Verspiegelungsarten standard oder forciert?

  • Raphael beschreibt in seiner Seite http://www.optikpraxis.de ja sehr schön die unterschiedlichen Bedampfungsarten. Laut seinen Angaben ist ein Standardschichtaufbau (90%) insgesamt schon ganz schön dick, finde ich. Da frage ich mich, wie gleichmäßig die Schichten aufgebracht werden können. Wenn man bedenkt, dass wir ja Oberflächen von deutlich besser als L/10 anstreben, würde schon eine Ungleichmäßigkeit der Schicht von 10% sichtbare Verschlechterungen im Bild bedeuten. Oder ist nur die Aluschicht selbst optisch relevant? Wenn diese 100 nm dick sei, dann würde eine 10%-ige Unregelmäßigkeit nur 10 nm ausmachen also nur L/50 auf der Oberfläche und L/25 auf der Wellenfront. Damit kann man sicher leben, wenn die Mikrorauhigkeit nicht hoch ist.


    Wie verhält es sich vor allem mit der forcierten Schicht (95%), wo hier der Schutztschichtaufbau aus vielen Lagen besteht? Ist das vielleicht der Grund, warum in USA einige Spiegeloptikfirmen von der forcierten Beschichtung bei großen Hauptspiegeln abraten, während sie sie für die Fangspiegel empfehlen.


    Ich meine, was helfen 5% mehr Licht, wenn das zu lasten der Oberflächengüte geht? zumal die forcierte Beschichtung ja deutlich teurer ist. Ich habe auch gehört, dass diese schwerer zu entfernen sein soll.


    Was meint ihr dazu?

  • Hallo Stathis,


    sehr interessantes Thema!


    Spontan fällt mir dazu erstmal ein, dass Hecht bei seiner Beschreibung über die mikro-physikalischen Vorgänge der Reflektion schreibt, dass hierbei etliche tausend Atomschichten verantwortlich sind. Ich gehe davon aus, dass eine Schicht nur wenige Dutzend Atomlagen hat. Demnach würde zur Komplizierung der Sache sowohl die Formgenauigkeit der Schichten (inkl. Aluminium) als auch die des Spiegelträgers mit eingehen.


    Sache ist doch, dass die Anbieter ihre "Premium"-beschichtetetn Spiegel typischerweise sogar mit besserem Wellenfrontfehler verkaufen als die Standardspiegel.

  • Hallo Stathis und hallo Tom,


    der Grund warum man große Hauptspiegel einfach verspiegelt, wird, so denke ich, eher darin begründet liegen, daß ab einer gewissen Größe die Spiegel sehr teuer werden. Ein Fangspiegel wird dann eine eher kleinere Investition sein. Ein einfacher Aluminiumspiegel wird nicht durch Tempern gehärtet und eine einfache SiO2-Schicht ist auch einfacher abzulösen als in Kombination mit einer MgF - Schicht. Somit kann man die kostbaren Hauptspiegel hien und wieder neu verspiegeln lassen, wobei der Fangspiegel - sollte er mal schlecht werden - "weggeschmissen" werden kann.
    Bei Massenwahre kann es aber schon auch mal sinnvoller sein eben die hochreflektierende Schicht zu wählen. Eine hochreflektierende Schicht wertet den Spiegel ja scheinbar auf - in Kombination mit guten Wellenfronten kommt das beim Kunden gut an. Ob er die gute Oberfläche in 30 Jahren immer noch hat - darüber wird nicht nachgedacht.


    Die Schichtdicken sind sehr homogen Stathis. Ein ausgeklügeltes System an Blenden und die gebogene Form der Kalotte (wie man in dem einen Bild erkennen kann) sorgen für eine gleichmäßig dicke Schicht. Zusätzlich rotiert die Kalotte und man bekommt so auf alle Fälle eine rotationssymmetrische Schichtdicke. Wenn es um supergenaue Oberflächen geht muß man das Werkstück eben genau mittig in der Maschine positionieren. Manche Firmen bieten das an - aber dann wird die Bedampfung fast unbezahlbar, da für jedes Werkstück eine eigene Charge gefahren werden muß. Ab einem bestimmten Punkt sinkt die Schichtdicke allerdings innerhalb von wenigen mm von Normdicke auf Null ab. Alle Teile müssen sich eben innerhalb des voll bedampften Bereiches befinden. Vielleicht kann ich mal ein Beispiel bekommen von einem Werkstück das über diese Grenze hinausgeht. Besonders Einducksvoll ist das bei Entspiegelungsschichten oder Interferenzfiltern. In diesem Fall müssen die Schichten ja noch gleichmäßiger sein als bei Verspiegelungen da die Schichtdicke dirkten Einfluß auf die Qualität der Entspiegelung hat. Man würde kleinste Unregelmäßigkeiten sofort als leichte Farbänderung erkennen.
    In der Regel bewegt sich der Abfall von der Mitte der Kalotte bis zu dem Rand den ich oben schon ansprach im Angströmbereich. Die Rauhigkeit wird durch das Belegen eines Substrates nicht verändert. Die Schicht legt sich gleichmäßig über alle Berge und Thäler des Glases.
    Allerdings gibt es durchaus Unterschiede zwischen den einzelnen Beschichtungsmethoden. Ich beschreibe auf meiner Homepage eigentlich nur das Standardverfahren. In den verlinken Scripts geht es auch um das sog Sputtern. Hierbei werden die Atome wesentlich dichter gepackt. Somit ergibt sich eine bessere Haltbarkeit der Schicht, ein etwas besserer Reflexionsgard und eine glattere Oberfläche - wenn man im Atomgrößenbereich kontrollieren würde. Dies wirkt sich praktisch aber nicht auf die Abbildungsqualität, bzw. den Steulichtanteil aus.


    Viele Grüße
    Raphael

  • Aha, danke für die Info.


    Wenn also die Oberfäche Murks ist, muss man sich an die eigene Nase fassen, da man es wohl selbst reinpoliert hat - sehr beruhigend[:)].


    Dann muss man jetzt nur noch eine Firma finden die die großen Jungs auch kann, ohne dass man das letzte Hemd dafür hergeben muss.


    p.s.
    Ist die forcierte Schicht auch im Gebrauch haltbarer? Ich habe mal gehört, dass sie länger halten soll, aber mechanisch weniger hart und damit nicht so widersandsfähig sei.

  • Hallo Stathis,


    ich war letztens bei VTD in Dresden, dort wird zur Zeit nur Alu + Quarzschutzschicht bedampft. Demnächst wollen Sie auch forcierte Schichten anbieten aber auch Silber + Quarz. Nachteil bei forciert ist, dass es sehr schwer wieder abgeht und es durchaus möglich ist, wenn es nicht klappt dass man den Spiegel neu polieren muß[}:)]. Bei Silber hast Du zwar eine super Reflektion aber es ist nicht so haltbar wie Alu. Heißt die Haftfähigkeit des Silbers auf dem Glas ist nicht so groß. Aber halt 98% Reflektion und es läßt sich gut wieder entfernen. Preise kann ich dafür noch nicht sagen. Hoffe das es nicht so teuer ist.
    Übrigens so weit ich weiß werden die großen Spiegel nur mit Alu bedampft, da es sich recht leicht entfernen läßt und da die großen Sternwarten eh Ihre eigene Bedampfungsanlage vor Ort haben werden die Spiegel halt dann wieder neu bedampft. So einen reine Aluschicht ist übrigens auch recht Widerstandsfähig, da sich auf dem Alu eine dünne Oxidschicht bildet.
    Durchmesser bei VTD ist ca. 650mm aber die haben auch schon Spiegel bis 2,15m bedampft.
    Wenn Du es möchtest kann ich auch mal nachfragen bis welche Größe die dort anbieten und was es in etwa kostet. Soll es für den 32"-er sein?


    Bis dann
    Sven

  • Hallo Freunde,
    jetzt muss ich auch mal was sagen:
    @ Raphael


    vielen Dank für Deine Arbeit mit der neuen homepage. Bisher hab ich nur das Kapitel zur Bedampfung gelesen. Das ist sehr anschaulich und informativ. Links zur Spezialliteratur das gibt Arbeit[:p][xx(][|)]


    allgemein:
    Aus welchem Grunde wird bei Alu + Schutzschicht eine Grundlage mit Chrom o. ä. gemacht? Das Reflexionsvermögen wird dadurch wohl nicht beeinflusst. Im Zuge der Entwicklung meines Helio- Dobson hab ich einen 10" HS und mehrere FS abgeätzt. Davon hatte einer offensichtlich eine Grundschicht die sich von Natronlauge nicht beeindrucken lies. Das war ein rechteckiger Planspiegel aus einem Leitz- Gerät.


    Schichtdicke ect.
    Dazu warte ich immer noch auf die Beantwortung einer Anfrage:



    Fa. Ernst Befort Wetzlar
    z. HD. Herrn Krüger

    Sehr geehrter Herr Krüger,


    Anfrage und Bitte um Angebot


    Den nachfolgend beschriebenen Teleskopspiegel soll belegt werden, wenn möglich
    mit besserer Reflektivität als Standard- Alu mit Schutzschicht.


    Substrat : Glaskeramik "Sital"
    Durchmesser: 408 mm
    Masse: 7,7 kg
    Das Substrat ist frisch poliert.


    Dazu habe ich noch folgende Fragen:


    1. Wie hoch ist das Reflexionsvermögen mind. bei ca. 650, 560 und 400 nm?
    2. Wie gleichförmig ist die Schichtdicke bei obigen Durchmesser?
    3. "Lebensdauer" der Beschichtung?
    4. Gibt es Probleme bei evtl. Neubeschichtung?
    5. Lieferzeit?
    6. Preis?


    Für bald mögliche Beantwortung danke ich im Voraus. Falls die bessere
    Reflektivität nicht realisierbar sein sollte, bitte um entsprechendes Angebot
    für Belegung mit Standard- Alu + Schutzschicht.


    Mit freundlichen Grüßen


    Kurt Schreckling



    Ist schon mehr als 2 Monate her, aber vielleicht liest dort jemand astrotreff.de[8D]

    Interessante Infos von AMP Dünnschichttechnik:
    1. Cr- Grundlage bei Alu + Schutzschicht ist nicht erforderlich.


    2. Schichtdickentoleranz: Standard- Alu + Schutzschicht beträgt für einen 16“ Rohling ca. 15% bezogen auf die Mittendicke von 150- 200 nm (macht ca lambda/10 PtV wave). Auf Wunsch kann diese Toleranz durch besondere Prozessführung verringert werden.


    3. Silber- Belag: Haltbarkeit auf Substrat unter Verwendung einer Kontaktschicht ist kein Problem. An der Entwicklung einer langzeitbeständigen Schutzschicht wird noch gearbeitet. Die hohe Reflektivität von Silber (> 95%) soll dadurch auch im blauen Spektralbereich erhalten bleiben. Soll nicht viel teurer werden als Standard- Alu.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt,


    Du schriebst:
    <font size="1">3. Silber- Belag: Haltbarkeit auf Substrat unter Verwendung einer Kontaktschicht ist kein Problem. An der Entwicklung einer langzeitbeständigen Schutzschicht wird noch gearbeitet. Die hohe Reflektivität von Silber (&gt; 95%) soll dadurch auch im blauen Spektralbereich erhalten bleiben. Soll nicht viel teurer werden als Standard- Alu.</font id="size1">


    Bei VTD sagte man mir, dass die Haltbarkeit aller Edelmetalle auf Glas nicht so hoch ist wie Alu. Man bringt zur Verbesserung halt auch eine Kontaktschicht auf. Trotzdem ist es nicht so haltbar wie Alu. Ich gebe nur das wieder was man mir gesagt hat. Preis konnte man mir noch nicht sagen. Sobald ich mehr weiß schreib ichs ins Board. Das man bei Alu eine Grundlage aus Chrom macht ist mir neu, habe ich da was verpasst[?]


    Gruß
    Sven

  • Hallo Kurt und alle Anderen!


    "Aus welchem Grunde wird bei Alu + Schutzschicht eine Grundlage mit Chrom o. ä. gemacht?"


    Das hat meines Wissens nach mehrere Gründe:


    1. haftet Alu auf Chrom besser als auf blankem Glas und Chrom hält seinerseits auf Glas besser als Alu. Somit ist die Schicht haltbarer.
    2. Wenn man die Chromschicht rel. dick macht ist sie ein gewisser meschanischer Schutz. Eine mit Chrom bedampfte Glasplatte kann man kaum verkratzen.
    Auch ein Stahlnagel kann dem Chrom in der Regel nix anhaben. Versucht man eine verchromte Glasscheibe mit dem Glasschneider zu ritzen macht man da bestenfalls sein Stahlrad stupf und rutscht unkontrolliert umher. Wenn man jetzt den Spiegel verkratzen sollte tut man das eben nur bis zur Chromschicht - und danach ist Schluß.
    Man kann auch eine Chromschicht ablösen - doch ist das nicht sehr empfehlenswert. Sicher ist es möglich auf das Chrom wieder Alu aufzudampfen falls eine Neuverspiegelung fällig sein sollte.


    Viele Grüße
    Raphael

  • Hallo Raphael,


    zuerst auchmal meinen Glückwunsch zu Deiner neuen Site!
    Vom übersichtlichen Aufbau gepaart mit fundiertem Fachwissen könnte sich manch ein Optikspezialist mal ne Scheibe abschneiden!
    Sehr interessant war auch Dein posting zum Probenglaskasten, wenn ich mein Planglas auch nur zur Kontrolle von Endmassen einsetze :)
    Ich bin gespannt, was noch alles an Informationen kommen wird...


    Eine Frage hätte ich zur Chromschicht:
    Ich kenne eigentlich nur galvanische Verfahren zur Verchromung. Zwar kann man auch nichtleitende Materialien (Kunststoffe) verchromen, aber nur nachdem sie zuvor mit einer leitenden Schicht überzogen wurden. Besonders haltbar (mechanisch) ist das aber nicht.
    Wird das bei Glas auch so gemacht oder kann man Chrom auch aufdampfen?


    Viele Grüsse Jochen

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Raphael</i>
    <br />
    Man kann auch eine Chromschicht ablösen - doch ist das nicht sehr empfehlenswert. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dampfen denn alle Verspiegleungsfirmen für Astrooptik so eine Chrom Grundierung drauf? Kann ich mir schwer vorstellen. Das würde man ja nie wieder abkriegen.


    Hmmm, vielleicht gibt es verschiedene Verfahren.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Stathis Kafalis</i>
    <br /><blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Raphael</i>
    <br />
    Man kann auch eine Chromschicht ablösen - doch ist das nicht sehr empfehlenswert. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dampfen denn alle Verspiegleungsfirmen für Astrooptik so eine Chrom Grundierung drauf? Kann ich mir schwer vorstellen. Das würde man ja nie wieder abkriegen.


    Hmmm, vielleicht gibt es verschiedene Verfahren.



    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo Stathis,
    wie gesagt, für Alu+ Standard macht AMP- Dünnschichttechnik ohne Cr, Befort Wetzlar wahrscheinlich ebenso, wie ich bein Ablaugen des 10" Spiegels feststellen konnte. Ich werde bei nächsate Gelegenheit noch mal den Experten löchern und evtl. neue Fakts hier bringen.
    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt und alle,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ist schon mehr als 2 Monate her, aber vielleicht liest dort jemand astrotreff.de<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Die haben mittlerweile ihre Webseite fertig.
    Zu 88 und 94%iger Verspiegelung gibt es jeweils ein Diagramm wobei die 94%ige, forcierte Beschichtung ziemlich über das ganze Spektrum besser ist.


    Gruß Roland

  • Hallo Roland,
    vielen dank für den Link. das steht ja fast alles drin was ich wissen wollte. Wenn die bei Befort so intensiv mit ihrer Homepage beschäftigt waren, da will ich nicht weiter meckern[:D]
    Gruß Kurt

  • Hi zusammen!


    @ Portaball:
    "Eine Frage hätte ich zur Chromschicht:
    Ich kenne eigentlich nur galvanische Verfahren zur Verchromung. Zwar kann man auch nicht leitende Materialien (Kunststoffe) verchromen, aber nur nachdem sie zuvor mit einer leitenden Schicht überzogen wurden. Besonders haltbar (mechanisch) ist das aber nicht.
    Wird das bei Glas auch so gemacht oder kann man Chrom auch aufdampfen?"


    Die Chromschicht wird auch im Vakuum aufgedampft. So weit ich weiß kann man jedes Metall verdampfen, sprich auch aufdampfen. Wie Du schon sagst, sind galvanisch aufgebrachte Schichten lange nicht so haltbar wie aufgedampfte Schichten. Das funktioniert auch bei manchen Nichtmetallen. Wo hier aber die Voraussetzungen liegen weiß ich nicht, werde da aber noch mal nachfragen. Bei der etwas neueren Technik des Sputterns ist das Bedampfen mit nicht leitenden Materialien etwas schwieriger - funktioniert aber auch indem man ein hochfrequentes elektrisches Feld in der Anlage aufbaut.


    @ Stathis:
    "Dampfen denn alle Verspiegleungsfirmen für Astrooptik so eine Chrom Grundierung drauf? Kann ich mir schwer vorstellen. Das würde man ja nie wieder abkriegen."


    Ich denke nicht, daß das alle Firmen machen. Der Hauptgrund wird aber der zusätzliche Prozess für Chrom und eine Quarzschicht sein. Hat man eine moderne Anlage geht das zwar auf einmal, aber der Beschichtungsvorgang dauert trotzdem etwas länger. Und wie das nunmal so ist, Zeit ist Geld. Man kann da aber mal bei verschiedenen Firmen nachfragen ob sie das machen und wenn nicht, warum das nicht gemacht wird. Die Schichten die ich da vorstellte sind die Aufbauten wie ich sie kennen lernte. Das sollte vielmehr ein Beispiel sein als ein "so muß eine Schicht aussehen - und nicht anders". Am Schluß zählt eben der Reflexionsgrad und die Haltbarkeit.


    @ Kurt:
    "2. Schichtdickentoleranz: Standard- Alu + Schutzschicht beträgt für einen 16“ Rohling ca. 15% bezogen auf die Mittendicke von 150- 200 nm (macht ca lambda/10 PtV wave). Auf Wunsch kann diese Toleranz durch besondere Prozessführung verringert werden"
    1. Den Begriff "Mittendicke" interpretiere ich nun mal so, daß die Schichtdicke rotationssymmetrisch ist, also der Spiegel tatsächlich in der Mitte der Anlage positioniert wird. Nun kann man den Spiegel also nicht wie eine Kalotte durchbiegen (die Form der Kalotte ist auch schön auf den Bildern der Webseite von Befort zu sehen) und man bekommt dadurch natürlich eine gewisse Schichtdickenänderung - umsonst konstruierte man die Kalotte nicht so komisch *g*. Die von mir angegebene Schichtdickenänderung bezog sich auf kleinere Einzelteile die an der Kalotte befestigt sind. Da ist vom innersten zum äußersten Teil wirklich fast kein Unterschied. Daß man Spiegel nicht biegen kann (außer die von Stathis vielleicht) habe ich da nicht bedacht - sorry. Aber auch das kann man, wie APM schon andeutete, kompensieren.
    Wird die Schicht per Sputtern aufgebracht denke ich, daß die Schichten noch gleichmäßiger sind, denn dabei ist die "Verdampfungsquelle" mindestens so lang wie das Substrat groß ist. Das Substrat bewegst sich dann gleichmäßig an der Quelle vorbei.


    "Davon hatte einer offensichtlich eine Grundschicht die sich von Natronlauge nicht beeindrucken lies. Das war ein rechteckiger Planspiegel aus einem Leitz- Gerät."
    Na wenn Leitz das auch machte wird schon was dran sein ;)


    "wie gesagt, für Alu+ Standard macht AMP- Dünnschichttechnik ohne Cr, Befort Wetzlar wahrscheinlich ebenso, wie ich beim Ablaugen des 10" Spiegels feststellen konnte."


    Das muß nichts heißen. Wenn die Schicht nicht als mechanischer Schutz dienen soll genügt eine dünne Keimschicht von beispielsweise 20nm die so gut wie durchsichtig ist. Die ist fast noch schwieriger zu erkennen als ob der Spiegel auspoliert ist weil sie eben gleichmäßig ist und man keinen Vergleich auf der selben Fläche hat. Vielleicht ist sie Dir einfach entgangen. Wobei ein Bekannter vor nur wenigen Jahren bei Befort einen Spiegel belegen ließ - nun zeigen sich schon wieder die ersten Anzeichen von "Selbstablösung". Unseren 30cm-Vereinsspiegel werden wir zum Tafelmaier geben.


    Viele Grüße
    Raphael

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