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Seite: von 7

mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2808 Beiträge

Erstellt  am: 12.02.2014 :  23:01:11 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Der Zweck dieser Berechnung war, dass man auf diese Weise ohne großen Mehraufwand Phasenfilter herstellen kann, die zwei verschiedene Dichten auf dem gleichen Substrat haben. Man kann sich dann aussuchen, welche Seite besser geeignet ist.



Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  09:24:46 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Michael,
Zitat:
Original erstellt von: mkoch

Der Zweck dieser Berechnung war, dass man auf diese Weise ohne großen Mehraufwand Phasenfilter herstellen kann, die zwei verschiedene Dichten auf dem gleichen Substrat haben. Man kann sich dann aussuchen, welche Seite besser geeignet ist.


Gruß
Michael



die Idee ist sehr gut und wir brauchen die Filterchen auch sehr bald. Bei meinen jüngsten Versuchen mit Rußfilten musste ich leider feststellen dass diese doch ziemlich viel Streulicht erzeugen, was die Quantifizierung merklich beeinträchtigt.

Nach meiner Einschätzung würde ich die Dichtestufen N= 100 und N=500 vorschlagen. Es stellt sich nur noch die Frage wie sicher kann man bei bekannter Dichte die Phasenverschiebung phi ermitteln? sin(phi) sollte natürlich annähernd = 1 bleiben.

Zur experimentellen Ermittlung von phi bei Rußfiltern hab ich noch mal Versuche gemacht. Dazu wurde ein hochvergütetes UV- Fotofilter als Kantenfilter mit Ruß (N ca. 40)) belegt. Dieses hab ich dann unmittelbar vor einen 40 mm f/10 Achromaten gestellt und mittels PDI interferometriert. Als Lichtquelle diente eine rote Laserdiode ohne Sammellinse in 3 m Abstand. Hier das auswertbare Igramm:




Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2808 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  09:52:27 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Kurt,

Zitat:
Original erstellt von: Kurt
Nach meiner Einschätzung würde ich die Dichtestufen N= 100 und N=500 vorschlagen. Es stellt sich nur noch die Frage wie sicher kann man bei bekannter Dichte die Phasenverschiebung phi ermitteln? sin(phi) sollte natürlich annähernd = 1 bleiben.



Für lambda/4 Phasenverschiebung bei 550nm muss die Wolfram-Schicht 55nm dick sein, das ist bekannt.
Ich habe bei 6 verschiedenen Proben sowohl die Dicke vermessen (5 per Interferometer, und eine per Widerstands-Messung), und die Transmission der Schichten vermessen (mit HeNe Laser und Laser-Leistungsmesser). Alle Messergebnisse streuen zwar recht stark, aber man kann eine Gerade in das Diagramm hineinmitteln. So kann man den Zusammenhang zwischen Dicke und Transmission ablesen. Denn die interferometrische Dickenmessung möchte ich umgehen, weil sie eine zusätzlich aufgebrachte Alu-Schicht erfordert und das kostet viel Zeit.
Aus meiner gemittelten Kurve ergibt sich dass eine 55nm Schicht eine Transmission (einschliesslich Reflexion) von etwa 5% hat, also N = 20. Mit Wolfram wird sich N=100 bis N=500 nicht realisieren lassen.
Die von David Vernet verwendete Schicht ist angeblich aus Aluminium. Aber das dürfte theoretisch gar nicht funktionieren, denn der Brechungsindex von Alu liegt bei 550nm sehr nahe bei 1.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: mkoch am: 13.02.2014 09:55:38 Uhr
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rolf
Meister im Astrotreff

France
634 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  10:52:57 Uhr  Profil anzeigen  Besuche rolf's Homepage
Zitat:
"Die von David Vernet verwendete Schicht ist angeblich aus Aluminium. Aber das dürfte theoretisch gar nicht funktionieren, denn der Brechungsindex von Alu liegt bei 550nm sehr nahe bei 1."

Und da er meinte, es würde gut funktionieren, stimmt entweder die Theorie nicht oder er erzählt Stuss. Gespannt, was dabei rauskommt.

Gruß

Bearbeitet von: am:
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Alois
Altmeister im Astrotreff

Austria
1307 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  11:46:30 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Michael.
Zitat:
Der Zweck dieser Berechnung war, dass man auf diese Weise ohne großen Mehraufwand Phasenfilter herstellen kann,
die zwei verschiedene Dichten auf dem gleichen Substrat haben.
Man kann sich dann aussuchen, welche Seite besser geeignet ist.
Das hast du sehr gut gemacht und diese Platten sind auch brauchbar.
Im Fall dass du noch weitere Versuche machst, hätte ich Interesse an solchen Platten.

Aus meinen derzeitigen Übungen mit dem Phasenkeil, geht hervor das der Lyottest in erster Linie sehr stark auf die Dichte
und sehr sehr wenig, besser gesagt, sogar fast nicht mit Sicherheit erkennbar auf die Phase reagiert.
Somit ist die Dichte sehr wichtig, fast egal wie sie zustande kommt.
Bei der Messung aus dem Krümmungsmittepunkt wären die Dichten
2,00_ 2,25_2,50_ 2,75_ 3,00_3,25 interessant, wobei eher die höheren Dichten zu bevorzugen sind.

Viele Grüße
Alois


Bearbeitet von: am:
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HJ_Busack
Senior im Astrotreff


118 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  16:59:58 Uhr  Profil anzeigen  Besuche HJ_Busack's Homepage
Hallo Alois,

Gratulation zu Deinem Phasenkeil!
Zitat:
Original erstellt von: Alois

Aus meinen derzeitigen Übungen mit dem Phasenkeil, geht hervor das der Lyottest in erster Linie sehr stark auf die Dichte
und sehr sehr wenig, besser gesagt, sogar fast nicht mit Sicherheit erkennbar auf die Phase reagiert.

Deine Beobachtung deckt sich recht gut mit den theoretischen Erwartungen, wenn man voraussetzt, dass die Herleitung der Kontrastformel in dem Dokument der Uni Regensburg überhaupt auf dieses Verfahren angewendet werden kann.

http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/schwarz/Mikroskopie/05-Phasenkontrastverfahren.pdf

Für eine Phasenverschiebung von 90° ergibt sich als Näherung für gegenüber der Abschwächung 1/N kleine Wellendefekte rho die vielzitierte Lyotformel, hier mal vereinfacht dargestellt als Kontrast K in Abhängigkeit von dem Wellendefekt

K=rho*sqrt(N)

Also eine lineare Abhängigkeit.

Für eine Phasenverschiebung von 0° erhält man dagegen als Kontrast K

K=rho^2/(rho^2+2/N)

Für kleine Wellendefekte (gegen 1/N) ergibt das

K=rho^2*N/2

Also eine quadratische Abhängigkeit. Damit ist keine Messung möglich.

Für große Defekte erhält man

K=1-2 /(N*rho^2)

Also praktisch konstante (maximale) Helligkeit.

Wer wissen möchte, wie die exakte Kontrastfunktion für alle möglichen Parameterkombinationen aussieht, muss nur die im Link angegebene Intensitätsformel in die ebenfalls angegebene Kontrastformel einsetzen und zum Beispiel in Excel eintippen.

Fazit:
Der Lyottest ergibt für alle praktischen N-Werte Helligkeitsverteilungen, die auf den ersten Blick scheinbar nur wenig von der Phasenverschiebung des Plättchens abhängen.
Wenn man jedoch messen will, also mehr möchte als nur Bilder produzieren, muss die Phasenverschiebung schon in der Nähe von 90° liegen, sonst produziert man nur Fahrkarten.

Vielleicht noch als Idee, wie man mittels Bildstatistik eine korrekte Phasenlage erkennen könnte:

Bei linearem Verhalten sollte man eine symmetrische Verteilung der Helligkeiten um den Mittelwert erwarten. Bei abweichendem Verhalten, im Extremfall bei quadratischer Abhängigkeit, sollte es eine einseitige Häufung geben, d.h. unsymmetrische Verteilung um den Mittelwert.

Wenn sich das im Zusammenspiel mit der Phasenverschiebung bestätigen sollte, könnte man wohl davon ausgehen, dass die Anwendung der Regensburg-Formel für den Lyottest zulässig ist. Das wäre schon mal eine gute Grundlage.

Freundliche Grüße
Hans-Jürgen

Bearbeitet von: am:
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rainer-l
Meister im Astrotreff


518 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  17:33:43 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Miteinander

Texereau schreibt tatsächlich "Phase plate partial aluminium film , optical density 1.7
Lassen wir die Reflexionsverluste zunächst weg , so entspricht dies bei 650 nm Wellenlänge einer Aluminiumschicht von 26nm und einer Phasenverschiebung von 8° .
Bei 650nm hat Aluminium ein n von 1,55803 also fast identisch mit Kronglas , auf der Glasseite wird es kaum Reflexion geben .
Es fehlen nur noch 82° Phasenverschiebung die man durch eine phasendrehende Schicht erzielen kann .
Zitat aus einem älteren Standartwerk für Mikroskopie (vermutlich Köhler),"Aus diesem Grund besteht eine Phasenringplatte immer aus zwei Schichten , einer phasendrehen und einer absorbierenden Schicht" .
Bei einer zweischichtigen Phasenplatte ergibt sich durch das niedrige n von Aluminium ( 0,9 - 1,55 ) die Möglichkeit 90° Phasenverschiebung bei sehr verschiedenen Abschwächungen zu realisieren . Außerdem sollte man es mit den gleichen Schichten wie Glas vergüten können .

Phasenkontrastvorrichtungen für die Mikroskopie werden massenhaft produziert und sind (deshalb)noch nicht mal besonders teuer . Vieleicht kennt Jemand eine Firma die solche Schichen aufbringt ?

Gruß Rainer

Bearbeitet von: am:
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Alois
Altmeister im Astrotreff

Austria
1307 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  18:33:36 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Hans-Jürgen
Zitat:
Wenn sich das im Zusammenspiel mit der Phasenverschiebung bestätigen sollte, könnte man wohl davon ausgehen, dass die Anwendung der Regensburg-Formel für den Lyottest zulässig ist. Das wäre schon mal eine gute Grundlage.

Ja darauf bin ich auch gespannt.
Um das so zu zeigen , wie ich es sehe, muss ich noch gif Animationen machen lassen.
Diese Ripple wandern nämlich Schritt für Schritt über die Fläche weiter.
Zum Glück habe ich Philipp Salzgeber in meiner Nähe und er hat sich bereit erklärt mir die Animationen zu machen.
Wenn ich diese habe, dann kann ich den ersten Erlebnisbericht schreiben.

Viele Grüße
Alois

Zitat:


Bearbeitet von: am:
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rainer-l
Meister im Astrotreff


518 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  21:38:59 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Hans-Jürgen

Dein Beitrag hat mir sehr gefallen .
Außerdem hast Du jetzt (erst) mein Interrese an den etwas unübersichtlichen Formeln der Uni Regensburg geweckt .
Aus dem Zeigerdiagrammen von Texereau , der Herleitung der Lyotformrel und meiner Herleitung aus dem TIS ergibt sich ebenfalls eine quadratische Abhängigkeit der Intensität von den Fehlernhöhen bei 0° Phasenverschiebung . Genauso muß es bei großen Fehlern einen Therm mit Fehlerhöhenquadrat geben .
Dein Fazit teile ich voll .

Gruß Rainer

Bearbeitet von: rainer-l am: 13.02.2014 21:41:17 Uhr
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2808 Beiträge

Erstellt  am: 13.02.2014 :  23:01:27 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo,

Zitat:
Original erstellt von: HJ_Busack
... wenn man voraussetzt, dass die Herleitung der Kontrastformel in dem Dokument der Uni Regensburg überhaupt auf dieses Verfahren angewendet werden kann.



Was in diesem Dokument steht wurde übrigens weitestgehend 1:1 aus dem Buch von H. Beyer übernommen (einschliesslich der Bilder und Zeichnungen). Das Buch wird auch an erster Stelle im Literaturverzeichnis genannt.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 17.02.2014 :  14:32:19 Uhr  Profil anzeigen
Messergebnisse an Wolfram- bedampften Lyot- Phasenfiltern

Am vergangenen Samstag übergab mir Michael zwei seiner neuesten PDI- Phasenfiltern (mit jeweils 2 unterschiedlichen Belegungen gemäß seinem obigen Bild ) zwecks Vermessung. Danke lieber
Michael, das mach ich natürlich liebend gerne.

Uns interessiert hier die opt. Dichte oder Transparenz sowie die Phasenverschiebung phi in der Filterschicht. Die Messmethoden dazu hab ich ja bereits in dem von Horia angelegten Thread Lyotbild– Auswertung. Siehe dort meine Beiträge erstellt am: 01.02.2014 : 16:51:22 Uhr sowie erstellt am: 09.02.2014 : 03:50:02 Uhr und auch in diesen Thread erstellt am: 13.02.2014 : 09:24:46 Uhr.
Zur Bestimmung von phi hab ich Bei der hier vorgestellten der neuen Messserie wurde zur Bestimmung von phi eine grüner Diodenlaser (532 nm) ohne Optik verwendet.

Bild 21

Mit diesem Aufbau bekommt man sehr gut auswertbare I-gramme. Hier ein Beispiel:

Bild 22


Bild 23


Es wurden für jede Filterschicht jeweils 3 Streifenpaare ausgemessen und die Ergebnisse gemittelt.

Alle Messergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Bild 24


Vorläufiges Fazit:
1. Die Ermittlung der Transparenz stimmt in Rahmen der Messgenauigkeit gut überein.
2. Tendenziell ist die Transparenz bei grün geringer als bei rot.
3. Die Transparenz sollte für ein praktisch gut nutzbares Filter <1% sein, entsprechend N>100.
4. Die opt. Phasenverschiebung liegt im Bereich von 50 my bis 74 my Schichtdicke.
5. Zitat Rainer:

Zitat:
...Zitat aus einem älteren Standartwerk für Mikroskopie (vermutlich Köhler),"Aus diesem Grund besteht eine Phasenringplatte immer aus zwei Schichten , einer phasendrehen und einer absorbierenden Schicht" .
Bei einer zweischichtigen Phasenplatte ergibt sich durch das niedrige n von Aluminium ( 0,9 - 1,55 ) die Möglichkeit 90° Phasenverschiebung bei sehr verschiedenen Abschwächungen zu realisieren . Außerdem sollte man es mit den gleichen Schichten wie Glas vergüten können .

Phasenkontrastvorrichtungen für die Mikroskopie werden massenhaft produziert und sind (deshalb)noch nicht mal besonders teuer . Vielleicht kennt Jemand eine Firma die solche Schichten aufbringt ?...



Michael du hast doch bereits Alu + Wolfram zwecks Dickenmessung bedampft. Was spricht dagegen wenn du eine Schicht Wolfram mit ca. 50 my zu bedampfen und darauf eine Aluschicht zur Gewinnung der gewünschten Dämpfung im Bereich 100 <N < ca. 500 ? (Die Schichtenfolge geht wahrscheinlich auch umgekehrt). Dann hätten wir sehr wahrscheinlich fertig

meint Kurt

Korrektur 17.02.13 21:46
nach Michaels Hinweis.
Bild 24, Tabelle: Die richtige Dimension für die Schichtdicke lautet nm, nicht my! Das gilt natürlich ebenso für

4. Die opt. Phasenverschiebung ....

Bearbeitet von: Kurt am: 17.02.2014 21:50:23 Uhr
Zum Anfang der Seite

mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2808 Beiträge

Erstellt  am: 17.02.2014 :  16:44:36 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Kurt,

vielen Dank für deine Messungen. Das wichtigste Ergebnis ist, dass eine Schichtdicke von ca. 55nm (nicht my!) tatsächlich die gewünschte 90° Phasenverschiebung erzeugt.

Zitat:
Original erstellt von: Kurt
Was spricht dagegen wenn du eine Schicht Wolfram mit ca. 50 my zu bedampfen und darauf eine Aluschicht zur Gewinnung der gewünschten Dämpfung im Bereich 100 <N < ca. 500 ?



Hmm, das ist nicht so einfach. Das Problem ist, dass das Substrat sehr heiss wird, schätzungsweise einige Hundert Grad. So heiss, dass die Feder-Klammern aus Stahl, mit denen ich die Maske auf dem Glas befestigt hatte, ihre Federkraft weitgehend verlieren. Und dann kann die Maske sehr leicht verrutschen. Das ist kein großes Problem solange man das Substrat nicht anfassen muss. Aber wenn danach noch eine Alu-Schicht bedampft werden soll, dann muss das Substrat rausgenommen werden, ein Stück Alu auf den Wolfram-Draht gehängt werden, und dann muss das Substrat wieder rein in die Kammer. Und zwar dann an eine andere Stelle, nämlich viel weiter von Verdampfer entfernt, damit ich das Schichtdichen-Messgerät verwenden kann.
Die Frage ist also, wie man die Maske auf dem Substrat befestigen soll, ohne dass sie verrutschen kann. Als Maske habe ich ein 0.05mm Stahlband verwendet, das mit einer zweiten Glasplatte angedrückt wird.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
Zum Anfang der Seite

rainer-l
Meister im Astrotreff


518 Beiträge

Erstellt  am: 17.02.2014 :  19:54:46 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Michael hallo Kurt

Der Gedanke einer kombinierten Wolfram-Aluminium Beschichtung ist interessant . Solange die gesamte Abschwächung nicht genau festgelegt ist , braucht auch die Dicke der Al.Schicht nicht genau zu sein . Eine erhebliche Abschwächung kommt schon durch die Reflexion zustande .
Kann man einen Aluminiumdraht vor (auf) den Wolframdraht aufhängen und dann mit einem Stromstoß wegschmelzen ohne ihn komplett zu verdampfen ?
Also eine Anordnung finden wo man die Kammer nicht öffnen muß ?

Etwas anderes : Bei 15nm Schichtdicke haben wir 2,73° Phasenverschiebung pro nm , bei 26nm 2,2° , bei 50nm 1,6° und bei 74nm 1,38° pro nm Schichtdicke .
Haben sollten wir bei 532nm Wellenlänge n = 3,48765 und damit 1,683° Phasenverschiebung pro nm Schichtdicke . Wie erklären wir diese Messergebnisse ?

Gruß Rainer

Bearbeitet von: am:
Zum Anfang der Seite

mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2808 Beiträge

Erstellt  am: 17.02.2014 :  20:15:50 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Rainer,

Zitat:
Original erstellt von: rainer-l
Kann man einen Aluminiumdraht vor (auf) den Wolframdraht aufhängen und dann mit einem Stromstoß wegschmelzen ohne ihn komplett zu verdampfen ?
Also eine Anordnung finden wo man die Kammer nicht öffnen muß ?



Du meinst, eine genau definierte Menge Aluminium auf den Wolframdraht hängen, dann den Draht nur soweit aufheizen dass zuerst das ganze Alu verdampft und die teildurchlässige Schicht erzeugt, und dann den Draht auf Weissglut aufheizen um die Wolfram-Schicht zu erzeugen? Könnte gehen, hat aber den Nachteil dass ich das Schichtdicken-Messgerät nicht zum Einsatz bringen kann. Denn für die Erzeugung der Wolfram-Schicht muss das Substrat sehr dicht am Verdampfer sein. Sonst würde das zu lange dauern. Man hat nicht beliebig viel Zeit bevor der Draht durchbrennt.

Zitat:
Original erstellt von: rainer-l
Etwas anderes : Bei 15nm Schichtdicke haben wir 2,73° Phasenverschiebung pro nm , bei 26nm 2,2° , bei 50nm 1,6° und bei 74nm 1,38° pro nm Schichtdicke .
Haben sollten wir bei 532nm Wellenlänge n = 3,48765 und damit 1,683° Phasenverschiebung pro nm Schichtdicke . Wie erklären wir diese Messergebnisse ?



Durch Messfehler bei der interferometrischen Dickenmessung. Es war mehr Rätselraten als Messen.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
Zum Anfang der Seite

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 17.02.2014 :  21:02:53 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Rainer,

Zitat:
...sollten wir bei 532nm Wellenlänge n = 3,48765 und damit 1,683° Phasenverschiebung pro nm Schichtdicke . Wie erklären wir diese Messergebnisse ?...



es gibt keine Messung ohne Messfehler, auch bei mir nicht . Bei der Messung gemäß Bild 23 führen die natürliche Unschärfe der I-gramme und die Pixel- Auflösung zu Messefehlern. Man könnte diese Fehler durch mühsame, zahlreiche Wiederholmessung spezifizieren. Aber das würde ich hier für übertrieben halten. Ich finde es schon sehr befriedigend dass unsere Messergebnisse auf Anhieb im Rahmen des physikalisch Wahrscheinlichen liegen.

Bitte nicht vergessen: Wir gehen mit dem hoch empfindlichen Lyot- Verfahren auf Jagd nach Restfehlern in der Größenordnung von TIS 1 Promille und weniger. Da muss man den Messfehler bei der Quantifizierung des verursachenden Fehlers Rauheit (Fehler des Fehlers) nicht so eng setzen wie z.B. für die Brechzahl von Gläsern zur richtigen Berechnung von hochwertigen Abbildungsoptiken. So ist hier die Angabe von „...n = 3,48765…." für Laien eher verwirrend.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 17.02.2014 21:26:52 Uhr
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