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Seite: von 3

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6748 Beiträge

Erstellt am: 27.11.2003 :  00:32:45 Uhr  Profil anzeigen
1. Warum so ein Planspiegel?
a) Weil ich noch keinen habe.
b) Weil man damit einen Coelostat bauen kann. Das ist ein Ding wie wo nur obiger Planspiegel und sonst gar nix parallaktisch montiert wird. Der Coelostat spiegelt einem in ihn blickendes Fernrohr den Himmel. Dank der parallaktischen Nachführung des Coelostaten, meint das Fernrohr, der Himmel stände still. Das Fernrohr muss sich also gar nicht bewegen und der Beobachter am Okular auch nicht! Das Fernrohr kann daher irgendwie bequem und wackelfrei auf 2 Stützen gelegt werden. Weiterhin macht es gar nicht viel Probleme, wenn man es mittelgroß (ca. 10“ Öffnung) bis lang baut. Ist alles schon erfunden worden und soll ganz gut sein für Mond, Sonne und Planeten.

c) Man kann mit dem Planspiegel andere Planflächen prüfen, Teleskope kollimieren und testen.
d) Man kann damit ein „Strehlometer“ bauen. Das werd ich allerdings nicht machen. Es sei denn, jemand zahlt mir eine 6- stellige Gage!

2. Was braucht man?

a) eine ordentliche Beschreibung. Die findet man z. B. bei
Allen Mackintosh „ Advanced Telescope Making“. Da steht auch ziemlich viel über die Prüfprozedur drin.
b) Etwas Erfahrung bei der Herstellung von Teleskopspiegeln
c) Einen Rohling! Am besten nimmt man gleich zwei. Marty hatte einen 12“ und 10“ Rohling je 25 mm dick aus Borofloat zu verkaufen. Die Durchmesser passen lt. Mackintosh gut zusammen 12“ Rohling und 10“ Tool.
d) Natürlich braucht man noch den üblichen Kram wie Schleif- und Poliermittel, Pech, Prüfvorrichtung nach Foucault mit Ronchi und Labor- Startest und gemäß Mackintosh einen sphärischen Referenzspiegel und ein kleines, handliches Schnellinterferometer. Vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich ist ein motorbetriebener Drehteller.

3. Weitere Erklärungen folgen an Hand der Fotos :
Das erste Bild zeigt das Schema der Prüfvorrichtung.

Der Laser ist mit einer Lochblende von ca. 0,5 mm abgeblendet. Diese erzeugt ein mäßig divergierendes Lichtbündel, das über den kleinen Umlenkspiegel von der Linse zu einem genügend kleinen künstlichen Stern in P abgebildet wird. P liegt annähernd im Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Referenzspiegels. Das Licht von P wird über den zu prüfenden Planspiegel zum Referenzspiegel und von dort zum Bild des künstlichen Sternes in P´ . Hier kann man in gewohnter Weise die von der Parabolspiegelherstellung bekannten Prüf- und Messtechniken anwenden. Wenn der Prüfling ein ideales Planspiegel wäre, würde man nur die evtl. vorhandenen Fehler des sphärischen Referenzspiegels erkennen. Der sollte daher schon recht ordentlich sphärisch sein. Da der Prüfling 2x reflektieren muss, macht er seine Fehler natürlich doppelt deutlich sichtbar. Wie man leicht erkennen kann, darf der Durchmesser des Referenzspiegel wegen der Schrägstellung des Prüflings deutlich kleiner sein als der des Prüflings. Bei einem Winkel alpha von z. B. 30° reicht der halbe Durchmesser.

Durch die Schrägstellung des Prüflings hat man noch einen ganz speziell scharfen Test auf „power“ . Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt das an ob, der Planspiegel evtl. einen messbaren Radius hat. Solch ein Fehler würde sich im Ronchi- und erst recht im Startest wie knalleharter Astigmatismus zeigen. Durch die Schrägstellung wird nämlich die evtl. vorhandene sphärische Krümmung in der horizontalen Ebene scheinbar verstärkt gegenüber der vertikalen Ebene.

Im Prinzip funktionieren die Tests auch mit herkömmlichem künstlichen Stern erzeugt mit Halogenlampen und/oder Hochleistungs- LED. Wegen der Zweifach- Reflexion am unbelegten Prüfling hat man damit aber etwas wenig Licht. Mit dem Laser hat man auch dann noch keine Helligkeitsprobleme wenn der Referenzspiegel ebenfalls nicht belegt ist. Für die ersten Messungen kann man auf den Umlenkspiegel sowie die Abblendung des Lasers verzichten und ihn direkt in Linie mit der Linse legen, wie im nächsten Bild gezeigt.

Die Intensitätsverteilung auf dem Prüfling wird dabei allerdings erheblich schlechter als gemäß der Anordnung auf dem ersten Bild. Die Anwendung eines Spaltes ist weniger günstig, weil bei dem Test das Ronchi- Gitter bzw. die Schneide jeweils horizontal und vertikal ausgerichtet werden muss.

So sehen die beiden Spiegel auf dem Prüfstand aus. Jeder muss für sich in allen Achsen positioniert werden können. Das ist beim ersten Aufbau eine echte Geduldsprobe, bevor man das erste Prüfbild sieht. Das geht im Prinzip aber ganz einfach: Lasestrahl ohne Linse auf die Mitte des Prüflings justieren, den Reflex auf die Mitte des Referenzspiegels, dessen Reflex auf die Mitte des Prüflings. Theoretisch landet der Strahl dann genau dort wo er hergekommen ist. Mit dem Laser als Lichtquelle findet man diesen endgültigen Zielpunkt tatsächlich als kleinen Spot, wenn man den Raum genügend abdunkelt und einen weißen Schirm zur Hilfe verwendet. Das hatte bereits nach den ersten 15 Minuten Polierzeit des Prüflings so funktioniert! Bei Wiederholungen mit fortschreitender Arbeit/Korrektur muss ja nur der Prüfling neu jedes Mal neu aufgestellt werden. fein positioniert werden nach muss.

So sieht es auf der „Okularseite“ der Prüfstrecke aus


Und hier erkennt man Referenzspiegel und den Prüfling



Das nächste Bild zeigt die „höchstkomplizierte“ Lagerungs- und Antriebstechnik des Drehtellers. Als Stromversorgung für mehrere Stunden reicht ein 1,5 Ah NiCd- Akku.

Hier sieht man die Gesamtanordnung. Wie bekannt, machen relativ dünne Rohlinge leicht Schwierigkeiten durch Verspannung während der Bearbeitung. Eine nicht hinreichend ebene und/oder anisotrop deformierbaren Auflage kann bereits zu echtem Astigmatismus des Prüflings führen. Das wird hier durch die dicke plangeschliffene Waschbeton- Platte und den Weichschaum- Matten verhindert (hoffe ich zunächst). Die massive Platte sorgt auch für den notwendigen Anpressdruck des Drehtellers auf die Antriebsrolle.



Vor dem Polieren haben die Götter des Schleifen gesetzt. Bei den Rohlingen aus Borofloat konnte man mit K320 loslegen, weil man keine Vertiefung und wenn irgend möglich wirklich keine reinschleifen sollte. Um das einigermaßen gut hinzubekommen hilft ein Sphärometer. Wenn Werkzeug und Werkstück in Kontakt sind (Bleistiftprobe) und das Sphärometer den gleichen wert zeigt, sind die Flächen hinreichend eben. Die Auflösung des Sphärometers sollte mindestens 1/1000 mm betragen.


Hier ein Beispiel für den Ronchitest nach ca. 6h Polierzeit

Das Ronchigitter wurde in seiner Fassung um 90° gedreht, ohne den axialen Abstand zu verändern. Bei fehlerfreiem Prüfling wären die Abstände der Linien genau gleich. Hier im Beispiel ist man noch etwas davon entfernt. Der Spiegel hat einen Krümmungsradius von ca. 6 km, was wie oben bereits beschrieben durch die Schrägstellung als Astigmatismus erscheint. Das kriegt man genauer raus, wenn man den Startest praktiziert. Man findet zwei Brennlinien für den „horizontalen“ und „vertikalen Fokus, deren Abstände man messen kann. Der Rest ist ein wenig Mathematik, Mittelstufe, nachzulesen bei o. a. Mackintosh.


Bei weiterer intra/extrafokaler Einstellung des Okulars erscheinen die durch den Astigmatismus verzerrten Beugungsfiguren.

Ronchi – und Startest sind weniger gut geeignet, wenn es um die Quantifizierung der abgesunkene Kante geht. Dazu eignet sich bei Planspiegeln bestens ein kleines, handliches Schnellinterferometer:
Die Bilder zeigen den praktischen Einsatz




Das reicht mir für heute. Fragen und weitere Beiträge zum Thema sind dringend erwünscht.

Gruß Kurt


Aktualisierung:

Das obige Ronchigramm (aufgenommen intrafokal) zeigt an, dass der Planspiegel einen sehr deutlichen konvex- sphärischen Fehler hat. Die senkrecht stehenden Linien stehen dichter zusammen. Daher ist der Brennpunkt der horizontalen Ebene weiter weg als im horizontalen Schnitt. Das gleiche zeigen auch die beiden fokus- Linien im Startest. Zusätzlich war bei dieser Wölbung auch noch eine geringe konvex- Wölbung von ca. 2 my mit dem Sphärometer messbar. Dabei diente das Schleiftool als Bezugsfläche. Für den Anfang ist diese messtechnische Unterstützung recht nützlich, weil man das ungewohnte Ronchigramm- Bild und die Fokus- Differenz lt.- Startest genau falsch herum deuten könnte. Die Bescherung würde man dann erst nach der „sinnvoll“ erdachten Korrekturmaßnahme finden.

Also hier war es richtig betont die Mitte des Spiegels poliertechnisch abzutragen. Das geht genau wie beim Abtrag eines „Berges“ unter Kontrolle mit Foucault- Test. Ich hab zunächst mit dem größten Polierwerkzeug (280 mm D.) TOT mit seitlichem Überhang und Kantendruck innen gearbeitet. Doch nach rund zwei Stunden hatte sich außer der Verbesserung des Polierzustandes nix geändert. Nächste und von mir eigentlich ungeliebte Maßnahme war der Einsatz eines kleineren Polierers mit nur 140 mm Durchmesser. So etwas benutze ich sonst nur im Notfall, wenn eine Parabel nicht richtig voran geht. Meist endet so etwas mit einem dicken „Loch“ in der Spiegelmitte. Nach 1 h war der Berg lt. Sphärometer kaum noch messbar. Man schafft also größenordnungsmäßig ca. 1- 2 my Abtrag/h durch Politur.
Der folgende Ronchi- Test sah dann so aus:


Der Unterschied der Linienabstände horizontal –vertikal war immer noch beträchtlich. Die Linien sind zusätzlich innen bauchig gekrümmt, so wie bei Kegelschnitten Ellipse, Parabel oder Hyperbel bekannt. Krümmung der Linien darf auf keinen Fall sein. Das erfordert Werkzeugeinsatz und Führung wie bei der Korrektur eines überkorrigierten Parabolspiegels. Gleichzeitig musste aber wegen der immer noch insgesamt konvexen Wölbung die Mitte stärker abgetragen werden. Man kann sich das so vorstellen, als müsse man einen schwach konvexen Spiegel mit überlagerter aber noch schwächer ausgeprägter Hyperbel auf null abtragen. Das ging recht zügig mit dem großen Tool abwechselnd TOT /MOT, Toolmitte etwas abgeschabt und vorsichtigem Gebrauch des kleinen Werkzeuges mit langen W- Strichen, bevorzugt über die Mitte. Je nach Eingriff wurde in Intervallen von 30 – 60 Minuten geprüft.

Ich hab längst nicht alle Prüfungen fotografisch dokumentiert. Hier nur ein Beispiel des Zustandes im letzten Drittel der Arbeit.






Da jeder Spiegelschleifer so seinen eigenen Stil nach Art einer Handschrift entwickelt, erspare ich mir hier die genaue Auflistung aller Maßnahmen. Es ging wie bereit gesagt mit den beiden o. a. Tools.

Vorgestern, nach insgesamt schätzungsweise 15- 20 Polierstunden und doppelt so vielen Prüfungen ging es dann um den möglichst genauen „Zieleinlauf“. Die Gesamtwölbung war fast vollständig weggebaggert. Dazu kann man auch aus der Differenz der astigmatischen Brennlinien im Startest anschaulich den Krümmungsradius in km berechnen. Bei geglückter Werkzeugführung sieht man dann beim Ronchi- Test nur noch geringe Differenzen im Linienabstand bei horizontaler/vertikaler Ausrichtung der Linien. Zur Erinnerung: Das Gitter darf während der Drehung nicht axial verschoben werden. Noch bevor der Ronchi- Test an seiner Auflösungsgrenze kommt, kann man zum Startest selbstverständlich den Foucault- Test einsetzen.

Für Planspiegel zur ausschließlichen Verwendung als Autokollimator ist der Radiusfehler weniger gravierend. Angenommen der sei 5km. Bei der Anwendung in Autokollimation „sieht“ das Teleskop oder ein einzelner Parabolspiegel als Prüfling den künstlichen Stern in ca. 5 km Entfernung. Das hat auf den Korrekturzustand des Systems keinen messbaren oder sichtbaren Einfluß. Es ist nur schwierig, einen solchen „gewölbten“ Planspiegel genügend sauber von sonstigen Übeln zu korrigieren. Deshalb ist es sinnvoll
1. den Radius doch möglichst groß in den Bereich von 30 oder gar 40 km zu bekommen. Ich lasse mich von Leuten mit einschlägiger Erfahrung gerne korrigieren.
2. den Winkel alpha möglichst n den Bereich von 40- 50° zu legen. Die optische Wirkung des Radiusfehlers verringert sich auf 1/3, wenn man alpha von 30° auf 45 Grad erhöht.

Will man dagegen einen Planspiegel für einen Coelostaten bauen, so muss der Radius im Bereich von 300 – 400 km liegen. Sonst je nach Winkelstellung des Coelostaten zum Teleskop erhebliche Astigmatismus- Fehler in Kauf nehmen. Da ich solchen Einsatz plane, hab ich meinen Planspiegel bisher ausschließlich bei alpha = 30° korrigiert. Ob das so OK- ist, hoffe ich baldmöglichst Live testen zu können. Auch hier lasse ich mich gerne von einschlägig „vorbestraften“ Praktikern beraten.



Da hier im Prinzip alle 3 Tests Nulltests sind, braucht man gar eigentlich gar nicht zu messen. Man könnte auch so verfahren: Ronchi-Test zeigt ideale waagerechte und senkrechte Balken jeweils mir gleichem Abstand, Spiegel ist OK., weil dann der Restfehler im Bereich lamba/10 liegt. Der Planspiegel reflektiert ja zweimal, was die Empfindlichkeit aller Tests verdoppelt. Aber welcher Spiegelschleifer hat nicht den Ehrgeiz das Letzte aus seinem Stück herauszuputzen. Dazu hilft nur Foucault. Auch wenn man sich sagt, davon sieht man in der Praxis nix, will man zumindest wissen, wie denn die Restfehler zahlenmäßig aussehen, braucht man Foucault mit Schnittweitendifferenzmessung. In beiden Fällen braucht man natürlich einen (nirgends existierenden) „perfekten“, so sagen es zumindest die geübten Theoretiker. Wer schon mal nach Foucault eine ordentliche bis sehr gute Parabel hinbekommen hat, dürfte hierbei keine Schwierigkeiten bekommen. Man macht erst eine Nullmessung allein mit dem verfügbaren Referenzspiegels. An Hand dieser Messungen kann man mit den üblichen Auswerteprogrammen die Qualität hinreichend genau berechnen. Natürlich sollte man hier auf ausgemachte „Gurken“ verzichten.

Hier nun der vorläufigen Abschlussbericht:

1. Ergebnisse Startest


Das Bild zeigt in der oberen reihe zwei mit Aberrator generierte intra/extrafokale Sternbilder, die bei sphärischer Aberration von 1/10 lambda zu erwarten wären.
Die mittlere Reihe sind auf der Prüfstrecke fotografiert. Die untere Reihe des gleichen aber nur mit allein mit dem Referenzspiegel. Es wurde versucht, alle Aufnahmen und die Simulierten Bilder mit möglichst gleich großer extra/ intrafokaler Defokussierung zu gewinnen. Das ist nicht so sicher möglich wie bei der visuellen Beurteilung am Okular. Die Fotos sollen nur die Vorgehensweise verdeutlichen. Sie sind nicht zur quantitativen „offline“ Beurteilung geeignet.

a) Astigmatismus und Radiusfehler.
Der Nachweis des Radiusfehlers wird durch den Astigmatismus des Versuchsaufbaus begrenzt. Pessimistisch rechnerisch abgeschätzt ist der Radius nicht kleiner als 100 km. Durch Einsatz eines Strahlungsteilers lässt sich der Offset- Fehler bei der Messung vermeiden. Das gleiche gilt für eine kritische Beurteilung des Astigmatismus der Spieges selbst.

b) Sphärische Aberration
Durch direkten Vergleich der Okularbilder untereinander sowie mit den simulierten Fotos kann diesen Fehler als <1/10 lambda wave abschätzen.

c) Zonenfehler
keine nachweisbar.

2. Ronchi Test




Zwischen den Ronchi- Bildern des Referenzspiegels allein und in Kombination mit dem Prüfling sind keine Unterschiede nachweisbar. Das stützt die Beurteilungen 1a) sowie 1 b)

2. Foucault- Test
Noch nicht abgeschlossen.

3. Geplante weitere Vorgehensweise
a) Erst mal Polierwerkzeuge verschließen.
b) Autokollimationstests mit diversen Teleskopen.
c) Versuchsaufbau als Coelostat mit einem 10“ Solar-Newton
d) Falls keine Fehler deutlich werden Test in einem professionellen Prüflabor, sofern finanziell erschwinglich.

In der Hoffnung einige Schleiffreaks zu Nachahmung und Verbesserungen ermuntert zu haben grüßt Euch
Kurt



Bearbeitet von: Kurt am: 01.12.2003 21:20:25 Uhr

Cosmo
Meister im Astrotreff

Deutschland
273 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  01:28:53 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Cosmo's Homepage  Sende Cosmo eine ICQ Message
Hallo, Kurt
Wie wir es von dir gewöhnt sind, Brillianter bericht

Deine Testanordnung ist sehr ATM Freundlich wie ich finde.
Neulich habe ich mich auch mit der herstellung eines Plan-Fangspiegels befasst. Beim Prüfen muss ich mich vorerst mit der Kugelspiegel methode begnügen um eventuelle fehler sichtbar zu machen. Es braucht schon einiges an Astigmatismus verinderndem aufbau wie du es beschrieben hast. Eine große hürde ist die herstellung nicht, braucht nur eine gewisse maße an "Doppellter genauigkeit"

Plane Grüße,
Y.Cetin

www.ycetin.de

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Nils_Eggert
Meister im Astrotreff

Germany
376 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  10:10:42 Uhr  Profil anzeigen
Hi Kurt,

toller Bericht.
Was mich noch interessieren würde ist wie du die beiden Scheiben 10" und 12" gegeneinander schleifst. Soweit ich weiß muss man ja mehrere
Scheiben gegeneinander schleifen um eine Planfläche zu erzeugen.
Eine Beschreibung des Schleifprozesses bzw Polierprozesses wäre sehr gewünscht, dann könnte man sowas ja nachahmen

MfG
Nils

Und im Übrigen bin ich der Meinung, daß Karthago zerstört werden muss.

Bearbeitet von: am:
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danist
Senior im Astrotreff

Schweiz
103 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  10:31:33 Uhr  Profil anzeigen  Besuche danist's Homepage
Hallo Glaswürmer

Schöne Beschreibung von Kurt. Ich habe letztes Jahr einen 32.5 cm Planspiegel mit zentraler Bohrung fertiggestellt und bin nun gespannt, wie sich Kurt's Scheibe entwickelt! So eine Fläche ist wirklich von riesigem Wert in der Schleifbude.
Auf meiner HP sind einige Schritte der Herstellung sowie die Prüfergebnisse (danke Alois!) ebenfalls dargestellt:

http://avf.astronomie.ch/steiner/planspiegel.htm

Ich habe im Feinschliff mit der Dreiplattenmethode gearbeitet, die automatisch eine Planfläche generiert.
Es sei noch die Bemerkung erlaubt, dass "nur" für die Verwendung in Autokollimation eine leichte sphärische Krümmung meist nicht ins Gewicht fällt (Radius mehrere Dutzend km), was die Herstellung einiges erleichtert, da man nur auf Zonenfreiheit korrigiert. Zonenfrei und gleichzeitig Radius (nahe bei) unendlich - das ist eine ziemlich harte Nuss... aber Kurt wird sie schon knacken.

Grüsse
Daniel

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Roland
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
3249 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  11:45:27 Uhr  Profil anzeigen
Moin Kurt,
Zitat:
Das Ronchigitter wurde in seiner Fassung um 90° gedreht, ohne den axialen Abstand zu verändern

hm, das Verfahren könnte ich doch auch bei meiner astigefährdeten Familienpizza einsetzen. Wie genau kann man denn mit 8 Linien/mm den Astigmatismus bestimmen?
Zitat:
Dazu eignet sich bei Planspiegeln bestens ein kleines, handliches Schnellinterferometer:

Nimmst du dazu einen anderen Planspiegel? Ein Fangspiegel geht ja nicht, es sei du beseitigst die Verspiegelung
Zitat:
Die Durchmesser passen lt. Mackintosh gut zusammen 12“ Rohling und 10“ Tool.

Eine 320er und eine 250er Scheibe aus 25mm-Borofloat habe ich übrigens auch noch rumliegen
Weiterhin gutes Gelingen

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Nils_Eggert
Meister im Astrotreff

Germany
376 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  13:17:19 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Original erstellt von: danist

Hallo Glaswürmer

Schöne Beschreibung von Kurt. Ich habe letztes Jahr einen 32.5 cm Planspiegel mit zentraler Bohrung fertiggestellt und bin nun gespannt, wie sich Kurt's Scheibe entwickelt! So eine Fläche ist wirklich von riesigem Wert in der Schleifbude.
Auf meiner HP sind einige Schritte der Herstellung sowie die Prüfergebnisse (danke Alois!) ebenfalls dargestellt:

http://avf.astronomie.ch/steiner/planspiegel.htm

Ich habe im Feinschliff mit der Dreiplattenmethode gearbeitet, die automatisch eine Planfläche generiert.
Es sei noch die Bemerkung erlaubt, dass "nur" für die Verwendung in Autokollimation eine leichte sphärische Krümmung meist nicht ins Gewicht fällt (Radius mehrere Dutzend km), was die Herstellung einiges erleichtert, da man nur auf Zonenfreiheit korrigiert. Zonenfrei und gleichzeitig Radius (nahe bei) unendlich - das ist eine ziemlich harte Nuss... aber Kurt wird sie schon knacken.

Grüsse
Daniel




Hi Daniel,

genau das meine ich nämlich, daß man drei Rohlinge braucht und diese dann gegeneinander schleift.
Deswegen würde ich gerne wissen wie es auch mit weniger Materialaufwand geht.

MfG
Nils

Und im Übrigen bin ich der Meinung, daß Karthago zerstört werden muss.

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6748 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  19:34:42 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Deswegen würde ich gerne wissen wie es auch mit weniger Materialaufwand geht.

Hi Nils,
indem Du wie üblich mit zwei Platten schleift und mittels Sphärometer auf gleiche Pfeilhöhe achtest. Das hatte ich zu Beginn nicht gemacht und auf gut Glück bis zum Feinschliff gearbeitet, anpoliert und wie oben beschrieben getestet. Da kam ungefähr 400 m Krümmumngsradius raus, entsprechend 0,014 mm Pfeilhöhe. Danach wieder Feinschliff und mit dem Sphärometer auf ca 0,001 my korrigiert. Bei dieser Art der Grobkorrektur arbeitet man genau so wie mit dem Pechtool. für den Abtrag von 0,014 mm musste ich allewrdings noch mal auf K320 zurückgreifen. Mit K500 und feiner hätte das eine Ewigkeit gedauert. Mit K320, 500, 800 und 1200 war die Korrektur in ca 4 h erledigt. Bei Polieren gibt es nix beonderes gegenüber Korrektur einer Sphäre. Alle bekannten Tricks sind erlaubt. Jetzt nach 9 h Polierzeit liege ich bei Radius 28 km. Das entspricht einer Pfeilhöhe von 0,72 lambda. Das Ronchigramm zeigt bei 3-4 Linien (5 L./mm) bolzgerade Balken. Mit Foucault erkennt man auch nichts auffälliges. Das heißt, ich hab eine gute Sphäre mit 28 km Radius. So etwas wäre ohne Einschränkungen bereits voll geeignet zur Autokollimation. Dazu muss das Ding noch nicht einmal belegt werden. Ich will aber einen Coelostaten. Deshalb muss ich noch die Pfeilhöhe auf unter l/5 lamda wave drücken. Im Gegensatz zu einer f/5 Parabel scheint mir das leichter, weil

1. o. a. Prüfung sehr empfindlich und gleichzeitig eine Nullmethode ist.
2. man fast immer mit dem großen Polierwerkzeug arbeiten kann. Die Feinheiten werden mit Kantendruck, Strichlänge Überhang und partielles Abschaben des Polierers gesteuert. Bisher musste ich noch keine Spur von Zonen und/oder Ringen bekämpfen.

Noch ein Wort zur abgesunkenen Kante: Die stört erst dann, wenn der zu testende Spiegel den gleichen Durchmesser hat wie der Planspiegel.

So, jetzt gehts wieder an den Drehteller.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 27.11.2003 20:19:45 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6748 Beiträge

Erstellt  am: 27.11.2003 :  19:44:22 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Original erstellt von: Roland

Moin Kurt,
Das Ronchigitter wurde in seiner Fassung um 90° gedreht, ohne den axialen Abstand zu verändernhm, das Verfahren könnte ich doch auch bei meiner astigefährdeten Familienpizza einsetzen. Wie genau kann man denn mit 8 Linien/mm den Astigmatismus bestimmen?


Hi Roland,
Im Prinzip ja, aber viel zu unempfindlich. Auch Labor - Startest ohne Kompensation versagt hier, weil Deine Megapizza als Parabel mit f/4,5 bei Prüfung im Krümmungsmittelpunkt zu viel Überkorrektur zeigt. In Deinem Falle würde ich Foucault- Schnittweitendifferenzmessung mit vertikaler/horizontaler Scheide empfehlen. Noch mal zu Klarstellung. Bei dem Planspiegel gemäß Versuchsaufbau wird ein evtl. vorhandener echter rotationssymmetrischer sphärischer Fehler als überdeutlicher Astigmatismus dargestellt. Wie deutlich, das hängt vom Winkel alpha ab. Aus der Schnittweitendifferenz der astigmatischen Brennlinien und den übrigen geometrischen Daten lässt sich daraus der Radius der nicht exakten Planspiegels berechnen. Wie Daniel bereits sagte, kann man danach entscheiden, ob der Spiegel als Autokollimator tauglich ist.
Zitat:
Dazu eignet sich bei Planspiegeln bestens ein kleines, handliches Schnellinterferometer. Nimmst du dazu einen anderen Planspiegel? Ein Fangspiegel geht ja nicht, es sei du beseitigst die Verspiegelung

Klar, ein verkratzter kl. Newton- Planspiegel 10 Minuten in Abflußreiniger gebadet und fertig ist das Schnellinterferometer.
Gruß Kurt


Bearbeitet von: am:
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MichaelMoser
deaktiviert

Deutschland
49 Beiträge

Erstellt  am: 28.11.2003 :  08:27:05 Uhr  Profil anzeigen
Ein interessanter Bericht!

Die Herstellung exakter Planspiegel hat als weitere Schwierigkeitsstufe die Einhaltung der exakten Planität oder der Power zu berücksichtigen. Bei der Prüfung gegen einen sehr genauen Kugelspiegel prüft man leider nur auf Regelmäßigkeit und nicht exakt auf Planität. Der Kugelspiegel selbst sollte dann L/20 PV der Oberfläche oder L/10 PV der Wellenfront haben, im Foucaulttest absolut topfeben sein, natürlich auch keinen Astigmatismus haben oder irgendeine andere großräumige Flächenunregelmäßigkeit. Deshalb muß vor der Prüfung der Planflächen erst einmal der Kugelspiegel selbst exakt untersucht werden.

Da gäbe es die Prüfung mit drei gleichgroßen Planflächen als Differenz-Messung mit den entsprechenden Formeln. Ein weiteres Problem ist das monochromatische Licht bei möglichst kurzer Wellenlänge, also möglichst blaues Licht. Auch die Qualität der polierten Oberfläche ist ein wichtiger Faktor. Zonenfrei sollte ein solcher Planspiegel auf jeden Fall sein.

In der Industrie werden die ellyptischen Fangspiegel auf großen Pechschalen in größerer Stückzahl poliert, meistens noch mit einer großen Ausgleichs-Planfläche, die die Pechhaut eben hält. Es gibt in der von Kurt genannten Quelle auch Beispiele, gegen eine Öl, Quecksilber oder Wasseroberfläche als Referenzfläche zu prüfen. Damit wäre über Jahre das Freizeit-Programm gesichert. (Wenn man ganz flach über die Planfläche auf Astigmatismus prüft, läßt sich auch so die Planität bestimmen.) Man kann natürlich mit einem möglichst genauen Mikroskop-Objektiv eine größer dimensionierte Pinhole herunterverkleinern. Viel einfacher wäre jedoch eine richtig dimensionierte Pinhole so um die 20 Mircron, die man überall zu kaufen bekommt. Jedes optische Element im Prüfaubau erzeugt Fehler, die man rechtfertigen müßte.

Nicht umsonst sind hochwertige Planspiegel, die über die Qualität normaler Coelostaten hinausgehen, so teuer.

Micha

Kurt, was bedeutet folgender Satz in deinem Text:

"... Foucaultschnittweitendifferenzmessung mit vertikaler/horizontaler Scheide empfehlen"

Bei der Pfeilhöhen-Messung deiner zwei Platten wirst du sicher eine 0.001 mm Meßuhr nehmen und allen thermischen und mechanischen Verformungen zum trotz, gleiche Pfeilhöhe einzuhalten versuchen. Beim Polieren selbst ist aber die Einhaltung dieser einmal erreichten Pfeilhöhe schwierig, wenn dein Polierer mehr am Rand oder in der Mitte greift. In Lambda umgerechnet ist aber bereits eine 0.001 mm Abweichung ziemlich viel.


Bearbeitet von: MichaelMoser am: 28.11.2003 09:03:20 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6748 Beiträge

Erstellt  am: 28.11.2003 :  10:29:08 Uhr  Profil anzeigen
Moin Micha,
Zitat:
Die Herstellung exakter Planspiegel hat als weitere Schwierigkeitsstufe die Einhaltung der exakten Planität oder der Power zu berücksichtigen. Bei der Prüfung gegen einen sehr genauen Kugelspiegel prüft man leider nur auf Regelmäßigkeit und nicht exakt auf Planität.

gestatte, dass ich korrigiere: Die o. a. Methode wie in meinem Eingangsposting skizziert, leistet genau das, nämlich eine hochempfindliche und quantitative Prüfung auf "power" des Planspiegels. Nach der Beschreibung bei Mackintosh hat Prof. Ritchey (Miterfinder des Ritchey Chretien- Systems) damit einen 40" Planspiegel gegen einen 13" sphärischen Spiegel getestet.

Ich werde voraussichtlich noch heute den letzten Stand meiner Korrektur hier mit Fotos und Berechnung dokumentieren können.

Man kann natürlich einen Planspiegel auch gegen einen bekannten Parabolspiegel prüfen und korrigieren. In diesem Falle "sieht" man die "power" des Planspiegels nicht. Außerdem wird dabei der Prüfling Planspiegel nur 1x, der Referenzspiegel dagegen 2x beleuchtet. Entsprechend schwächer wird die Fehlererkennbarkeit bei dem Prüfling während die Anforderung an die Qualität des Referenzspiegels höher wird.

Zitat:
Viel einfacher wäre jedoch eine richtig dimensionierte Pinhole so um die 20 Mircron, die man überall zu kaufen bekommt.

Kennst Du eine preisgünstige Bezugsquelle? Dann kaufe ich sofort so ein Pinhole. Bei Ausleuchtung mit einem Laser wäre das natürlich der ideale künstliche Stern*. Ansonsten macht die Linse erst Probleme, wenn 1. Farbreinheit und/oder 2. große Apertur gefordert
werden. Mit Laserlicht entfällt 1. Zu 2. hab ich einige Linsen auf Abbildungsfehler untersucht. Bei einem Strahlenbündel <f/10 wie normalerweise bei der Prüfung in Krümmungsmittelpunkt üblich kann man die Linsenfehler vergessen. Was echt stört ist Straub und oder Kratzer auf den Linsenoberflächen.

Zitat:
Kurt, was bedeutet folgender Satz in deinem Text:

"... Foucaultschnittweitendifferenzmessung mit vertikaler/horizontaler Scheide empfehlen"


Man muss die Schnittweite jeweils bei horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Messerschneide ermitteln. Wenn man diese Messungen jeweils bei definiert um die opt. Achse verdrehtem Prüfling wiederholt, hat man einen zuverlässigen und quantitativen Test auf Astigmatismus.

Zitat:
Bei der Pfeilhöhen-Messung deiner zwei Platten wirst du sicher eine 0.001 mm Meßuhr nehmen und allen thermischen und mechanischen Verformungen zum trotz, gleiche Pfeilhöhe einzuhalten versuchen. Beim Polieren selbst ist aber die Einhaltung dieser einmal erreichten Pfeilhöhe schwierig, wenn dein Polierer mehr am Rand oder in der Mitte greift. In Lambda umgerechnet ist aber bereits eine 0.001 mm Abweichung ziemlich viel.


Hier geht es doch ausschließlich um die Vorbereitung des Planspiegels vor der Politur und Korrektur. Es macht überhaupt keine Probleme wenn der Rohling mit 0,001 mm Fehler in zur Politur kommt. Die Messuhr hat dann ihren Dienst getan. Wie man relativ dünne Rohlinge zu hochwertigen Spiegeln macht, und was dabei zu beachten ist, das haben wir mittlerweile im Griff und ist z. B. mit dem o. abgelildeten Drehteller und Lagerungstechnik beschrieben. Die Deformatiosprobleme und unterschiedlich greifenden Polierern bei der Bearbeitung sind kein spezielles Problem bei der Planspiegelherstellung sondern bei jedem Präzisionsspiegel.

Zu den "Tests" mit Öl Quecksilber oder sonstigen Flüssigkeiten als Referernz- Planflächen fällt mit nur ein: Für die Amateurpraxis völlig ungeeignet. Wer hat schon eine Bastelhütte in der er 3 m oder mehr Abstand zwischen Referenzfläche und Messmimik vertikal montieren kann? Dann wäre noch der Prüfling mit der zu prüfenden Fläche nach unten horizontal zu lagern. Das ist abolut nicht "artgerecht".
Gruß Kurt

* Ps.: 20 my als echter künstlicher Stern wäre bereits zu groß, wenn das Strahlenbündel größer als f/13 ist. Dann nämlich wird der Durchmesser d des Airy- Disk gleich dem des des künstlichen Sterns:
Formel: d=2,44 x lambda x f/D.
f = Abstand künstlicher Stern-Spiegel. D = Spiegeldurchmesser, lambda = 0,00064 mm = Wellenlänge Rotlicht- Laser.
Ideal wäre gemäß meiner Skizze zusätzlich eine kleinere Lochblende als 0,02 mm in der Position P. Damit würden die möglichen Fehler der Linse ausgeblendet.


Bearbeitet von: Kurt am: 28.11.2003 12:48:31 Uhr
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MichaelMoser
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Erstellt  am: 28.11.2003 :  13:39:56 Uhr  Profil anzeigen
" ... mit vertikaler/horizontaler Scheide ..."

Den Terminus kenne ich nicht. Was meinst du damit?

Pinholes gibt es bei Pörschke, bei Edmund Scientific, bei Melles Griot, bei Knight Optical UK so um die 100.- Euro das Stück.

Die Idee, Planflächen gegen Flüssigkeiten zu prüfen, gibt es in der US-Szene genug, Berichte darüber in Sky & Telescope ebenfalls. Wundert mich eigentlich, daß du da nicht draufgekommen bist. Was meinst du eigentlich mit der Meßstrecke von drei Meter?

Planflächen kann man natürlich mit einem Kugelspiegel prüfen, wie ich in meinem Posting deutlich machte. Der Kugelspiegel muß aber eine hohe Qualität besitzen, da ja von ihm die Prüfung der Planflächen abhängt, also mindestens L/20 PV der Oberfläche, keine Zonen oder sonstige Störungen, also wirklich topfeben im Foucaulttest. Die Literaturstellen sind mir bekannt.

Micha


Bearbeitet von: MichaelMoser am: 28.11.2003 16:34:02 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

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6748 Beiträge

Erstellt  am: 28.11.2003 :  21:02:54 Uhr  Profil anzeigen

Hi Michael,

Zitat:
... mit vertikaler/horizontaler Scheide ..."

das heißt natürlich ...mit vertikaler/horizontaler Schneide...


Zitat:
Pinholes gibt es bei Pörschke, bei Edmund Scientific, bei Melles Griot, bei Knight Optical UK so um die 100.- Euro das Stück.

Vielen Dank für den Tipp, werde mal danach "Googeln".

Zitat:
Die Idee, Planflächen gegen Flüssigkeiten zu prüfen, gibt es in der US-Szene genug, Berichte darüber in Sky & Telescope ebenfalls. Wundert mich eigentlich, daß du da nicht draufgekommen bist.

Natürlich kenne ich das z. B. aus "Amateur Telescope Making" und aus dem bereits zitierten Buch von Mackintosh. Ich kenne nur niemanden, der damit schon mal erfolgreich einen 12" Planspiegel und größer korrigiert hat. Aber vielleicht outet sich noch jemand
Zitat:
Was meinst du eigentlich mit der Meßstrecke von drei Meter?


Das wäre notwendig, wenn man ein langbrennweitiges Objektiv gegen eine horizontal liegende Flüssigkeitsoberfläche prüfen wollte.
Im Zusammenhang mit Planspiegelprüfung wäre ein hinreichend großer Betrachtungsabstand schätzungsweise von mehreren Metern senkrecht über dem Prüfling notwendig, weil sonst die vom Rande des Prüfobjektes kommenden Strahlen innerhalb der Interferenzschicht eine erhebliche Phasenverschiebung gegenüber der Mitte hätten, sofern man so eine Prüfanordung für 12"-Prüflinge überhaupt mit Amateurmitteln funktionstüchtig machen könnte.

Zitat:
Planflächen kann man natürlich mit einem Kugelspiegel prüfen, wie ich in meinem Posting deutlich machte. Der Kugelspiegel muß aber eine hohe Qualität besitzen, da ja von ihm die Prüfung der Planflächen abhängt, also mindestens L/20 PV der Oberfläche, keine Zonen oder sonstige Störungen, also wirklich topfeben im Foucaulttest.



Selbst wenn der sphärische Referenzspiegel Fehler im Bereich von 1/4 Lamba wave hat, verhindert das dessen Anwendung nicht, weil diese Fehler als Nullmessung von den Messwerten des Prüflings abgezogen werden können. So ewtas in der Art und sogar besser hab ich schon mit 16" Durchmesser hinbekommen.
Der Witz bei der skizzierten Messanordnung ist doch gerade, dass die
Fehler des Prüflings wegen dessen Zweifach- Reflexion doppelt so stark sichtbar werden gegenüber den Restfehlern des Referenzspiegels. Je nach Größe des Winkels alpha wird der Radiusfehler nochmals verstäkt als Astigmatimus dargestellt.

Gruß Kurt


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Stoffie
Senior im Astrotreff

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122 Beiträge

Erstellt  am: 28.11.2003 :  23:51:09 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Stoffie's Homepage
Hallo Kurt, und Gemeinde.

Ich finde diesen Thread sehr interessant, da ich in naher Zukunft auch vorhabe, mir einen größeren Planspiegel anzufertigen.
Deshalb würde mich das Grundprinzip des schleifens und polierens sehr interessieren. Vor allem wollte ich wissen, weshalb man dazu 3 Glasscheiben benötigt.
Ich weiß, daß bei 2 Scheiben ein Kugelspiegel entsteht, es geht mir also hauptsächlich um die 3. Scheibe.

Gruß Stoffie

Gruß Stoffie

Mail: stoffie(at)astro-foren.de

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

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6748 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2003 :  00:24:15 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Ich weiß, daß bei 2 Scheiben ein Kugelspiegel entsteht, es geht mir also hauptsächlich um die 3. Scheibe.


Hi Stoffie,
es geht mit 3 Scheiben ohne Sphärometer und mit zwei Scheiben braucht man zur Vorbehandlung, d. h. bis zum Feinschliff ein Sphärometer. Letzteres hab ich versucht deutlich zu zu machen. Wenn man dann poliert, kann man ebenfalls mit 3 Scheiben arbeiten. Nennen wir sie mal A, B und C. Man kann dann allein an Hand der Interferenzstreifen bei Kontakt AB, AC und BC auf Planität prüfen. Wie man das bei 12" und mehr managen will, hab ich nicht weiter recherchiert, weil die eingangs beschriebene und skizzierte Prüfmethode mit einem sphärischen Referenzspiegel nach Prof. Ritchey´s Auffassung selbst bei 40" prima funktioniert hat. Wäre ich gestern Abend früh schlafen gegangen statt weiter an meinem Spiegel herum zu fummeln wäre er bereits fertig gewesen. Angefangen hab ich vor 8 Tagen und bisher ca. 30- 40 Arbeitsstunden incl. Prüfung verbraten.
Gruß Kurt

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MichaelMoser
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Deutschland
49 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2003 :  10:21:01 Uhr  Profil anzeigen
Hi Kurt,

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Selbst wenn der sphärische Referenzspiegel Fehler im Bereich von 1/4 Lamba wave hat, verhindert das dessen Anwendung nicht, weil diese Fehler als Nullmessung von den Messwerten des Prüflings abgezogen werden können.
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In der Theorie ist mir das bekannt. Wie genau ist denn die praktische Durchführung im Zusammenhang mit der Genauigkeit des Planspiegels. Das würde ich Dir erst glauben, wenn du praktische Ergebnisse hättest. Einer früheren Bemerkung von Dir stehst du der praktischen Durchführung eher skeptisch gegenüber.

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So ewtas in der Art und sogar besser hab ich schon mit 16" Durchmesser hinbekommen.
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Was genau hast Du hinbekommen?
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Der Witz bei der skizzierten Messanordnung ist doch gerade, dass die
Fehler des Prüflings wegen dessen Zweifach-Reflexion doppelt so stark sichtbar werden
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Auch das ist mir bekannt, trotzdem sieht man sehr deutlich am Foucault-Test, wenn der Kugelspiegel fehlerhaft ist. Und das dann mathematisch zu extrahieren bei einer Kugelspiegelgenauigkeit von nur
L/4 PV der Wellenfront ...

Bei hochwertigen Messungen am Zygo wird mit solchen Methoden gearbeitet. Da ist aber die Qualität der Referenz-Optiken ungleich höher. Und wenn man dann gegen einen solchen Referenzplanspiegel andere Optiken prüfen will, dann versteht es sich von selbst, daß die Genauigkeit dieses Planspiegels mindestens um den Faktor 2 besser sein muß als die erwünschte Prüfgenauigkeit. Auch da könnte man das Argument bemühen, die Planspiegelfehler kann man theoretisch vom Gesamtergebnis abziehen. Nur, wer will entweder einem Computerergebnis glauben, oder erklärt bekommen, daß die Verformungen der Meßergebnisse vom Planspiegel herrühren und nicht von der zu prüfenden Optik. Will damit nur sagen, daß in der Theorie fast alles möglich ist. Die Ansprüche an die Genauigkeit eines Coelostaten und die eines Prüfspiegels sind verschieden.

Micha

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Das wäre notwendig, wenn man ein langbrennweitiges Objektiv gegen eine horizontal liegende Flüssigkeitsoberfläche prüfen wollte.
Im Zusammenhang mit Planspiegelprüfung wäre ein hinreichend großer Betrachtungsabstand schätzungsweise von mehreren Metern senkrecht über dem Prüfling notwendig, weil sonst die vom Rande des Prüfobjektes kommenden Strahlen innerhalb der Interferenzschicht eine erhebliche Phasenverschiebung gegenüber der Mitte hätten, sofern man so eine Prüfanordung für 12"-Prüflinge überhaupt mit Amateurmitteln funktionstüchtig machen könnte.
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Da haben wir uns mißverstanden. Mir ging es um die Prüfung von Planflächen gegen eine Flüssigkeitsoberfläche. Da gibt es einen sehr schönen Bericht in Sky & Teleskop in einer älteren Ausgabe. In irgendeinem Bericht auf einem der Foren wurde das unlängst erwähnt, siehe das Bild



Bearbeitet von: MichaelMoser am: 29.11.2003 11:22:33 Uhr
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Stoffie
Senior im Astrotreff

Deutschland
122 Beiträge

Erstellt  am: 29.11.2003 :  13:12:26 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Stoffie's Homepage
Hallo Gemeinde.

Danke für Deine Antwort Kurt. Ich denke, daß ich jetzt verstanden habe, wie das schleifen eines solchen Planspiegels funktioniert.

Ich habe auch noch einen Thread bei mir im Forum bekommen, wo beschrieben wird, auf was es bei dieser Meßmethode mit dem Kugelspiegel ankommt.http://stoffie.board.dk3.com/2/viewtopic.php?t=36

Gruß Stoffie

Gruß Stoffie

Mail: stoffie(at)astro-foren.de

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