soll heißen: gemessen in Wellenlängen. Diese Skala liefert openFringe ganz freiwillig wenn man den Knopf „Contur“ drückt. Im Original sieht das so aus.

Bild 8


Die Darstellung der Wellenfront gemäß Bild 7 scheint mir anschaulicher zu sein. Die von openFringe ausgegebenen Zahlenwerte für Strehl, RMS und CC hab ich in beiden Bildern unterdrückt, da es hier noch nicht um die Endauswertung oder ausführliche Wellenfrontanalyse geht.

Man kann aber schon nach Augenmaß abschätzen dass es sich für die anstehende Messserie lohnt das Loch in der Mitte zu unterdrücken. Es wird ja beim praktischen Gebrauch des Teleskops vollständig vom Schatten des FS verdeckt. Daher macht es Sinn den Spiegel mit einer zentralen Obstruktion annähernd mit dem effektiven Durchmesser des FS abzudecken.

Für Einsteiger aber noch einmal zurück auf Anfang des praktischen Einsatzes. Bei dem relativ kleinen Spiegeldurchmesser und dennoch beträchtlicher Dicke gibt es keine Probleme wegen Deformation des Prüfdlings bei vertikaler Lagerung auf dem Prüfstand. Ich hatte aber gerade meinen Prüfstand mit einstellbaren Rollen wiedergefunden und daher auch genutzt.

Bild 9


Die Neigung wird bei mir auf ca. 2° bis 3° rückwärts eingestellt. Der Spiegel drückt dann mit ganz sanfter Kraft über 3 Filzpads gegen die Rückwand. Deshalb muss das PDI- Filter mit Laserdiode im Abstand R etwas höher platziert werden.

Als nächstes muss man das PDI so ausrichten dass das Lichtbündel der Laserdiode den Spiegel voll ausleuchtet. Dazu ist es zweckmäßig die Raumbeleuchtung kräftig zu dimmen und den Spiegel mit einem weißen Papier abzudecken. Dieser Lichtbündel ist kein Kegel sondern eher eine Pyramide mit relativ schmalem, rechteckigem Querschnitt. Zur gleichförmigen Ausleuchtung eines f/4 Spiegels im RoC Setup reicht es aber.

Nun muss man den Fokus des vom Spiegel reflektierten Lichtbündels in Richtung auf das PDI- Filter bringen. Zum Auffinden des Spots ist das vorher zur Abdeckung genutzt weiße Papier recht hilfreich. Wenn man es nämlich zum Auffinden des Spots nutzt ist es weniger wahrscheinlich dass es gleichzeitig den Spiegel abdeckt.

Das Einrichten des Spots auf das PDI-Filter gelingt grob durch Schenken und/oder Feineinstellung des Spiegelprüfstandes. Dabei sollte man den Spot auf ca. 2 bis 3 mm Durchmesser defokussieren. Ob intra- oder extrafokal spielt hier keine Rolle. Man sieht dann ungefähr folgendes

Bild 10


Die Scheibe ist die Abbildung des Spiegels. Die Kringel sind bereits I-gramme, erzeugt von einem Teil den zahlreichen Löcher auf dem PDI- Filter. Die genaue Anzahl mit Abmessungen der Löcher findet man im obigen Link.

Für die Interferometrie der gesamten Spiegelfläche braucht man natürlich Streifen (oder auch Kringel) die von einem einzigen Loch verursacht die gesamte Spiegelfläche bedecken. Um das zu erreichen hat man ja die oben beschriebenen 3 Stellräder. Nach it ein wenig Übung wird man vermutlich folgendes Bild erhalten.

Bild 11


Das sieht schon fast so aus wie ein auswertbares I-gramm. Die grün markierten Unterbrechungen der Streifen sowie die starke Aufhellung am rechten Bildrand verraten aber dass man sich ein zu großes Loch des PDI-Filters ausgesucht hat. Daher per Axialrad wieder defokussieren, ein weniger kontrastreiches Kringelzentrum (entspricht kleinerem Loch) ansteuern. Nach spätestens 5 Minuten sieht man dann ein echt fotogenes I- Gramm wie im Bild 7 bereits gezeigt. Wenn wir uns den Streulichtschirm nicht gespart und dem Spiegel auch noch die hier sinnvolle Obstruktion verpasst haben können wir mit der eigentlichen Arbeit beginnen. Das bedeutet:

4.1 Vier I-gramme mit jeweils unterschiedlicher Streifenlage fotografieren (Pos 0°)

Bild 12


4.2 Spiegel um 90° drehen.

4.3 Vier weitere I-Gramme fotografieren. Diese vier vor dem Einlesen per Bildbearbeitung um 90° zurückdrehen (oder die entsprechenden Zernike- Datensätze vor der Endauswertung gegensinnig um 90° drehen).

Bild 13


4.4 I-gramme an „openFringe“ verfüttern.
Bei den hier vorliegenden I-grammen empfiehlt sich die traditionelle Streifeneinlesung. Die bequemere Einlesung im FFT- Modus und danach Zernikeauswertung läuft zwar ebenfalls, bringt aber wegen der relativ geringen Streifendichte stärkere Streuung der Einzelergebnisse mit sich.

Die Gesamtzahl von 8 I-grammen ist zwar kein unumsrößliches Dogma. Aber damit werden die durch Einlesefehler und durch atmosphärische Störungen bedingten Streuungen weitgehend ausgeglichen.

Die 90° Drehung des Spiegels und anschließender Rückdrehung der entsprechenden I-Gramme ist anerkannter Stand der Technik um systematische Fehler durch Prüfstandasti zu minimieren. Letzterer ist bei dem PDI im ROC- Setup unvermeidbar, da Abstand der Laserdiode sowie des gewählten PDI- Lochs von der opt. Achse mehrere mm beträgt.

4.5 Endauswertung, Wellenfrontanalyse und Fehlerdiskussion
Nach der Mittelung der 8 Zernike- Datensätze erhält man folgendes Wellenfrontbild

Bild 14


Nach dem für Parabolspiegel „branchenüblichen“ Abzug von Koma ergibt sich eine sehr gute Strehlzahl 0,95 bezogen auf 550 nm.
4.5.1 Separation von Astigmatismus
Interessant wäre vielleicht noch die separate Betrachtung des Astigmatismus. Dazu wurden die jeweils 4 I-gramme aus Pos. 0° bzw. Pos. 90° gemittelt und die Wellenfronten bei alleiniger Aktivieung von Asti ermittelt.

Bild 15


Der Asti erscheint annähend um 90° gedreht, aber auch annähernd mit dem gleichen PtV- Wert von 0,220 bzw. 0,201 Wellenlängen. Rein spiegeleigener Asti würde aber wegen der Rückdrehung der 90° I-gramme gleichgerichtet und gleich groß erscheinen. Man kann also annehmen dass hier der an sich schon geringe Prüfstanstasti wg. des Abstandes Laserdiode- PDI- Filter klar dominiert. Für die weitere Fehlerdiskussion ist es daher zulässig den Asti der Einzelwerte zu ignorieren und dann deren Streuung zu betrachten. Der Unterschied (auch Range genannt) zwischen dem größten und kleinsten Einzelwert beträgt danach nur delta S=0,020.

4.5.2 Fehler bei der Messwellenlänge
Es bleibt noch eine Unsicherheit, weil die Wellenlänge der Laserdiode nicht ganz genau bekannt ist. Für die Auswertung wurde 650 nm als Messwellenlänge angenommen. Bei einer Unsicherheit von +/- 10 nm würde die Strehlzahl nach Berechnung von openFringe im Bereich von S=0,965 bis S=0,937 liegen.

4.5.3. Fehler bei der Erfassung von Spiegeldurchmesser und Krümmungsradius
Natürlich muss bei der Messung von Parabolspiegeln im RoC- Setup auch der Spiegeldurchmesser und Krümmungsradius genau erfasst werden. Die Unsicherheiten liegen hier bei ca. 0,2% für den Durchmesser und 0,1 % d der jeweiligen Größe. Man kann mit OF durchspielen dass dadurch die Strehlzahl in der dritten Stelle nach dem Komma wackelt.

4.5.4 Erfassung der „Rauheit“
Diese kann mit dem PDI leider nicht messtechnisch erfasst werden. Die I-gramme zeigen aber keine für „raue“ Oberflächen typische Zacken oder auufällige sprunghafte Dickenänderungen. Erfahrungsgemäß liegt die auf grund von dramatisch aussehenden Lyot- Bildchen verteufelte „Rauheit“ bei ordentlich polierten Spiegeln im Bereich deutlich unter 1/100 RMS Wellenfrontfehler. Schlimmstenfalls würde dadurch die wahre Strehlzahl um 2% gedrückt.

5. Fazit
Abschließend wage ich zu behaupten dass die wahre Strehlzahl dieses Spiegels bezogen auf 550 nm mit hoher Wahrscheinlichkeit über 0,90 liegt.

Gruß Kurt


*Nach Recherche des Eigentümers stammt der Spiegel nicht von Skywatcher sondern von von GSO.

Bearbeitet von: Kurt am: 04.12.2012 14:37:24 Uhr

Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
8901 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2012 :  01:30:59 Uhr  Profil anzeigen
Kurt,
Merci!

Ein echt gut gelungenes "How-To"

Gruß

Kalle - Alles wird gut !
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Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2012 :  10:30:42 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Kurt,

da hast du eine sehr gute Zusammenfassung geschrieben. Ein paar Anmerkungen habe ich dazu:

Das PDI Plättchen sollte anders herum verwendet werden als in deiner Zeichnung. Also mit der Schicht-Seite zum Spiegel hin. Das hat den Vorteil, dass die Fehler der rückseitigen Glas-Luft Fläche sich kompensieren, weil sowohl die Referenz- wie auch die Testwelle da durchgehen. In der Praxis dürfte der Fehler allerdings sehr klein sein.

Die Laserdiode sollte so dicht wie möglich neben dem PDI-Plättchen angeordnet sein, um die Off-Axis Fehler so klein wie möglich zu halten.

Zitat:
Original erstellt von: Kurt
Noch wesentlich preisgünstiger ist die im Folgenden vorgestellte Mechanik.


Genial einfach!

Zitat:
Original erstellt von: Kurt
Nach dem für Parabolspiegel „branchenüblichen“ Abzug von Koma ...



Womit wir wieder bei unserem Lieblingsthema angelangt wären...
Ich sehe ein, dass man die primäre Koma (Z6 und Z7) in diesem Fall abziehen darf, weil die dadurch entstehenden Fehler vernachlässigbar klein sind. Aber dass du auch die Koma höherer Ordnung abziehst, dafür sehe ich keinen Grund.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2012 :  21:16:42 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kalle Hallo Michael,liebe Mitleser,

vielen Dank für euer Lob. Kritik und Anregungen sind natürlich ebenfalls willkommen.

(==>)Michael,
Zitat:
Das PDI Plättchen sollte anders herum verwendet werden als in deiner Zeichnung. Also mit der Schicht-Seite zum Spiegel hin. Das hat den Vorteil, dass die Fehler der rückseitigen Glas-Luft Fläche sich kompensieren, weil sowohl die Referenz- wie auch die Testwelle da durchgehen. In der Praxis dürfte der Fehler allerdings sehr klein sein.



Prinzipiell sehe ich das ein. Ich hab mal abgeschätzt wie groß der Durchmesser des vom Spiegel kommenden Strahlenbündels in der Ebene des PDI- Filters ist. Der beträgt ca. 0,2 mm. Eine derart kleine Fläche zeigt selbst bei Fensterglas noch keine optisch wirksamen Unebenheiten, die stören könnten. Es bliebe nur der Unterschied der sphärischen Aberration mit /ohne 2,4 mm Glasweg bei einen f/4 = R/8 Lichtbündel. Vielleicht hat jemand Lust das zu rechnen. Ich bin mir aber ziemlich sicher dass die o. a. Strehlzahl 0,95 deshalb nicht korrigiert werden muss.

Zitat:
...Die Laserdiode sollte so dicht wie möglich neben dem PDI-Plättchen angeordnet sein, um die Off-Axis Fehler so klein wie möglich zu halten...

Vollig klar! Man kann ja den minimalen Abstand gut abschätzen. Die Dicke meiner Laserdiode beträgt 5mm. Der Abstand der kantennächsten Lochreihe auf dem PDI von der Kante beträgt 2 mm. Daraus resultiert ein minimaler Abstand Laser <– >Loch= (5/2 +2) mm = 4,5 mm. Das ist so ziemlich ähnlich wie bei einem Bath- Interferometer. Bei konstantem Abstand kann man ja ausrechnen wie viel Asti das bei einem gegeben Prüfling verursacht.

Wenn man beim PDI fest mit montiertem Filter und Diode auf beliebige Löcher zugreifen will kann der Abstand bis ca. 10 mm anwachsen. Man daher den effektiven Abstand nicht so genau. Bei der standardmäßigen Prüfprozedur mit 90° Drehung und Rückdrehung des Spiegels fällt dieser Fehler aber raus. Man sollte nur darauf achten dass bei allen I-grammen der Serie dasselbe Loch genutzt wird.

Zitat:
...Ich sehe ein, dass man die primäre Koma (Z6 und Z7) in diesem Fall abziehen darf, weil die dadurch entstehenden Fehler vernachlässigbar klein sind. Aber dass du auch die Koma höherer Ordnung abziehst, dafür sehe ich keinen Grund...
Womit wir wieder bei unserem Lieblingsthema angelangt wären…



Hat ja funktioniert, die kleine Provokation. Bisher hab ich mich nämlich auch immer darauf beschränkt beim Test von Parabolspiegeln nur primäre Koma abzuziehen. Handeln wir das einmal gründlich ab.

Primäre Koma heißt bei oF schlicht Coma. Dann gibt es dort noch die höheren Ordnungen 2nd Coma und 3rd Coma genannt.

1. Im aktuellen Fall sieht das so aus:

abzüglich Coma, 2nd Coma und 3rd Coma S=0,951
abzüglich nur Coma S=0,945

2. Die Differenz ist zwar geringfügig aber trotzdem die Frage Abzug 2nd und 3rd Coma berechigt?
Optik- Rechner können die Frage wahrscheinlich beantworten. Wer Lust dazu hat, hier die Daten zum aktuellen Prüfling:

D = 152 mm
R = 1204 mm
Off axis = 5mm
Wellenlänge = 650 nm


3. Ich hab meinen Optikrechner befragt, nämlich oF. Dazu musste ich mir nur die jeweils aus 4 I-grammen gemittelten Wellenfrontbilder ansehen:

Bild 16


Die Zahlen in den Teilbildern entsprechen dem jeweiligen PtV Wellenfrontfehler.

Zur Erinnerung: Idealerweise würden alle spiegeleigenen Wellenfrontfehler nach Rückdrehung der in Pos. 90° aufgenommenen I-gramme in unverändert er Lage und mit gleichem PtV -Wert erscheinen wie in Pos. 0°. Ausschließlich durch Prüfstandeffekte induzierten Fehler wären dagegen um 90°gedreht.

Näherungsweise um 90° gedreht erscheint hier nur Coma, also primäre Koma. Allerdings nur näherungsweise und auch nicht mit gleichem Betrag. Das kann man mit einem Mix aus spiegeleigener Koma und Prüfstandskoma erklären. Wenn z. B. das Zentrum des Parabiolspiegels nicht exaktgenau in dessen Mitte liegt würde eine absolut komafreie Prüfeinrichtung nach Auswertung mit oF Koma diagnostizieren. Wie auch immer, diese Art von Koma könnte man beim Einsatz des Spiegels im Teleskop problemlos wegjustieren. Dar Abzug von primärer Koma bei der Ermittlung der Strehlzahl von Parabolspiegeln für Newtons ist damit gerechtfertigt.

Bei 2nd Coma und 3rd Coma rührt sich dagegen wenig. Die jeweiligen PtV- Werte liegen auch enger beieinander. Danach kann urteilen dass hier Koma höherer Ordnung sehr wahrscheinlich zum Spiegel gehört und daher nicht abgezogen werden darf.

Zugegeben, die hier gemessenen PtV- Werte sind eher Peanuts. Man darf sich aber nicht dazu verleiten lassen geringe Restfehler einfach zu streichen weil sie in der Beobachtungspraxis auffallen. Falls Interesse besteht wäre ich auch gerne bereit ein Experiment mit erheblich vergrößertem Offset zu machen.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2592 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2012 :  22:41:38 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

super Gebrauchsanweisung!
Ich denke, einen Foucault Tester sollte man sowieso haben.
Allein um den genauen ROC zu bestimmen ist sowas wertvoll, eine Gegenprobe der CC mittels Schnittweitenmessung und für die Beurteilung der Oberfläche ebenfalls.

Zur Einbaurichtung des Plättchens:
Zitat:
Unterschied der sphärischen Aberration mit /ohne 2,4 mm Glasweg bei einen f/4 = R/8 Lichtbündel. Vielleicht hat jemand Lust das zu rechnen.
Mach in bei Gelegenheit! Ist nicht der Rede wert, soviel steht jetz schon fest. Aber klar, die theoretisch richtige Einbaurichtung ist die bessere

Zum Bündel Abstand:
Zitat:
Bei der standardmäßigen Prüfprozedur mit 90° Drehung und Rückdrehung des Spiegels fällt dieser Fehler aber raus.

Ja.

Zur Coma:
Zitat:
Das kann man mit einem Mix aus spiegeleigener Koma und Prüfstandskoma erklären.
Letztlich ist es egal, woher die Coma kommt. Sie kann sehr wohl auch im Glas sitzen.
Theoretisch müsste man die Mittenmarkierung leicht versetzten.
Wir hatten das einmal lang und breit diskutiert.
(Bei einem f/1 Spiegel wie dem VISTA 4m Teleskop muss man das genauer nehmen. Aber speziell dieser Spiegel ist eh perforiert, was erhebliche Haltbarkeitsprobleme des Aufklebers erwarten lässt)

Zitat:
Zugegeben, die hier gemessenen PtV- Werte sind eher Peanuts. Man darf sich aber nicht dazu verleiten lassen geringe Restfehler einfach zu streichen...

Ja richtig! Die Comawerte der höheren Ordnungen sitzen im Glas.
Mit der Philosophie, alles abzuziehen was man vermeintlich nicht sieht, konnte ich mich nie anfreunden. Natürlich läuft man Gefahr etwas "Messrauschen" mit einzufangen und dieses Kleinvieh macht eben auch Mist. Und natürlich ist "weg-argumentieren" einfacher als das Rauschen über "Wurzel(N)" zu berseitigen...

Viele Grüße
Kai

Bearbeitet von: fraxinus am: 29.11.2012 22:46:24 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2012 :  23:53:56 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kai,

Zitat:
Ich denke, einen Foucault Tester sollte man sowieso haben...



Das sehe ich auch so und ich wollte mit meinem Beitrag keinefalls den Foucaulttest abschaffen. Man kann dazu sogardie oben beschriebene Mechanik verwenden. Für SWD- Messungen fehlt dann nur noch eine Längenskala auf dem Schlitten.

Zitat:
...Ja richtig! Die Comawerte der höheren Ordnungen sitzen im Glas...


Das leuchtet mir bei dem kleinen geringen effektiv durchstahlten Glaskrümel im PDI- Filter dazu noch mit planparallelen Flächen nicht so recht ein. Aber ich wollte auf jeden Fall noch einen Vergleich mit dem Bath und derselben Laserdiode an obigem Prüfling machen.

Zitat:
...Und natürlich ist "weg-argumentieren" einfacher als das Rauschen über "Wurzel(N)" zu berseitigen...


Dabei wird auch noch sinngemäß behauptet dass über "Wurzel(N)" beseitigen (dh. Mittelung aus vielen Messwerten)keine Steigerung der Messgenauigkeit bringt. Das soll diuser Argumentierer z. B. mal den Profi- Astronomen oder Physikern beibringen. Die wissen das nämlich noch nicht...

Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2592 Beiträge

Erstellt  am: 30.11.2012 :  08:15:58 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,
Zitat:
...ich wollte mit meinem Beitrag keinefalls den Foucaulttest abschaffen
... und ich hatte das auch nicht so verstanden. Dennoch kann das bei Einsteigern so ankommen. Ich war selbst zwischenzeitlich der Meinung, man braucht Foucault nicht mehr weil man mit Openfringe bei Bedarf sogar die Foucaultbildchen simulieren kann. Das geniale am Foucaulttest ist, dass er die Welt aus einer anderen Perspektive zeigt - in Form von Anstiegen. Oder Gradient, 1.Ableitung, Slope-Error, Du weisst was ich meine. Es deutet vieles darauf hin, dass geringe Anstiege der Schlüssel für eine gute Leistung unter (starken) Seeingeinfluss sind. Schlimmes Seeing ist analog zu: große Öffnunung + normales Seeing
Am besten geht das im Nulltestest. Auch wenn das nicht quantitativ ist.

Zur Coma höherer Ordnung:
Zitat:
Das leuchtet mir bei dem kleinen geringen effektiv durchstahlten Glaskrümel im PDI- Filter dazu noch mit planparallelen Flächen nicht so recht ein.
Nein, ich meine mit "Glas" den Spiegel! Sowohl die erste Ordnung als auch die höheren lassen sich durch Drehung (Null und 180°) zwischen Spiegel und Teststand/Imeter-Einfluss trennen.
Man darf nicht vergessen, dass Zernike eine Reihenentwicklung ist und die klassischen Optikfehler nur "zufällig" mit den ersten Termen übereinstimmen. Ich weiss, Dir ist das klar. Ich schreibs nur nochmal auf

Zur argumentativen Dogmenbildung:
Zitat:
Dabei wird auch noch sinngemäß behauptet dass...

1. nur eine Optik mit Strehl 99+ ein gutes Bild zeigen kann
2. manche strehlmindernden Fehler am Himmel nicht zu sehen sind
3. nach Abzug von Punkt 2 und anderen Manipulationen...
4. ... sowie unter Berücksichtigung eines gerüttelt' Maßes Mikrorauheit
5. endlich die ersehnten Strehlpunkte zusammenkommen, dann ist das...
6. der schlagende Beweis für Punkt 1.)
# q.e.d

Viele Grüße
Kai

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt  am: 01.12.2012 :  12:24:57 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kai, liebe Mitleser,

Zitat:
... und ich hatte das auch nicht so verstanden. Dennoch kann das bei Einsteigern so ankommen. Ich war selbst zwischenzeitlich der Meinung, man braucht Foucault nicht mehr weil man mit Openfringe bei Bedarf sogar die Foucaultbildchen simulieren kann...



man kann ja auch die wenig aufwändige "Slitless- Einheit" für den Foucaulttest neben das PDI auf die Grundplatte der oben beschriebenen Mechanik klemmen. Auf SWD- Messung kann man Dank der wesentlich bequemeren P-D-I-Grammauswertung verzichten. Damit kann man wiederum sehr bequem das reale Foucaultbild mit der OF- Wellenfrontdarstellung vergleichen. Ich finde, das ist nicht nur für Einsteiger recht lehrreich. Dann gibt es in dem PDI- Filter noch das kleine Fenster. Wenn man das Bild der "Slitless"-LED dicht an das Fenster projiziert dann kann man sich auch noch die "furchtbar rauen" Phasenkontrastbilder der Spiegeloberfläche ansehen. Mehr als ansehen aber nicht.


Zitat:
...Sowohl die erste Ordnung als auch die höheren lassen sich durch Drehung (Null und 180°) zwischen Spiegel und Teststand/Imeter-Einfluss trennen...



...richtig, aber nur die erste Ordnung (= primäre Koma) lässt sich durch Kollimation des Parabolspiegels im Newton wegtrimmen und darf deshalb bei der Strehlermittlung bedenkenlos weggeklickt werden. Nach meiner Erfahrug sind bei Parabolspiegeln die PtV- Werte für 2nd und 3rd Coma sehr gering, d.h. sie haben wenig Einfluss auf die wahre Strehlzahl. Wenn man also pauschal Coma ausknipst, 2nd und 3rd Coma aber aktiviert lässt dann liegt man auf der sicheren Seite und man kann auf zusätzliche 180°- Drehung mit ensprechender Wellenfrontanalyse zur Trennung der einzelnen Coma- Anteile verzichten.

Das gilt aber nicht für den Test von komplexen Optiken wie z. B. Achromaten und Apos! Wer meint man könne Achskoma eines Objektivs durch Kollimation im Teleskop sanieren der kann sehr sehr alt dabei werden

Gruß Kurt

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt  am: 02.12.2012 :  01:56:10 Uhr  Profil anzeigen
Kleiner Nachtrag:

Wie das folgende Bild belegt kann man mit den PDI auch wesentlich größere f/4 Spiegel interferometrieren als im obigen Beispiel. Und wenn f/4 geht dann geht f/5 und langsamer genau so gut.

Bild 17


Es handelt sich hier um den (fast)12" f/4 HS meines Cassegrain mit Nasmyth - Fokus namens "Knubbel". Für das I-Gramm wurde der Sekundärspiegel mitsamt seiner Spinne ausgebaut. Man sieht den schatten des Tertierspieges und dessen Spinne.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 02.12.2012 01:58:48 Uhr
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StefanSLS
Meister im Astrotreff

Germany
872 Beiträge

Erstellt  am: 02.12.2012 :  12:03:59 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

eine ganz tolle Anleitung hast du da zusammengestellt, vielen Dank! Da ich auch mit PDI anfangen will, habe ich noch eine praktische Frage:

In welcher Entfernung zur PDI-Platte wird die Kamera aufgestellt (dicht dahinter, analog zu Foucault?), und auf welche Entfernung wird fokussiert? Welches Brennweite und Blende nimmst du bei f/4 Spiegeln?

Vielen Dank und Grüße,

Stefan

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6737 Beiträge

Erstellt  am: 02.12.2012 :  20:12:31 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Stefan,

Zitat:
Original erstellt von: StefanSLS

Hallo Kurt,

eine ganz tolle Anleitung hast du da zusammengestellt, vielen Dank! Da ich auch mit PDI anfangen will, habe ich noch eine praktische Frage:

In welcher Entfernung zur PDI-Platte wird die Kamera aufgestellt (dicht dahinter, analog zu Foucault?), und auf welche Entfernung wird fokussiert? Welches Brennweite und Blende nimmst du bei f/4 Spiegeln?

Vielen Dank und Grüße,

Stefan


freut mich dass dir meine Anleitung gefällt.
Abstand Kameraobjektiv <=> PDI so dicht wie möglich. Das ist alles ganz genau so wie bei Foucault und mit anderen Interferometern. Ebenso wird auch auf den Abstand PDI <=> Spiegel = R fokussiert.
Obige I-Gramme wurden mit Festbrennweite 60 mm f/2,8 oder 55 mm Varioobjekiv (55 -18 mm f/5,6)aufgenommen. Das ergibt ca. 1200 - 1100 Pixel für den Durchmesser des I- Gramms. Kürzere Objektivbrennweite ergibt logischerweise kleinere I- Gramme und damit geminderte Genauigkeit bei der Einlesung des Durchmessers.

Theoretisch ist die minimal erforderliche Blende R/D, hier f/8. Praktisch sollte das Objektiv aber mindestens eine Stufe weiter also auf f/5,6 öffnen können. Sonst bekommt man schnell einseitige Vignettierung des I-Gramms.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 03.12.2012 09:06:08 Uhr
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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2592 Beiträge

Erstellt  am: 02.12.2012 :  20:42:10 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,
Zitat:
12" f/4 HS

Klasse!
Hätte ich jetzt nicht vermutet, dass das noch geht.
Ich bin nämlich bei einer kleinen f/2 Sphäre gescheitert,
obwohl da nur wenige, gerade Streifen nötig sein würden.

Aber Dein Ergebnis reiht sich gut in die Serie der schon erfolgreich
interferometriertern Spiegel ein.
Kriterium ist die "Artifical Null", die im Moment bei maximal -2.4 liegt.

Viele Grüße
Kai

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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 03.12.2012 :  09:31:20 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Kriterium ist die "Artifical Null", die im Moment bei maximal -2.4 liegt.



Das habe ich nicht verstanden. Was ist -2.4? Kannst du das bitte näher erläutern?

Gruß
Michael

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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2592 Beiträge

Erstellt  am: 03.12.2012 :  10:21:51 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Was ist -2.4? Kannst du das bitte näher erläutern?

Das ist der maximale Zernike Wert für SA.
Dieser Wert ist ein direkes Maß für die Streifenanzahl.
Steht in OpenFringe auch unter "Configuration ---> Mirror/Testparameters".

Die Spiegel von Norbert Löschel (18" f/4.5) und Matze ((==>)MrBeteigeuze, 20" f/4.7) liegen ebenfalls an dieser Grenze.
Die Grenze wird durch das PDI festgelegt, während es sonst eher die Kamerasauflösung oder der Openfringe Algorithmus ist.

Das besondere an Kurts Messung ist, dass bei reduzierter Größe auch f/4 Spiegel messbar sind.
Das hätte ich so nicht vermutet.

cs Kai

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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 03.12.2012 :  10:52:59 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Das ist der maximale Zernike Wert für SA.
Dieser Wert ist ein direkes Maß für die Streifenanzahl.
Steht in OpenFringe auch unter "Configuration ---> Mirror/Testparameters".

Die Spiegel von Norbert Löschel (18" f/4.5) und Matze ((==>)MrBeteigeuze, 20" f/4.7) liegen ebenfalls an dieser Grenze.
Die Grenze wird durch das PDI festgelegt, während es sonst eher die Kamerasauflösung oder der Openfringe Algorithmus ist.



Ach so hast du das gemeint. Ja, das ist richtig. Die Formel für Z8 ist näherungsweise:
Z8 = D / (6144 N^3)
mit D = Spiegel-Durchmesser, N = Öffnungsverhältnis, Z8 in der gleichen Einheit wie D

Diese Formel bezieht sich auf den Oberflächen-Fehler des Spiegels. Für den Fehler in der reflektierten Wellenfront (was OpenFringe anzeigt) muss man noch mit 2 multiplizieren.


18" f/4.5:  Z8 = 2.50 waves (bei 652nm)
20" f/4.7:  Z8 = 2.44 waves (bei 652nm)
12" f/4:    Z8 = 2.38 waves (bei 652nm)


Gruß
Michael

P.S. Ich fasse es zu einer Faustformel zusammen:
Ein Spiegel kann mit dem PDI getestet werden, wenn D/(N^3) kleiner als 5 ist. Dabei wird D in Millimeter angegeben.

Bearbeitet von: mkoch am: 03.12.2012 11:04:28 Uhr
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Klaus Rick
Mitglied im Astrotreff


88 Beiträge

Erstellt  am: 04.12.2012 :  21:48:56 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

habe Dein PDI ja kürzlich live gesehen ... es ist klasse!

Nach Jahren des gebührenden Respekts vor Interferometrie hat es mir endlich die reale Machbarkeit eines solchen Interferometertyps mit allereinfachsten Mitteln gezeigt, insbesondere für Schleif-Laien mit ein klein bischen "Zuguck-Wissen", zu denen ich mich zähle.

Wenn also der Tag und die Freizeit dereinst kommt, an dem ich an meinen seit einem Weilchen bereits Regal-ophoben vorgebaggerten 14 Zoll-Rohling herumschrubbe, dann baue ich genau so etwas nach ! Kommt mir sogar einfacher vor als die Foucault-Mimik.

Bin immer wieder fasziniert, was in Sachen Optikgenauigkeit so mit "Hammer, Klötzchen, Säge & Gewindestange", (ok: + Knipse + Freeware), möglich ist - und wieviel Spass mir der Fortschritt bei Euch "Profi-Amateurastronomen" so bereitet !

Zusammengefasst: tolle und genial schlichte "Apertur-Apparatur", zugleich Chance auf höchste Genauigkeit bei Niedrigstpreis; ich frage: was will man eigentlich noch?

Gruß Klaus

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