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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt am: 16.05.2017 :  23:09:13 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo zusammen,

nachdem hier so fleissig geschliffen und poliert, wollte ich auch mal was zum Besten geben.
Ich arbeite grade an einem kleinen Maksutov, mit D = 100 mm. Die Idee dazu war, etwas Kompaktes zu haben, was nicht justiert werden braucht, mit dem man auch mal terrestrisch gucken kann. Um es einfach zu halten, soll es die Gregory-Variante sein, wo der Fangspiegel direkt auf der Meniskus-Innenseite aufgedampft ist. Und alle Flächen sphärisch, keine Parabolisierung.

Im Netz hab ich zu Maksutovs nicht so wahnsinnig viel gefunden; hilfreich ist Kap. 11 in 'Telescope Optics' von Rutten & van Venrooij, und z.B. diese Links:
http://www.telescope-optics.net/maksutov_cassegrain_telescope.htm
http://www.cfht.hawaii.edu/~baril/Maksutov/Maksutov.html (wobei der einen separaten Fangspiegel hat).

Da man brauchbare Konfigurationen nicht so einfach ausrechnen kann wie z.B. bei einen Newton, und ich von der Theorie her auch keine Ahnung habe, hab ich mir eine kleine Simulation geschrieben, die per Monte-Carlo-Verfahren gute Varianten heraussucht. Mit OSLO habe ich auch versucht, per Optimierung an gute Konfigurationen zu kommen, aber irgenwie hat das nicht richtig funktioniert. Wie kann man z.B. optimieren unter der Randbedingung, dass die eff. Brennweite einen bestimmten Wert einhält ?
Falls jemand Interesse hat, kann ich die Simulation irgendwo hochladen. Aber ohne Garantie auf irgendwas :-)

Jedenfalls, meine Maksutov-Erkenntnisse sind:
- die Differenz der Krümmungsradien des Meniskus, d_R = R2 - R1, hängt eng mit der Glasdicke t zusammen; bei BK7-Glas läuft das auf: t = 1.70*(R2 - R1) hinaus (siehe auch Rutten & van Venrooij). Wenn man das nicht einhaelt, gibt es chromatische Aberration.
- die Krümmung des Meniskus korrigiert die sphär. Aberration des Hauptspiegels. Je dünner der Meniskus, desto stärker muss er gekrümmt sein.
- Bildqualität: je dicker der Meniskus, desto besser die erreichbare Abbildungsqualität. Ist aber kein dramatischer Unterschied, auch mit dünnem Meniskus kann man gute Bildqualität erreichen. Und: je länger die eff. Brennweite, desto besser die Bildqualität.

Also, ich bin kein gelernter Optiker - falls irgendwas davon Quatsch ist, bitte melden :-)

<Fortsetzung folgt>

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  06:28:24 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hier das angepeilte Design:


Man sollte auch die nötigen Toleranzen anschauen, damit das Ganze realisierbar bleibt. Knackpunkt ist hier vor allem der Meniskus, und zwar der Keilfehler zwischen Vorder- und Rückseite (R1 zu R2), die Radius-Differenz d_R = R2 - R1, und der Fehler bei der Glasdicke d_t.
Für Strehl = 0.95 kann ich mir laut OSLO diese Fehler erlauben:
- Keilfehler < 110 um (kommt mir ein bisschen viel vor..)
- d_R < 55 um
- d_t < 140 um
Die Radien an sich sind nicht so kritisch, ich peile mal +- 1 mm an (per Sphärometer, oder direkt messen).

Mit einer Messuhr, einer Mikrometerschraube, und ein paar Resten aus der Bastelkiste hab ich was zusammengenagelt und -geklebt, was aber erstaunlich gut funktioniert: Sphärometer, Keilfehler-Messgerät, Glasdicken-Messer:







Damit sollte erreichbar sein:
- Keilfehler < 10 um (vermutlich sogar < 5 um)
- d_R < 500 um
- d_t < 20 um

Das ist alles im grünen Bereich, ausser bei d_R. Aber da könnte folgendes funktionieren:
- die Vorderseite (R1) fertig schleifen, polieren
- die Rückseite (R2) anpolieren, und von vorne mit dem Foucault-Tester die Brennweiten-Differenz messen. Mit der (gemessenen) Glasdicke t kann man dann d_R berechnen. Da der Foucault-Tester ziemlich genau ist, sollte d_R < 20 um möglich sein. Allerding muss man dann auch die Glasdicke genau messen, d_t < 30 um (oder so)..

Stand Meniskus heute: ca. 280 g Glas entfernt, und diese formschöne Müslischale erhalten (mittlerweile im Feinschlliff):


Der Hauptspiegel ist auch im Feinschliff, von vorne angebohrt.

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Cleo
Altmeister im Astrotreff


1568 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  07:45:57 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo K.,

interessantes Projekt! Sieht auch soweit sehr vernünftig aus, was Du da machst. Und jetzt weiß ich auch, wer John Gregory war - ich dachte bei Gregory-Maksutov erst an eine Konstruktion mit Zwischenbild...
Einen Kommentar hätte ich noch:
Zitat:
die Krümmung des Meniskus korrigiert die sphär. Aberration des Hauptspiegels. Je dünner der Meniskus, desto stärker muss er gekrümmt sein.
und desto kleiner die Obstruktion. Die muss man auch im Blick behalten. Sieht aber ok. aus.
Bezüglich der Toleranzen: hast Du drauf geachtet, dass in Summe 95% Strehl rauskommt und nicht pro Einzeltoleranz?
Lass Dir jedenfalls Dein Müsli schmecken und berichte weiter ;-)

Viele Grüße, Holger

Machen ist wie wollen, nur krasser.

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Nils_Eggert
Meister im Astrotreff

Germany
427 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  09:15:38 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hi ruprecht,

schönes Projekt und unbedingt weiter berichten. Solche ATM-"Sonderformen" sieht man viel zu selten.

VG
Nils

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

Bearbeitet von: am:
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Cleo
Altmeister im Astrotreff


1568 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  09:34:44 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo K.,

hab gerade mal nachgerechnet - bei Deiner Keilfehlertoleranz kann was nicht stimmen.
Ich komme mit einer Bogenminute Keilfehler (entsprechend 29 µm Keilfehler) nur noch auf rund 85% Strehl in der Feldmitte.
D.h. du solltest unter 10-15 µm Keilfehler bleiben. Scheint ja aber kein Problem zu sein.

Viele Grüße und viel Erfolg,

Holger

Machen ist wie wollen, nur krasser.

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Birki
Altmeister im Astrotreff

Österreich
2500 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  10:57:51 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Birki's Homepage  Antwort mit Zitat
hi!
- ich selber habe nur einen houghton gemacht, der ist wesentlich toleranter als ein mak, daher sind die ratschläge meinerseits eher spärlich. die besten tipps sollte man in ATMT finden (http://www.willbell.com/tm/tm1.htm ) - ist ja aus den Maksutov Club Circulars hervorgegangen ...
- der optimierer von OSLO ist leider nicht so der killer, zumindest wenn man mal zemax probiert hat (allerdings habe ich keine ahnung, wie man darauf regulär zugriff bekommt, ausser man kennt wen, ders hat). auf der anderen seite sind es ja nur kleine änderungen um die fertigungsfehler in den griff zu kriegen, nehm ich an ...
- krümmungsradius: ab 320 kann man auf wachsplatten anpolieren, das geht sehr schnell, und einen foucalt machen.
lg
wolfi

my ATM-stuff: https://tscatm.wordpress.com

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  22:44:39 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo,

danke für die Kommentare , ich hoffe dass zum Schluss wirklich ein brauchbares Teleskop dasteht..

(==>)Holger: bei der Obstruktion peile ich mal 30 % an (lin.); mit den Blenden ist das gar nicht so einfach.. vielleicht mache ich sie (teilweise) abschraubbar, dann kann man sichs aussuchen.
Und wegen dem Keilfehler: du hast absolut recht, die grosse Toleranz beim Meniskus kommt mir auch komisch vor, aber OSLO spuckt das so aus. Eingegeben hab ich es beim ersten Radius (R1), 'Special' --> 'Coordinates' --> 'Rotation Angles (degrees)' --> 'TLA'. Eine Bogenminute wären 0.0166 Grad, und da sagt er Strehl 0.981. Muss man das anders eingeben, oder hat OSLO da ein Problem ? Wie hast du das ausgerechnet?

(==>)wolfi: du meinst statt Pech einfach Wachs? Probier ich mal aus.
Zemax hätt ich auch gern, da könnte ich z.B. das mit dem Keilfehler gegenprüfen

(==>)Nils: ich gebe mein Bestes

Grüsse,

Wolfram

Bearbeitet von: k_ruprecht am: 17.05.2017 22:45:52 Uhr
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Birki
Altmeister im Astrotreff

Österreich
2500 Beiträge

Erstellt  am: 17.05.2017 :  22:55:56 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Birki's Homepage  Antwort mit Zitat
Hi!
Ja, ich hab da so Wachsplatten zum Kerzenbasteln genommen. Fuer eine echte Politur ist das natuerlich nix ...
Lg
Wolfi

my ATM-stuff: https://tscatm.wordpress.com

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 18.05.2017 :  08:16:09 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
ok das Problem bei dem Keilfehler und OSLO hab ich gefunden: wenn man eine Oberfläche dreht wie oben beschrieben, dann werden alle folgende Flächen auch gedreht. Sieht man, wenn man einen grösseren Winkel eingibt. Um mein Problem zu simulieren, muss ich also die R1-Fläche hindrehen, und die folgende (R2) um den gleichen Winkel zurückdrehen.
Für Strehl = 0.95 schrumpft der erlaubte Keilfehler so auf (realistische) 10 um.

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Cleo
Altmeister im Astrotreff


1568 Beiträge

Erstellt  am: 18.05.2017 :  09:31:21 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Wolfram,

gut, dass Du den Fehler gefunden hast. Die Dezentrierungen sind immer lästig... hätte ich auch draufkommen können.
Ich habe OSLO seit Jahrzehnten nicht mehr benutzt - üblicherweise hat man verschiedene Arten von Dezentrierungen zur Auswahl, in Deinem Fall bräuchtest Du sowas wie "Decenter and Return", so dass nur die Fläche dezentriert wird, und es danach wieder ganz normal weitergeht.

Viele Grüße

Holger

Machen ist wie wollen, nur krasser.

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 07.06.2017 :  21:46:58 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
So, hier mal ein Update:
die Müslischalen-Vorderseite (R1) ist inzwischen auspoliert (naja, sagen wir Stufe 8-9 auf der Stathis-Skala):


und ist, nach einigem Hin und Her, auch gut sphärisch geworden, wie diese Foucault-Aufnahme zeigt:


Die dunklen Bereiche oben und unten sind nicht im Glas, sondern liegen irgendwo in der Optik. Die Optik, um den Foucault überhaupt vernünftig anschauen zu können, war eine separate Tüftelei: der Meniskus steht im Abstand von 145 mm, bei einem Durchmesser von 110 mm - sehr gross! Mit einem 12 mm Okular direkt hinter der Messerschneide, gefolgt von einer 20 mm Lupe, hat es dann funktioniert. Im Prinzip ein umgedrehtes Fernrohr.
Es sind noch ganz leichte Zonen zu erkennen, aber die Höhenunterschiede dürften irgendwo bei einigen 10 nm liegen. Auch der Rand ist einigermassen gut integriert; und die äusseren 3 mm werden noch wegmaskiert. Also akzeptabel, vor allem weil das ja nicht als Spiegel arbeitet, sondern in der Durchsicht.

Jetzt kommt die Rückseite (R2) dran, und die Einstellung des Krümmungsradius will ich über den Foucault-Test machen, weil das Sphärometer bei weitem nicht genau genug ist.
Das soll so funktionieren: R2 anpolieren, und von vorne mit dem Foucault-Tester die Schnittweiten-Differenz SD des Brennpunkts von R1 zum Brennpunkt von R2 messen. Die Simulation sagt SD = 8.9638 mm, d.h. die Brennpunkte liegen idealerweise bei 145 mm und 136.0362 mm vor dem Meniskus. Ich messe also SD, und stelle die Krümmung von R2 durch den Feinschliff so ein, dass eben SD = 8.9638 mm herauskommt. Dabei reduziere ich die Glasdicke auf den Zielwert 14.66 mm, und behalte auch den Keilfehler im Auge. So der Plan.

Noch mal eine genauere Fehlerbetrachtung:
ich kann die Glasdicke t falsch gemessen haben, mit Fehler d_t. Oder den Radius von R1, mit Fehler d_R1. Oder den Foucault-Tester falsch abgelesen, mit Fehler d_z. Daraus ergeben sich dann, mit der beschriebenen Methode, Fehler von R2. Wenn man die einzelnen Fehler separat betrachtet, wären für einen Strehl = 0.95 noch ausreichend:
- d_t < 100 um
- d_R1 < 0.7 mm
- d_z < 55 um
Bei d_t und d_z sind sind ca. 20 um realistisch machbar, bei d_R1 ca. 0.3 mm. Das sollte also hinhauen.. so die Theorie. Mal schauen, was die Realität dazu sagt


Wolfram

Bearbeitet von: k_ruprecht am: 07.06.2017 21:47:47 Uhr
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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 05.07.2017 :  21:18:35 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
So, mal wieder ein Update: die Meniskus-Rückseite (R2) erkläre ich soweit für fertig:


Die oben beschriebene Methode, die Brennweite genau einzustellen, indem man mit dem Foucault-Tester die Differenz der Brennpunkte von Vorder- und Rückseite misst, hat letztendlich gut funktioniert: ca. 8 Sessions Schleifen - Polieren - Messen waren nötig, dann hat die Differenz SD gepasst, dann auspolieren. Hier eine kleine Skizze zu der Methode:


Naja, ganz so reibungslos wars dann doch nicht: SD war erst ein bisschen zu klein, und ich wollte das beim Polieren korrigieren. 'Zu klein' bedeutete hier, die Krümmung zu verstärken, also Material am Rand abzutragen. Deshalb TOT mit grossem Überhang poliert.. aber kaum eine Reaktion. Irgendwann Sub-Tool gemacht, um gezielt den Rand angreifen zu können: nur mässige Reaktion, aber dafür jetzt fette Zonen :-(. Um eine Polier-Odyssee zu vermeiden, zurück zum Feinschliff (MG 3 u), Krümmung korrigiert, Politur. Ging dann aber relativ zügig.

Noch ein paar Details, die sich nach und nach rausstellten. Im Gegensatz zur Vorderseite, die wie ein normaler Spiegel funktioniert, reflektiert die Rückseite durch das davor liegende Glas nicht ganz so perfekt:

- der Brennpunkt hat eine leichte Abhängigkeit von der Wellenlänge, blaues Licht hat einen kürzeren Brennpunkt als rotes (ca. 50 um Unterschied). Dadurch bekommt man ein schön buntes Foucaultbild (weisse LED):

Um besser messen zu können, eine grüne Filterfolie dazwischen geklemmt (aus einer Rot-Grün-Brille..), denn die im vorigen Post genannte Differenz SD = 9.864 mm war für Grün berechnet.

- es ist kein exakter Null-Test mehr, der Rand hat eine leicht verkürzte Brennweite in Relation zur Mitte. Ist nicht viel, laut Simulation ca. 14 um Unterschied (bei moving light source). Man kann es sehen, aber nicht mehr wirklich ausmessen.. auch davon noch ein Foto:


So, und jetzt.. muss man allmählich mal ans Verspiegeln denken: der Meniskus muss ja nur in einem kleinen Bereich in der Mitte verspiegelt werden - wie macht man das ? Ich könnte aus Blech eine Maske ausschneiden, die man am Rand dranklipsen könnte. Oder gibt es Firmen, die geeignete Masken haben ? Hat jemand Erfahrung damit ?

Wolfram

Bearbeitet von: am:
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Cleo
Altmeister im Astrotreff


1568 Beiträge

Erstellt  am: 05.07.2017 :  21:50:40 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Wolfram,

wie stellst Du bei diesem Vorgehen sicher, dass die Fläche sphärisch ist? Ergibt sich das beim Polieren von selbst? 14 µm Schnittweitendifferenz bei Öffnungsverhältnis f/1.4 sind schon eine ganze Menge, oder?

Ansonsten- gratuliere, damit dürfte das Schwierigste geschafft sein (wenn denn alles stimmt, aber es macht einen sehr fundierten Eindruck). So ein sphärisches Spiegelchen mit Loch sollte nicht das Problem sein

Viele Grüße, Holger

Machen ist wie wollen, nur krasser.

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 06.07.2017 :  01:05:14 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Holger,

das ist tatsächlich ein bisschen der Knackpunkt.. ich habe zum Schluss mit weniger Überhang poliert, so dass sich (mehr oder weniger) automatisch ein Sphäre ergeben sollte.
Ausserdem sehe ich mit dem Foucault-Tester, dass die Schnittweiten-Differenz zwischen Mitte und Aussen ganz ordentlich passt, auch wenn ich es nicht mehr (bis auf den um) genau vermessen kann. Wenn es halbwegs passt, sollte der Strehl immer noch ziemlich gut sein ( >= 0.95).

Und.. ich hab geschaut, was passiert denn eigentlich, wenn man so polieren würde, dass es im Foucault-Test zu einem Nulltest wird. Ergebnis: wenn man zum Ausgleich die Brennweite von R2 ein bisschen verkürzt (um ca. 60 um), dann ist die Abbildungsqualität praktisch genau so gut wie im ursprünglichen Design. Das probiere ich gerade aus, denn ich hab aus Sicherheitsgründen, und weil es sich anbietet (man kann gegeneinander schleifen), 2 Stück davon gemacht. Mal schauen,was dabei rauskommt.

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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2901 Beiträge

Erstellt  am: 06.07.2017 :  06:08:19 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Guten Morgen Wolfram,

meinen Glückwunsch zur Fertigstellung des Meniskus!
Die Radiendifferenz ist sauber gelöst, das ist ja der wichtigste Punkt bei dem Design.

Wegen der Verspiegelung drängele ich mich nicht ran, aber wenn es nicht eilt kann ich das übernehmen.
Wird eh Zeit meine Anlage wieder mal auf Touren zu bringen.
Alu solo, sollte aber im "Innendienst" fast ewig halten.
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=192723

Als Halterungen reicht eine runde Scheibe aus Alu mit Loch, rein und blank.
Ich hab' da schon eine Idee.

Für einen 115mm Spiegel (Stathis Material) habe ich schon eine Halterung da.

Viele Grüße
Kai

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Cleo
Altmeister im Astrotreff


1568 Beiträge

Erstellt  am: 06.07.2017 :  11:49:23 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Wolfram,

das ist ja schon profimäßig, Einführung einer Asphäre für leichtere Messbarkeit. Die Idee ist klasse und fürs Design macht es in der Tat keinen Unterschied. Halt uns auf dem Laufenden.

Viele Grüße

Holger

Machen ist wie wollen, nur krasser.

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