Prüfung eines 6“ Mac.- Cass. Fabr. Quantum

  • <b>1. Einleitung</b>
    Eine ausführliche Beschreibung dieses Teleskops findet man unter
    http://www.photoinfos.com/astronomie/Quantum-Q6-01.htm
    Die nachfolgend beschriebenen Tests wurden an einem sehr gut erhaltenen Exemplar aus der Sammlung von Markus Ludes durchgeführt. Nach seiner Schätzung ist das Teleskop älter als 30 Jahre. Trotz dieses Alters konnte man augenscheinlich keine Defekte bezüglich Reflexionsgrad der Spiegelflächen zu erkennen.


    Die Meniskus-Linse ist nicht vergütet. Der zentrale rückseitig verspiegelte Teil der Meniskuslinse bildet den Sekundärspiegel. Somit besteht die gesamte Optik aus drei sphärischen Flächen.


    <b>2. Messgeräte und Zubehör</b>
    Bath- Weißlichtinterferometer mit Halogenlampe
    Twyman- Green Interferometer mit Diodenlaser 532 nm
    Autokollimationsplanspiegel D = 300 mm
    Interferenzfilter gemäß Tabelle
    IR- Strahlungsthermometer
    Tau-Raureif-Eliminator (TRE)
    Taschenrechner
    Kamera Nikon D5000 mit Objektiv AF Micro Nikkor 60mm 1 /2,8


    <b>Bild 1</b>


    <b>3. Software</b>
    OpenFringe Version 12.3 zur Auswertung der I-gramme
    Bildbearbeitungsprogramm Photoline 32


    <b>4. Aufgabenstellung</b>


    <b>4.1 Wellenfrontanalyse zur Ermittlung der dominanten Restfehler, Strehlzahl und MTF für die Hauptwellenlänge grün (551 nm)</b>


    Vor Beginn der Messung wurde das Teleskop zwei Tage lang im temperierten, zugfreien Prüfraum in der gebrauchsfertig eingerichteten Prüfvorrichtung gelagert. Die Raumtemperatur während dieser Zeit betrug 21,5°C mit max. Schwankung von ca. +/- 0,3°C
    4.1.1 Genauigkeit der Messergebnisse
    Zur Genauigkeit im messtechnischen Sinne findet man z.B. im
    Brockhaus für Naturwissenschaft und Technik,
    Zitat:


    <i>„… Die G. wird bestimmt durch die Messunsicherheit und die Fehlergrenzen. Messunsicherheit lässt sich durch den Vertrauensbereich eines Mittelwertes aus mehreren Einzelmessungen charakterisieren…“</i>
    (Zitat Ende)


    Daraus folgt messerscharf: Wenn man mit der eigenen Prüfvorrichtung keine systematischen Versuche mit zur Messunsicherheit gemacht hat könnte man zur Genauigkeit der Messergebnisse nichts Zuverlässiges aussagen.


    Es wäre nicht zwingend notwendig bei jedem neuen Prüfling den nachfolgend dokumentierten Aufwand mit zahlreichen Wiederholungen zu betreiben. So könnte ich die Daten zur Messunsicherheit aus früheren aber ähnlichen Versuchsserien mit gleichartigen Gerätschaften verwenden. Aber eine gelegentliche Auffrischung zur Frage nach der Genauigkeit kann ja nicht schaden. Also zur Sache:
    Es wurde eine Serie von zehn I-grammen aufgenommen und ausgewertet.

    <b>Bild 2</b>


    <b>Bild 3</b>


    <b>Bild 4</b>

    Nach Auswertung im „Zernike Based“ -Modus unter „openFringe“ erhält man die Daten zwecks Wellenfrontanalyse sowie zur Abschätzung der Genauigkeit.


    Man erkennt auf allen Bildern ähnliche Details:
    a) Der äußerste Rand links ist abgesenkt
    b) Oberhalb der Mitte ist ein Berg
    c) Rechts von der Mitte ist eine Senke
    d) Der Rand rechts unten ist angehoben.


    Die einzelnen Wellenfrontbilder wurden zum besseren Vergleich mit einheitlicher Farbskalierung dargestellt. Die weißen Flecke in den Teilbildern 3 und 7 sind Bereiche in denen die Wellenfront geringfügig aus der gewählten Wellenlängenskala 0,000 bis 0,250. herausragt.


    Nach der Tabelle der Zernike Terms sind die dominierenden Restfehler Asti, Koma sowie sphärische Aberration. Alle übrigen Restfehler (Trefoil, Tetrafoil etc.) zusammen verursachen nur 0,069 lambda Wellenfrontfehler als PtV- Wert bzw. 0,012 lambda RMS, entsprechend Strehlzahl = 0 ,994. D.h., die Summe der übrigen Restfehler ist verschwindend gering. Man kann deshalb mit gutem Gewissen auf deren individuelle Analyse verzichten. Sie wurden deshalb aber nicht aus der Ermittlung der Strehlzahl herausgenommen. Lohnend bleibt aber die Wellenfrontanalyse bezüglich Koma und Asti der Grundordnung sowie sphärische Aberration (Sphericals, alle 7 Ordnungen gemäß Openringe).
    In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Ergebnisse aufgelistet.


    <b>Bild 5</b>

    Die Mittelwerte wie z. B. 0,955 sowie die Schätzung der zugehörigen Standardabweichung s 0,010 wurden mit dem Taschenrechner berechnet.
    Die PtV- Wellenfrontfehler wurden mit openfringe durch exklusive Aktivierung der entsprechenden Zernikes gewonnen. Hierzu als Beispiel für Mess. Nr. 1 Koma 0,092. Das folgende Bild zeigt die dazugehörigen Daten aus dem „Report“ .


    <b>Bild 6</b>


    Obige Mittel gemäß Tabelle <b>Bild 5</b> können durch Fehler der Prüfvorrichtung in Form von Koma und/oder Asti verfälscht sein. Dazu ein Zahlenbeispiel mit PtV- Werten. Angenommen sei:
    Koma Versuchsaufbau= 0,1 lambda,
    Koma Teleskop = 0,15 lambda.
    Wie man erkennt kann Messwert im Bereich von 0,05 bis 0,25 schwanken, wenn das Teleskop in der Prüfstrecke um die opt. Achse gedreht wird.

    <b>4.3 Quantifizierung der Restfehler</b>


    <b>4.3.1 Asti</b>(gmatismus)
    Dazu braucht man mindestens 1 weiteres I-gramm, aufgenommen bei axial um 90° gedrehter Position des Teleskops. Im Folgenden hab ich aber zur Reduzierung der Messunsicherheit jeweils drei I-gramme je Teleskopposition ausgewertet.


    <b>Bild 7</b>


    <b>Bild 8</b>

    Der Asti hat sich offensichtlich nach Drehung des Teleskops um 90° in gleicher Weise gedreht. Das wird noch besser sichtbar wenn man die Teilbilder 1 bis 10 bzw. 1-90° ff. mittelt und nebeneinander stellt:


    <b>Bild 9</b>


    Die folgende Sterntestsimulation erlaubt eine Abschätzung ob denn die PtV 0.1 lambda Asti visuell erkannt werden können oder nicht.

    <b>Bild 10</b>

    Nach meinem Eindruck ist PtV 0,1 lambda Asti visuell noch nicht wahrnehmbar.

    <b>4.3.2 Koma</b>
    Hier wird das Teleskop um 180° gedreht und die danach erstellte Wellenfront mit der in Pos 0° verglichen. Dazu wurden analog wie bei Asti zusätzlich 3 I-gramme aufgenommen und ausgewertet.

    <b>Bild 11</b>


    Koma ist damit ebenfalls zweifelsfrei messtechnisch nachgewiesen. Ob die gemessenen PtV = 0.092 lambda visuell bereits erkennbar sind halte ich aber für eher unwahrscheinlich. Nach meinem Empfinden würde ich das Teleskop spätestens ab PtV = 0,15 lambda als komatös bezeichnen. Ohne Drehung und Berücksichtigung des Prüfstandsfehlers wäre es reiner Zufall ob man das Teleskop als praktisch komafrei oder bereits störend komatös beurteilt. Davor schützt auch kein Sterntest auf dem Prüfstand, so lange man die 180°- Drehung des Teleskops nicht praktiziert.


    <b>Bild 12</b>


    <b>4.3.3 Sphärische Aberration (sA</b>)
    Dazu wurden die 3 I-gramme bei 551nm aus der weiter unten behandelten Farbmessserie ausgewertet.


    <b>Bild 13</b>

    Da hier gemäß „openFringe“ alle 7 Ordnungen der sA aktiviert worden sind wäre die Angabe des PtV – Wertes allein nicht mehr eindeutig. Auf jeden Fall ist die gemessene sA aber sehr gering und damit visuell nicht auffällig.


    <b>4.3.4 Strehlzahl bei 551 nm</b>
    Kleinviech macht bekanntlich auch Mist. Daher bleiben auch die hier recht geringen Werte für Asti, Koma, sA und all die übrigen aktivierten Zernikes für die Strehlberechnung relevant. Alles andere führt nur zu unsinniger Schönung des Ergebnisses. Die Zernikes für Asti und Koma der Grundordnung wurden gemäß den Ergebnissen aus <b>4.3.2</b> bzw. <b>4.3.3</b> übernommen.


    <b>Bild 14</b>


    Die dritte Nachkommastelle sollte man nicht allzu ernst nehmen. Glaubhafter formuliert soll das heißen:
    Die Strehlzahl bei Fokussierung auf grün liegt mit 95% Wahrscheinlichkeit im Bereich von 0.97 bis 0,95.


    <b>4.3.5 Kontrastübertragungsfunktion MTF</b>


    <b>Bild 15</b>


    Zur Darstellung der realen Kurve wurden dieselben Zernike- Datensätze genutzt wie zur Ermittlung der Strehlzahl. Wie man sieht ist die Abweichung von der Idealkurve mit Obstruktion recht gering. Im mittleren Auflösungsbereich beträgt der Unterschied perfekt-real weniger als 4%. Die bisher betrachteten Restfehler bewirken demnach nur einen geringen Verlust. Der durch 33% Obstruktion verursachte Durchhänger der Kurve ist dagegen beträchtlich.

    <b>4.3.6 Rauheit</b>
    der opt. Oberflächen verursacht zwangsläufig Deformationen der Wellenfront. Das führt bei fokaler Abbildung von Sternen zur zusätzlichen Verdrängung von Licht aus dem zentralen Beugungsscheibchen in dessen Nachbarschaft. Das mindert definitionsgemäß die Strehlzahl. Ebenso wird dadurch die Kontrastübertragung reduziert.

    Das Problem zur Erfassung der Rauheit bezüglich Strehlzahl und MTF ist messtechnischer Art. Die Rauheit wird mit der allgemein üblichen Interferometrie und auf Zernike- Basis arbeitender Auswertesoftware nicht erfasst.


    <b>4.3.6.1 Makrorauheit</b>
    Darunter sind hier Rauheitsstrukturen bis herab zur lateralen Ausdehnung von ca. 1 mm gemeint. Profi-Interferometer z.B. Zygo erfassen zumindest näherungsweise diesen Fehlerbereich der Wellenfront. Das zeigen z. B. die Messprotokolle von Orion Optics zu hochwertigen Teleskopspiegeln oder auch ähnliche praktiziert von den in Fachkreisen bekannten und geschätzten Herrn Rucks.
    Man kommt auch mit Amateurmitteln der wahren Strehlzahl und MTF näher wenn man möglichst saubere I-Gramme mit relativ hoher Streifenzahl und dafür geeigneter Auswertesoftware wie z.B. FFT- Modus unter openFringe auswertet. Dieser Modus erlaubt es auch prüfen ob Rauheit im nennenswerten, zahlenmäßig fassbaren Ausmaß überhaupt vorhanden ist. Letzteres sei hier mit der als „A-B“ bezeichneten Methode demonstriert.

    <b><b>Bild 16</b></b>


    Man wertet ein relativ dichtes Streifeninterferogramm im FFT-Modus aus und erhält damit das ungefilterte Wellenfrontbild A. Selbiges wird nach <i><b>Zernike Smothing Order 6.</b></i> ausgewertet und man erhält B. <i><b>…Order 6</b></i> liefert mit B bei sehr guter Näherung ein Wellenfrontbild, welches der üblichen Streifenauswertung mit weniger Streifen entsprechen würde. Nach programmtechnischem Abzug erhält man das Wellenfrontbild A-B. Dieses ist durch Artefakte + der potenziellen Rauheit geprägt. Der Wert RMS = 0,026 ist aber bereits sehr gering. Der Anteil von Makrorauheit kann daher nur geringer sein.

    Die Artefakte kann man durch Messwiederholungen, mit jeweils geänderter Streifenlage geringfügig geänderter Ausrichtung des Interferometers sowie Mittelung der A-B Einzelergebnisse unterdrücken. Das sieht dann so aus.


    <b>Bild 17</b>


    Bei Verarbeitung von n= 4 I-grammen hat man für alle nicht Zernike- Restfehle zusammen nur noch RMS = 0,014. Schlimmstenfalls wäre das eine gut reproduzierbare Maßzahl für die Rauheit. Wenn man diesen RMS in Strehl S umrechnet dann ergibt das


    S = 0,992.


    Wenn man dem Messaufwand nochmals verdoppelt rutscht man sogar auf RMS = 0,011, entsprechend

    S = 0,995.


    Anders formuliert: Die hier erfasste Makrorauheit würde schlimmstenfalls 0,5 % des Lichtes aus dem zentralen Beugungsscheibchen verdrängen. Ungefähr im gleichen Verhältnis würde die MTF gemindert. Man darf also hier mit gutem Gewissen annehmen dass die weiter oben ermittelte Strehlzahl
    S = 0,96 durch Einbeziehung der Makrorauheit nicht merklich verändert wird. Man kann also darauf wetten dass bei einer Nachmessung mit einem professionellen, hoch auflösenden Interferometer die Strehlzahl ebenfalls im Bereich S = 0,95 bis 0,97 liegen wird.

    <b>4.3.6.2 Mikrorauheit </b>
    Nach obigem Verfahren kann submikroskopische Rauheit nicht erfasst werden. Deren RMS -Wert müsste aber ähnlich hoch sein um als potentiell störend erkannt werden zu können. Es gibt aber Hinweise aus denen man den RMS- Wert des Prüflings abschätzen kann. Danach erreicht man für besonders hochwertige Optik RMS- O(berfläche) von 0.5 nm (Quelle leider vergessen). Nach Angabe eines versierten Profis liegt der RMS-(O) bei Amateurpolitur im Bereich &lt; 2,5 nm. Nehmen wir mal an bei unserem professionell gefertigten Prüfling beträgt diese


    Gesamt- RMS(O) = 2 nm,entsprechend 4 nm Wellenfront.


    Dann käme für grün = 550 nm nach der „handelsüblichen“ Strehlformel heraus:
    S = e^-(2 x pi x 4/550)² = 0,998.


    Nach Schroeder, „Astronomical Optics“ Kap.11 entspricht das auch dem Minderungsfaktor für die MTF (Er benutzt in seinen Formeln nur andere Symbole). Einfach gesagt der Kontrastverlust durch Mikrorauheit beträgt näherungsweise 0.2%, zu gut deutsch: forget it!


    Fortsetzung mit Messung der Farbfehler und Tests im Freien folgt.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt,
    wo fange ich hier an?[;)]
    Wieder ein extrem fundierter Bericht Deinerseits mit zwei Ideen, die ich lange gesucht habe[:p]


    Der Reihe nach:
    Die Angabe der Mess-Unsicherheit ist einfach der nächste Schritt für uns Amateure.
    Vielleicht lässt sich daraus ein Erfahrungsschatz für verschiedene Fälle zusammentragen? Ich habe mich bisher immer damit begnügt, während der Auswertungen zu schauen ob das alles plausibel ist. Allerdings habe ich sämtliches Material noch auf der Platte und könnte das prinzipiell nachholen.


    Meiner Meinung nach darf man anhand der Strehlwerte die Standard-Abweichung nicht direkt berechnen sondern muss das mittels RMS Wert machen. Und danach erst in Strehl umrechen. Im Falle von engen Fehlergrenzen kommt ähnliches heraus, klar. Bei weiten Grenzen funktioniert das nicht mehr und die Messunsicherheit bezieht sich ja immer auf die Messgröße, das ist der RMS Wert, und nicht auf die abgeleitete Größe.


    Kurze Frage:
    Seit wann gibt OpenFringe den PV wert an? Hab ich da eine neue Version verspasst?[;)]
    PV und RMS stehen ja für einzelne Zernikes jeweils in einem festen Zusammenhang. Aber PV ist irgendwie anschaulicher.


    Jetzt zu Bild 16 und 17, die A-B Methode!
    Da stecken zwei super Ideen drin!


    Zum einen kann man damit den Restfehler abzüglich der ersten X Zernikes bestimmen. Daraus lässt sich das Fehlerspektrum gewinnen, also eine Darstellung der Fehlerhöhe in Abhängigkeit der lateralen Ausdehnung!


    Zum zweiten zeigt Bild 17 im Ansatz bereits das bekannte Wurzel(n) Gesetz für die Anzahl der Messungen. Wie man das methodisch ausbauen kann, darüber müsste man intensiv nachdenken. Diese Fehlermittelung ist nämlich der ganz große Wurf, der mit OpenFringe möglich geworden ist! Hier geht es um <i>fundierte</i> Steigerung der Genauigkeit in Größenordnungen!


    Zur Mikrorauheit:
    Das ist ja nach wie vor mysteriös und meiner Meinung nach gilt es die Lücke unterhalb der lateralen Auflösung von einigen Millimetern zu stopfen. Das kann natürlich nicht mehr für den gesamten Spiegel erfolgen! Man wird sich auf Stichproben von Zehntelmillimeter-Quadraten oder noch weniger beschränken müssen. Die Profis machen das ja auch nur so. Wie auch immer das im Detail gelöst ist.


    Als extremen Anhaltspunkt habe ich von einer Messung gelesen mit einem Messfeld von 2.5x2.5nm und einer RMS (surface) von 0.1nm!


    PDF: http://tinyurl.com/7j6qjc9


    Prüfling war die Bruckkante eines Borosilikatglases. Da sieht man einzelne Atomlagen! Das dürfte in jedem Fall das bestmögliche Ergebnis <i>irgendeiner</i> Politur sein.
    In diesem Licht erscheint mir das plausibel:
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Danach erreicht man für besonders hochwertige Optik RMS- (Oberfläche) von 0.5 nm (Quelle leider vergessen). <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Auf jeden Fall ist das ein eigenes Thema Wert!
    Klasse gemacht Kurt![:)]


    Viele Grüße
    Kai

  • Hallo,
    die Messung dort wurde ja mit einem Rasterkraftmikroskop gemacht. Wenn man den Spiegel mit einer leitenden Metallschicht überzieht, könnte man auch ein Rastertunnelmikroskop benutzen. Die Dinger gibts heutzutage auch schon in modularer Bauweise, mit grafischem Interface und Autoapproach und liefern auch unter Atmosphäre gute Ergebnissen. Das heißt es ist kein Ultrahochvakuum erfordelich. UHV wäre doch dann zuviel für Amateure. Mit ein bisschen Einarbeitungszeit kann man auf geeigneten Proben (HOPG, Graphit,...) schon recht einfach atomare Auflösung erreichen. Zur Auswertung der Bilder und dem automatischen Berechnen des RMS- Wertes kann man gut die Freeware Gwyddion benutzen. Die Frage ist nur, was so ein Teil kostet.



    Grüße

  • Hallo Kurt.


    Auch von mir herzlichen Dank für die ausführliche Auswertung und die klare Darstellung.


    Wenn ich deine Beschreibung richtig verstanden habe, ist der aluminisierte Fleck ( = Sekundärspiegel) nicht auf der Innen- sondern auf der Außenseite der Meniskuslinse angebracht, sodaß das Licht zwei Mal durch die Meniskuslinse läuft?


    Dieses Gerät ist auf der Prüfbank offenbar erste Sahne.
    Die Optiken wurden, wie in der Gerätebeschreibung angegeben, in einem kleinen bis mittelgroßen Betrieb vor der weiten Verbreitung von Interferometern hergestellt. Die Optiker waren offenbar in der Lage, einen Spiegelsatz von bester Qualität herzustellen.
    Kommerziellen Optiken werden oft raue Oberflächen nachgesagt. Die Herstellerfirma hatte offenbar auch die Güte der Politur im Griff und konnte schön glatte Oberflächen liefern.


    Zur Mikrorauheit:
    Die taucht ja immer wieder einmal auf.
    Nach aller Literatur, die ich kenne und die sich auf abbildende astronomische Teleskope wie zB das hier vorgestellte bezieht, brauchen wir uns darüber den Kopf nicht zu zerbrechen. Der Einfluß der Mikrorauhigkeit ist, einigermaßen schonendes Polieren vorausgesetzt, so gering, daß so ziemlich alle anderen Faktoren einen größeren Einfluß auf den Bildkontrast haben.
    Schon kleine Verschmutzungen der optischen Elemente erzeugen mehr Streulicht als die Mikrorauhigkeit.


    Ich möchte in diesem Zusammenhang auf einen sehr guten Artikel, der sich an uns Amateure wendet, hinweisen: "Optimal Polish for Optimal Optics" von J. Sasian, erschienen in Sky+Telescope, May 2000, p. 135ff.


    Der Autor kommt darin zum Schluß, daß Amateure Oberflächen mit völlig vernachlässigbarer Mikrorauigkeit herstellen können, eine gute Polierpraxis vorausgesetzt.
    Er zeigt dies an zwei Amateurspiegeln, die im Rahmen eines Kurses hergestellt wurden und mit einem Interferenz-Profilometer vermessen wurden.
    Die Oberflächenmikrorauigkeit lag typischerweise bei 0,0035 wave RMS.


    Ich freue mich schon auf den zweiten Teil des Berichtes. Insbesondere darauf, ob die Bildhelligkeit auffällig war.



    Gruß,


    Guntram

  • Erst einmal vielen Dank für eure Würdigung meiner Messorgie.


    (==&gt;) Kai,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">…Vielleicht lässt sich daraus ein Erfahrungsschatz für verschiedene Fälle zusammentragen?...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Gute Idee! Ich hab ja Messreihen mit div. Optiken hier im Forum verstreut. Die werde ich gerne l zusammentragen und auf Streuung analysieren (lassen).


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Meiner Meinung nach darf man anhand der Strehlwerte die Standard-Abweichung nicht direkt berechnen sondern muss das mittels RMS Wert machen...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Exaktgenau richtig. Ich hab das auch bedacht, aber der Einfachheit wegen nur die Strehls gemittelt. Dazu wird wahrscheinlich o. a. Analyse noch etwas Klarheit schaffen in wie weit die Näherung für die Messwertstreuung akzeptabel ist oder nicht. Außerdem lasse ich mich auch noch 72 Jahre nach meiner Geburt gerne auch von Jüngeren schlauer machen[;)].


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">….Kurze Frage:
    Seit wann gibt OpenFringe den PV wert an? Hab ich da eine neue Version verspasst?...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Wenn man bei „openFringe“ Obstruktion setzt und den Zernike – Modus wählt dann spuckt der Report auch PV (=PtV) aus. Es spielt dabei keine Rolle ob man die Zernikes per Streifenauswertung oder über FFT gewonnen hat. Man kann auch einen Zernike-File laden und nachträglich eine verschwindend kleine Obstruktion setzen damit im Report PV ausgegeben wird.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">… Zum einen kann man damit den Restfehler abzüglich der ersten X Zernikes bestimmen. Daraus lässt sich das Fehlerspektrum gewinnen, also eine Darstellung der Fehlerhöhe in Abhängigkeit der lateralen Ausdehnung!... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Speziell bei dem hier untersuchten Prüfling findet man zwar nichts mehr an „Makro“- Fehlern der Wellenfront was nicht bereits mit dem traditionellen Zernike- System erfasst werden kann. Aber mir sind Fälle bekannt da hatte z. B. die Korrekturplatte oder auch eine Linse deutlich erkennbare ziemlich gerade Längsschlieren. Das könnte im dichtstreifigen I- Gramm etwas schematisiert ungefähr so aussehen:


    <b>Bild 18</b>

    Zunächst wurde das I-gramm mit bolzgeaden Streifen dh. null Fehler mit openFringe synthetisiert. Anschließend wurden die Fehler mittels Bildbearbeitung eingebracht.

    Nun der Vergleich der Auswertung FFT vs. Streifenauswertung.


    <b>Bild 19</b>


    Wie selbstverständlich erfasst die FFT- Auswertung den Zernike-untypischen Fehler der Wellenfront und berücksichtigt ihn in der Strehlberechnung. Die auf rein auf Zernikes basierende Streifenauswertung bekommt davon fast garnix mit. Demensprechend erscheint hier die Strehlzahl noch fast schöööön. Der Verdacht auf diese Art von Schönung in Messprotokollen ist immer dann berechtigt wenn man irgendwie „zackige“ oder stark zerzauste I-gramme in Verbindung mit hohen Strehlzahlen findet.
    Bei Anwendung professioneller Interferometer mit hoher lateraler Auflösung würde aber mit Sicherheit der niedrigere Stehlwert wie bei der FFT - Auswertung herauskommen.

    Nebenbei bemerkt, openFringe liefert nach obiger FFT- Auswertung auch noch die entsprechende MTF sowie eine gute Näherung für den Sterntest am Himmel.

    <b>Bild 20</b>


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zur Mikrorauheit:
    Das ist ja nach wie vor mysteriös und meiner Meinung nach gilt es die Lücke unterhalb der lateralen Auflösung von einigen Millimetern zu stopfen…..<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wenn man sich auf Stichproben in Form von Ausschnitten (ca. 20 mm D.) der Wellenfront begnügt komme ich derzeit mit unserer FFT- openFringe auf ca. 0,4 mm Streifenabstand. Damit erwischt man zwar immer noch nicht der Bereich echter Mikrorauheit aber es ist schon recht hilfreich. Derzeit bin ich mit der Qualität meiner I-Gramme noch nicht so recht zufrieden.


    (==&gt;) Lukas,
    freut mich sehr, dass auch Studenten (vermutlich Naturwissenschaft?) hier in die Diskussion einsteigen.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">…Die Dinger gibts heutzutage auch schon in modularer Bauweise, mit grafischem Interface und Autoapproach und liefern auch unter Atmosphäre gute Ergebnissen. Das heißt es ist kein Ultrahochvakuum erfordelich….<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das wäre zweifellos ein interessantes Hilfsmittel für experimentierfreudige Amateure. Könntest du bitte eine Quelle oder auch Links nennen?

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">… Zur Auswertung der Bilder und dem automatischen Berechnen des RMS- Wertes kann man gut die Freeware Gwyddion benutzen…<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Bisher hab ich noch leider noch nicht die Zeit gefunden danach zu suchen. Hast Du damit vielleicht schon praktische Erfahrung sammeln können?


    (==&gt;) Guntram,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">… …Wenn ich deine Beschreibung richtig verstanden habe, ist der aluminisierte Fleck ( = Sekundärspiegel) nicht auf der Innen- sondern auf der Außenseite der Meniskuslinse angebracht, sodaß das Licht zwei Mal durch die Meniskuslinse läuft?... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Der Sekundärspiegel wird von dem zentralen Teil der dem HS nächstliegenden Meniskusfläche gebildet. Sonst würde diese Fläche trotz Vergütung störende Reflexe von hellen Sternen und Planeten annähernd in der Bildebene liefern.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">…Die Herstellerfirma hatte offenbar auch die Güte der Politur im Griff und konnte schön glatte Oberflächen liefern….<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Danach ist dieser Prüfling der denkbar schlechteste Kandidat um mit unseren Mitteln Rauheit nachweisen zu können.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Er zeigt dies an zwei Amateurspiegeln, die im Rahmen eines Kurses hergestellt wurden und mit einem Interferenz-Profilometer vermessen wurden.....Die Oberflächenmikrorauigkeit lag typischerweise bei 0,0035 wave RMS...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das klingt sehr beruhigend. Trotzdem hätte ich gerne eine Methode nach der man mit Amateurmitteln zumindest näherungsweise den Grad der Mikrorauheit quantifizieren könnte. Falls der Aufwand der direkten Messung für uns zu aufwändig wird geht es wahrscheinlich auch, wenn man die Streulichtwirkung der Mikrorauheit quantitativ erfassen könnte. Einige Versuche in diese Richtung hab ich ja schon durchgezogen, siehe:


    http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=30583
    http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=32994
    http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=61210


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">…Ich freue mich schon auf den zweiten Teil des Berichtes. Insbesondere darauf, ob die Bildhelligkeit auffällig war...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ist nicht vergessen, aber leider wegen unaufschiebbarer nichtastronomischer Verpflichten verschoben.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt.


    Danke für die Klärung bezüglich des Strahlenganges.
    Ich habe von Fällen gehört, bei denen zur Umgehung von Patenten die dem HS abgewandte Seite des Meniskus als Sekundärspiegel verwendet wurde.


    Gruß,


    Guntram

  • Hallo Kurt,


    ja richtig ich bin Physikstudent. Wobei Optik eher nicht mein Spezialgebiet ist, aber ich lese trotzdem gerne mit, man kann viel lernen. Irgendwann will ich auch mal was selbst schleifen, aber bis dahin muss erstmal das Studium fertig sein.


    Alsooo die gibt es von der Firma Nanosurf (http://www.nanosurf.com/). Ich glaube, kaufen kann man die über einen firmeneigenen Katalog. Ich hab bei meiner kurzen Suche gerade leider nichts gefunden, aber irgendwo muss es die geben, ich hatte nämlich schon Eins in der Hand [;)]. Ein Problem ist halt, dass die Probe sehr klein sein muss, ich sag mal vielleicht einen Quadratzentimeter, und elektrisch (halb)leitend. Wenn man das untersuchen würde, dann müsste man einen Spiegel schleifen, ein Stück ausschneiden und dann versilbern. Das ist natürlich nicht sehr praktikabel, es sein denn man schleift einen Cassegrain. Ich bin nun kein Spiegelschleifer, aber ich denke mal die Größenordnung der Fehler würden sich sicherlich bestimmen lassen. Vielleicht hat auch jeder Schleifer eine eigene "Handschrift", die bei jedem Spiegel ähnliche Fehler verursacht?


    Erfahrung hab ich mit diesem Gerät und mit Gwyddion im Rahmen des Fortgeschrittenenpraktikums gemacht. Wir haben typische Oberflächenformen und -fehler von Goldproben, Platinproben und Graphitproben untersucht. Die Oberfläche wird in solchen Geräten abgerastert und daraus kann man direkt die RMS- Werte in nm bestimmen. Wenn ich mich recht entsinne, ist der max. Messbereich 500nm * 500nm. Das funktioniert aber nur bis einige 10nm, bei höheren Fehlern kapituliert der. Ich könnte mir halt vorstellen, dass der Messbereich eventuell doch zu klein ist. In den µm- Bereich kommt man da leider nicht.


    Wenn es gewünscht ist und ich sie finde, kann ich ja mal Bildchen posten. Die sind aus astronomischer Sicht aber nicht sehr aussagekräftig.


    Grüße

  • Hallo Kurt,
    da hast Du wieder mal eine großartige Vermessung mit ausführlicher Dokumentation hingelegt. Danke für die Mühe. Sowas hilft uns allen und es gibt in der Gemeinschaft immmer wieder neue Erkenntnisse, Bsp. Ausgabe des PV-Wertes.
    Zwei kleine Anmerkungen meinerseits, ich bin von dem hohen Auflösungsvermögen der FFT Analyse gegenüber der Streifenauswertung sehr überzeugt und begeistert.
    Anfänglich war ich da sehr skeptisch und habe sie im höheren Strehlbereich nicht mehr angewandt. Mittlerweile weiß ich, dass sie in der Lage ist auch kleine Oberflächenabweichungen darzustellen, die die Streifenauswertung übersieht.
    Bei Open Fringe ist zu beachten, dass bei der Auswertung über die FFT aktivierte und deaktivierte WaveFrontZernikes zwar in den Strehlwert eingehen, aber im Protokoll nur die Zernikes (generiert aus der FFT) angezeigt werden, deren Akti- oder Deaktivierung sich nicht im Ergebnis niederschlägt. Das gilt nur für diesen Fall, bei herkömmlicher Streifenauswertung mit Punktierung von Hand, gehen Akti- oder Deaktivierung schon ein.
    Mit anderen Worten, der Bug im Programm bietet die Möglichkeiten zur Schönung des Messergebnisses. Man könnte in den WaveFrontZernikes bestimmte Terme deaktivieren und somit einen höheren Strehlwert vorgaukeln, in der Zernikeliste im Auswertprotokoll wird der Zernikewert als <b>nicht</b> deaktiviert angezeigt, obwohl er eigentlich ins Ergebnis eingehende Wave FrontZernike-Term ausgeschaltet ist.
    Viele Grüße
    Jörg

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