Frage zum Bath Interferometer

Eine Frage an die Meßspezialisten:

Nach Fertigstellung meines Bath-Interferometers sind die ersten Problemchen hinter mir und die I-Gramme sehen mal gar nicht schlecht aus. Das verwendete grüne Lasermodul hat Artefakte im Bild hinterlassen die bei der Auswertung gestört haben. Nach erneuter Justage wurde das weniger.

Aber nun scheint es langsam zu werden wie das Bild zeigt:

Nun aber möchte ich an die Meßexperten unter euch die Frage stellen, wo kommt der zweite helle Punkt her ? Ein Punkt ist ja nun beim Bath normal, es ist der Referenzstrahl. Aber wo kommt der zweite her und was bedeuten die 4 symetrischen kleineren Punkte rechts oben von den beiden Referenzstrahlen ?

Habe mit einem anderen Teilerwürfel versucht, der zweite Punkt bleibt. Eine Reflektion vom Kameraobjektiv ist es ebenfalls nicht, bei der Projektion des I-Grammes auf ein Stück Papier sind die beiden Strahlen bereits drauf.

Was noch auffällt ist die Tatsache, dass anscheinend kein scharfer Rand einzustellen ist. Der Spiegel auf dem I-Gramm hat zwar eine 1mm Fase am Rand, aber die kann doch nicht zu der Randverzerrung führen ? Könnte der zweite versetzte Strahl diesen Effekt auslösen ?

Habe ich da wohl was nicht richtig justiert ? Stahlabstand ist parallel auf 5m und beträgt 5mm.

Vielen Dank für eure Hilfe.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Alois.

Schön wieder von Dir zu hören.

Danke für Deine Tips, ich habe das mal kontrolliert: der Bündelabstand ist eng, das ist korrekt, aber die Strahlen sollten sich nicht stören, der reflektierte aufgeweitete Strahl wird sauber rund abgebildet und ist nicht gestört. Wenn man die beiden Strahlen vor dem I-Meter auf ein Stück Papier projiziert erkennt man einen sauberen, aufgeweiteten Strahl mit schönen Beugungsringen und darin erkennt man den Referenzstrahl als Punkt. Im Abstand von ca. 40cm vom Bath liegt der Referenzstrahl rechts von der Mitte des aufgeweiteten Strahls, je größer der Abstand wird desto weiter rückt der Ref-Strahl zur Mitte bzw. darüber hinaus nach links. Obwohl die beiden Strahlen parallel sind ist zwischen Lichtkegel und Referenzstrahl mit eingebauter Linse ein Winkel. Habe die Linse solange seitlich verschoben bis die beiden Strahlen ( Lichtkegel und Ref-Strahl ) übereinander lagen. Was das richtig ?

Das sieht genau so aus wie im folgenden Beitrag zu sehen, nur bei größer werdendem Abstand der Projektionsfläche wandert der Ref-Strahl immer weiter nach links:

http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=29254

Wenn man aber die beiden Strahlen auf einen Spiegel richtet dann sieht man definitiv nur einen Punkt vom Referenzstrahl. Erst nach der Reflexion zurück entsteht dieser Effekt. Am Ausgang des Interferometers tritt der zweite Strahl zum ersten Mal auf. Ggf. kann es sein dass der oben angesprochene Winkel das Problem ist oder die von Dir angesprochene Linseneinstellung, ggf. ist diese verdreht ? Der Abstand der beiden Strahlen wird auch am Ausgang um so größer je weiter man die Projektionsfläche entfernt. Also liegen die Strahlen bei der Überlagerung im Strahlteiler zwar übereinander, dahinter jedoch gehen sie wieder auseinander, je mehr desto weiter man weg ist.

Fotografiert wurde mit einem f/2.8 Fotoobjektiv an einer DSLR auf unendlich eingestellt, das sollte klappen, Kurt macht das auch so.

Bei weiteren Tests an einem anderen Spiegel war der Effekt der Gleiche, der Abstand der beiden Punkte auch ( Der Kameraabstand zum I-Meter war in etwa gleich ). Also schließe ich, dass es ein Justageproblem der Komponenten des Interferometers ist. So sieht das ganze Foto aus:

Ich danke Dir sehr für Deine Antwort.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Alex, Hallo Kurt.

Alex:
Gerne mache ich da einen eigenen Thread draus. Die von Dir geschilderten Probleme habe ich auch seit geraumer Zeit, ich finde im Internet Anleitungen ohne Ende zum Bau von Bath-Interferometern, aber klar verständlich für mich als NichtunbedingtFachmann war das alles nicht. Ich habe mittlerweile Bath Nummer 3 gebaut, nun wird es endlich langsam was. Die Erfahrungen die ich auf dem Weg gemacht habe waren schmerzhaft und langwierig. Die meisten Anleitungen sind von Personen geschrieben worden die die Funktion vollständig verstanden haben, das war bei mir nicht der Fall. Dadurch kam es dass ich ewig gefummelt und eingestellt habe bis es dann ging.
Mache ich gerne das mit dem Bath-Selbstbauthread, aber erst wenn die Problemchen gelöst sind die es derzeit noch gibt.

Kurt:
Vielen Dank für Deine Tips. Das mit der Linsenverdrehung versuche ich heute Abend mal. Die Peter-Signatur ist eine gute Idee von Dir [:D], da sieht man gleich wer das Bild gemacht hat. Dann müssen wir Deinem Bath aber auch noch so was beibringen.
Das Fotografieren schaue ich mir heute Abend noch mal genau an, ich fotografiere mit einem Nikkor 200/f2.8 auf Unendlich eingestellt, eine solch lange Brennweite muss ich haben ( ggf. sogar noch länger könnte sie sein wie obiges Bild zeigt ) da ich eine Vollformat DSLR benutze. Bei Deiner F70 kommt ja noch der Chrop-Faktor von 1.5 oder 1.6 dazu weil sie keinen Vollformat-Chip hat. Dem entsprechend wäre die umgerechnete Brennweite Deines 180mm dann 270-288mm für Vollformat.

Es wird ein verspiegeltes Prisma zur Auslenkung verwendet, also sollten von dieser Seite keine Probleme erfolgen. Du hattest mir am Sonntag je bereits den Tip mit dem roten Laser bzw. dem Weißlicht gegeben und gesagt, dass der grüne Laser Artefakte verursachen könnte. Am Sonntag war das Bild ja auch voll davon und grottenschlecht. Nun aber ist es besser, warum weiß ich nicht, habe eigentlich nichts geändert. Hatte zwischenzeitlich mit einem roten Laser versucht, das ging tatsächlich besser. Bin auf grün zurück gegangen weil ich den auch ans funktionieren bekommen will. Grün ist schöner als rot. ( und kürzer [:I] )

So recht verstehen tue ich die Ganze Sache hinsichtlich der Erfordernisse an die Beleuchtung noch nicht. Laser mit Linse oder ohne, grün oder rot, LED oder Halogenlampe. Bitte sag mir mal was ich tun muss um zum Beispiel eine Power-LED oder besagten Monochromator als Beleuchtung verwenden zu können. Brauche ich dort eine Linse zwischen I-Meter und LED ? Welche ? Es soll doch ein am Besten paralleles Lichtbündel sein was zum Einsatz kommt.
Oder das legendäre Raumfilter : Wie das gebaut wird, welche Einstellfreiheiten das braucht, alles klar. habe dann mal mit Mikroskopobjektiven rumprobiert: Die erzeugen einen steilen Lichtkegel weil haben kurze Brennweite. Der geht aber doch nach passieren der Blende wieder im gleichen Winkel kegelig auseinander wie er vor der Blende ankommt. Wie bekomme ich den Kegel denn dann wieder parallel um ihn ins Bath zu schicken ? Für diese Beleuchtungsfragen bin ich nicht genug Experte in Optikfragen.

Das nun verwendete Bath #3 hat eine fest eingebaute 2.1 mm Blende am Lichteintritt verpasst bekommen, die hatte ich vor 3 Wochen bei Bath #2 noch nicht. Das hat schon mal eine wesentliche Verbesserung des aufgefächerten Strahles bewirkt. Außerdem sitzt bei Einsatz des grünen Lasers noch ein doppeltes Polfilter zum Dimmen des Laserstrahles zwischen Laser und Eingangsblende, ggf. bringt das auch noch Artefakte oder Reflexe in das System rein. Keine Ahnung. Das Bath an sich ist mir nun vollumfänglich klar, die benötigten Einstellmöglichkeiten, die Justage, alles kein Problem mehr. Aber die benötigten Erwartungen an die Beleuchtung sind ein Riesenproblem für mich, da finde ich auch nichts im Netz außer Bilder von Deinem Bath oder den vielen Bath´s Deines Freundes, aber keine Erklärungen dazu. Was muss die Beleuchtung für Anforderungen erfüllen, wie erreicht man diese, welche Bauteile sind zu verwenden ? Alles Fragen auf die ich noch Antworten suche.

Da muss ich wohl noch ein wenig fummeln.

Danke für eure Beiträge und Hilfe.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Alois, Hallo Alfredo.

Alfredo:

Danke für die Infos, das werde ich mal versuchen. Ein schönes Bath hast Du da.

Alois:

Mein Strahl ist durch die Blende 2.1mm groß, er liegt genau in der Mitte der Linse und liegt komplett frei, kommt weder an Linsenkante noch sonst was ran. Habe wie Du vorgeschlagen hast ein Papier vorne vors I-Meter gehalten, sieht genau aus wie in Deinem mittleren Bild.

Habe mal ein paar Bilder geschossen. Dieses Bild zeigt das was durch den Auslenkspiegel aus dem Bath raus Richtung Kamera kommt:

Da sieht man ganz rechts einen Punkt, das ist eine normale Reflexion aus dem Strahlteiler. Der große Punkt in der Mitte ist das was man haben möchte, die beiden überlagerten Strahlen mit dem I-Gramm als Inhalt. Der kleine linke Punkt ist das Problem: Was ist das, eine Reflexion ? Funktion hat er keine, habe ihn im im Nachgang durch einen Streifen Tape abgeschirmt:

Nun ist das I-Gramm sauber, weder 1 noch 2 helle Punkte drin.

Habe übrigens mal alles am I-Meter genau kontrolliert und festgestellt, dass sich die Parallelität der beiden Strahlen ohne Aufweitungslinse verstellt hatte und diese sich sogar noch gekreutzt haben. Ups. [:I] Das sollte nicht vorkommen, war aber auch nicht der Grund der Reflexe, die sind auch nach der Korrektur gleich geblieben. Auch der unscharfe Rand ist gleich geblieben, Bild 7 nach der Neujustage:

Mit gekreutzen Strahlen war deutlich mehr Kontrast im Bild, das ist jetzt wieder flauer geworden. Aber: der Informationsstrahl war vorher mit gekreuzten Strahlen an einer Seite dunkler wie man im ersten I-Gramm sieht. Der Effekt ist nun weg, das Info-Bündel ist nun gleichmäßig hell ( I-Gramm nach Neujustage )
Nun ein Ausschnitt den letzten Bildes mit Kontrastanhebung und unscharfer Maskierung:

So sieht der Aufbau meines Bath nun aus:

Habe das ganze Setup etwas stark vereinfacht hinsichtlich der Bedienung und Einstellung und des benötigten Material- und Kreuzschlitteneinsatzes. Brauche keinen Kreuztisch oder Höhenverstellung unter dem Bath, nur die Vorwärts/Rückwärts Scharfstellung. Die Höhen- / Seitenverstellung mache ich so:

Der Spiegel wird mit 3 Schrauben verkippt. Da kann man ruhig vorne am Spiegel stehen und solange an den Schrauben drehen bis der Strahl wieder vorne in die Aufweitungslinse reinschießt. Ggf. muss das Bath etwas gekippt oder gedreht werden, das Kippen machen die Schrauben zur Höhenverstellung unter dem Scharfstellschlitten, das Verdrehen geschieht manuell, damit man das reflektierte Informationsbündel auf die 2.1mm Blende des Laserdurchlasses projiziert. Das sieht dann so aus:

Jetzt Scharf stellen und gut ist. War vom Aufbau zum ersten I-Gramm 2 Minuten Arbeit.

Die Reflexe sind merkwürdig, muss da mal auf die Suche nach der Ursache gehen. Was noch merkwürdig ist ist auf Bild 6 zu sehen der kleine Punkt rechts neben der Aufweitungslinse. Auf dem Bild erkennt man Struktur drin, hat er aber nicht, das ist die Fräsrauhtiefe des vorderen Linsenhalters. Irgendwie scheint es, dass mir da was schief durch die Optik strahlt. Merkwürdig. Kann derzeit nicht sagen ob da was schief ist und dadurch ggf. sogar Messfehler entstehen. Das müsste man die Messergebnisse mal mit einem anderen Bath gegenprüfen.

Aber, die Strahlen sind weg, zumindest symtomatisch, nicht ursächlich. Was sagt Ihr zu meiner Version des I-Meter Einstellens und Scharfstellens ? Geht Ratz-Fatz und man kann schon vom Spiegel aus sagen ob ein I-Gramm da ist oder nicht. Klasse Sache, geht bei Refraktor mit Planspiegel genau so schnell und gut.

Aber: Kurt hat absolut Recht mit seiner Aussage, dass der grüne Laser ein Problem ist. Muss dringend was an der Beleuchtung tun.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Kurt.

Vielen Dank für Deine Antwort, bin sehr gespannt was Du antworten wirst.

Ich habe gestern Abend noch etwas gefummelt und versucht, den Kontrast des nun etwas flaueren I-Grammes zu verbessern. Bei den Versuchen mit meinem Bath #2 ging das Bestens indem man einen Pol-Filter zwischen Bath-Ausgang und Kamera schob und so lange drehte, bis der Kontrast gut war. Bei Bath #3 geht das nicht ! Da stellte sich die Frage warum geht das nicht, da ändert sich am Kontrast nix bei Einsatz eines Pol-Filters, lediglich die Unreinheiten des grünen Lasers kann man mit dieser Methode schön sichtbar machen. Dazu poste ich heute Abend ein paar Bilder.

Die wahrscheinliche Antwort warum das bei #2 ging und bei #3 nicht geht:

Bath #2 basiert auf einem Edmund Optics 25x25mm Standard 1/4 Lambda Strahlteilerwürfel. Der erzeugt nach Studium der Herstellerangaben am Ausgang teilweise polarisiertes Licht. Daher kann man dort wohl mit einem Polfilter den Kontrast verstärken.

Bath #3 basiert auf einem Edmund Optics TechSpec 1/8 Lambda Würfel mit 15mm Kantenlänge. Dieser Würfel polarisiert das austretende Licht nach Herstellerangaben nicht, daher zeigt wohl auch der Polfilter bei diesem Würfel keine Wirkung.

Diese Erkenntnisse und Zusammenhänge sind für mich als NichtOptikFachmann teilweise schwierig zu verstehen und nachzuvollziehen. Am Wochenende werde ich einmal versuchen die Beleuchtungseinheit so zu verbessern, dass sie bessere I-Gramme als der grüne Laser erzeugt. Ich wäre den Profis unter euch sehr dankbar für einige erhellende Eingebungen was man tun kann und worauf es dabei ankommt.

Vielen Dank.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Michael.

Da haben wir uns überschnitten mit den Beiträgen. Habe gestern versucht die Linse zu verkippen, die Reflexe blieben dort wo sie vorher auch waren.

Was Du anmerkst leuchtet ein. Ich habe im Internet oder der einschlägigen Literatur zum Bath nichts über den Strahldurchmesser gefunden und mich daher mal für 2.1mm entschieden, weil es kleiner ist als der Strahldurchmesser meines Lasers. 2.1mm deshalb weil kein 2mm Bohrer zu finden war [:D].

Wenn ich den Strahl nun am Wochenende durch eine Linse aufweite und die Blende aufbohre muss ich den Strahlabstand erhöhen, sonst tritt der von Alois beschriebene Effekt ein. Ich denke darüber nach eine verstellbare Irisblende an der Stelle meiner jetzigen 2.1mm Feldblende zu platzieren, den Strahl davor aufzuweiten so dass man mal mit unterschiedlichen Durchmessern Tests machen kann.

Welchen Strahldurchmesser siehst Du denn als optimal an ?

Grüße

Peter

Hallo Michael.

Danke für Deine Antwort. Gestern habe ich behauptet das Bath vollumfänglich verstanden zu haben, das steht nach Deinem letzten Posting in Frage.

Je größer der Strahl ist desto mehr Info´s sind enthalten erscheint mir logisch. Habe in der Literatur oder im Netz auch zu diesem Thema nie was gefunden, daher auch nicht in Frage gestellt. Man liest immer nur was zum Strahlabstand, daher auch mein Bestreben den so klein wie möglich zu bekommen. Bin jetzt, habe gestern noch mal nachgemessen, auf 4,5mm Abstand.

Ich dachte die Bildüberlagerung wird im Strahlenteiler erzeugt, an der Reflektionsfläche der Strahlen. So wie Du sagst ist es der Spiegel. Den hatte ich bisher hinsichtlich Genauigkeit gar nicht auf dem Radar weil er immer nur als Auslenkspiegel bezeichnet wird. Dachte, er lenkt nur das Bild um 90 Grad um dass man rankommt.

Also sollte man dort etwas genaueres verwenden. Gut zu wissen, Danke.

So wie mir scheint wäre eine genaue Funktions- und Bauanleitung für ein Bath doch wichtig. Es scheinen sich viele Leute mit dem Thema zu beschäftigen, aber die vorhandenen verfügbaren Infos sind spärlich und nur wenigen detailliert bekannt.

Liebe Grüße

Peter

Hallo zusammen.

Michael, Kai: Danke, das hatte ich dann falsch verstanden.

Alois: Das klingt logisch und scheint die Erklärung für die Reflexe zu sein, könnte von der räumlichen Ausrichtung passen. Wie Kurt sagt, das ist mit den beiden Blenden in den Griff zu bekommen und stört nicht weiter.

Werde dann am WE mal auf 3mm Strahldurchmesser umstellen. Noch eine kurze Frage: Bei der Definition des Strahldurchmessers bin ich derzeit von Mitte/Mitte der beiden Strahlen ausgegangen, da messe ich meine 4.5mm Abstand. Das ist aber schon noch ziemlich viel Abstand bei 2.1mm Strahldurchmesser, so ziemlich genau 2.4mm zwischen den Strahlen. Stellt Ihr Profis eure Bath´s genau so ein oder messt ihr den Abstand der Strahlen Außen / Außen ? Das wäre dann bei meiner derzeitigen Anordnung ein Abstand von 6.6mm.

Bei Kurt´s Bath habe ich gesehen dass er den Linsenrand angschliffen hatte so dass sich die beiden Strahlen nicht stören. Bei meinem derzeitigen Abstand passt die 6mm Linse ohne Randschleifen dazwischen was eigentlich darauf hindeutet dass meine Definition von Strahldurchmesser nicht korrekt ist.

Liebe Grüße

Peter

Hallo Alois.

Vielen Dank für die Erklärung, hatte bisher immer Mitte/Mitte gemessen.

So, nun habe ich heute vormittag ein wenig an Drehbank und Fräsmaschine gebastelt. Es sollte wie bereits angekündigt eine neue Beleuchtungseinheit sein um mal den Unterschied zum Laser zu testen. So sieht es aus:

Zum Innenleben:

Wie Alfredo vorgeschlagen hat, kommt hinten anstelle der von Ihm verwendeten Halogenlampe eine Power-LED zum Einsatz. Diese sitzt innen auf dem Kühlkörper und strahlt auf eine zentrisch davor angebrachte 1mm Blende. Der Strahl geht dann durch das Rohr welches einen Innenbohrung von 10mm hat. Vorne sitzt ein Achromat, 18mm Durchmesser und 120mm Brennweite ( deshalb ist das Rohr so lang ) der nach vorne auf 5mm abgeblendet worden ist, das gibt dann ein Öffnungsverhältnis von f/24, somit sollten Farbfehler beim Weißlicht keine Rolle mehr spielen. Die 1mm Blende vor der LED wurde so platziert, dass sie genau im Brennpunkt des Achromaten sitzt.

Ansicht von vorne:

Vor der vorderen 5mm Blende wurde ein Halter angebaut um Farbfilter einsetzen zu können:

Soweit, so gut. Aber nun zum Problem: Ich kann die Beleuchtungseinheit scharf stellen wie ich möchte, der Strahl ist nicht parallel. Am Ausgang der vorderen Blende ist er 5mm, in ca. 1m Abstand ist er schon ca. 10-12mm, auf dem Testspiegel in ca. 180cm Abstand hat er bereits 25mm, in 6-7m Abstand bereits 90-100mm.

Das geht natürlich nicht. zwischen der Beleuchtungseinheit und dem Bath habe ich die Feldblende auf 3mm vergrößert, aber schon die paar Zentimeter Strahlweg durch das Prisma führen dazu, dass vor dem Bath der Strahl 3.5-4mm Durchmesser hat. Außerdem kommt erschwerend hinzu, dass die Beleuchtungseinheit in ca. 20cm Abstand der vorderen 5mm Blende folgendes Lichtspiel verursacht:

Was mache ich falsch ?

Liebe Grüße

Peter