P-D-I(nterferometer) für Einsteiger

Hallo Stefan,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: StefanSLS</i>
<br />Hallo Kurt,

Noch eine Frage: hast du die Laserdiode ober- oder unterhalb der Laserschwelle betrieben?

Viele grüße,
Stefan
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

grundsätzlich oberhalb der Laserschwelle, weil sonst das Interferenzbild für einen unbelegten Prüfling zu dunkel wird. An einem belegten Prüfling sieht man aber im Diodenbetrieb bei verdunkelter Umgebung immer noch das Interferogramm.

Gruß Kurt

Hallo Michael,

folgendes Bilderrätsel hast du schon einmal gelöst. Leider hab ich vergessen wo die Antwort steht.

<b>Bild 19</b>

Zum allgemeinen Verständnis:
Beim PDI kann man ja den Laser praktisch beliebig weit vom Filter entfernen.

Gruß Kurt

<b>Beispiel für einen praktischen Vergleich PDI &lt;=&gt; Bath- Interferometer </b>

Als Prüfling diente der bereits oben vorgestellte 152 f/4 Parabolspiegel. Um die Differenzen wg. unvermeidbarer
Messwertstreuungen zu minimieren wurde:

a) der Prüfling und die Prüfstrecke in einen Iso- Tunnel aus Alu- kaschierter Styroportapete gepackt und die Rückseite hinter dem Spiegelhalter ebenfalls thermisch isoliert.

b) Es wurden jeweils 10 I-Gramme je Interferometer ausgewertet und die Einzelergebnisse mittels „Average“ unter openFringe gemittelt.
Vorversuche mit dem Prüfling haben ergeben dass dieser Aufwand sinnvoll war. Dies gilt, obwohl das Volumen der Prüfstrecke relativ klein, der Prüfraum wohltemperiert und zugluftfrei ist.

c) Selbstverständlich wurde für beide Interferometer ein- und dieselbe Laserdiode (Nenn- Wellenlänge 635 nm) verwendet.

d) Der Einfluss von Asti der Grundordnung auf die Strehlzahl wurde durch Desaktivierung von „XAstig“ und „YAstig“ augeblendet. Sonst wäre der Gesamtaufwand wg. der Drehung des Prüflings um 90° mit Rückdrehung etc. mehr als doppelt so hoch gewesen.

Zur Kontrolle der Nenn-Wellenlänge wurde eine weitere Messreihe mit dem Bath, bestückt mit einer 532 nm Laserdiode gefahren.
Das folgende Bild zeigt jeweils ein Muster der typischen I-gramme.

<b>Bild 20</b>

Der Durchmesser der I- Gramme in wahrer Größe liegt bei ca. 1200 Pixel.

Nachfolgend die Tabelle der Ergebnisse

<b>Bild 21</b>

Wie man sieht „wackeln“ die Mittel nur in der 3. Nachkommastelle. D.h., beide Interferometer liefern sehr gut übereinstimmende Messwerte der Strehlzahl bezogen auf 550 nm. Das gilt auch dann wenn die Messwellenlängen jeweils unterschiedlich sind.

Ich finde vor allem die Übereinstimmung von PDI und Bath sehr beruhigend. Man bedenke, beim Bath müssen die Lichtbündel neben der zu prüfenden Fläche zusätzlich 12 x opt. Flächen und 2x2 Glaskörper passieren bevor es zur Interferenz kommt. Beim PDI sind es nur die beiden Oberflächen sowie das Trägermaterial des Filters.

Zuletzt noch die entsprechenden Wellenfrontbilder.

<b>Bild 22</b>

Vor der Beurteilung von erkennbaren Unterschieden beachte man bitte Wellenfrontskalen! Wir haben hier PtV- Werte von deutlich &lt; ¼ lambda Wellenfrontfehler vorliegen. Ein Beispiel dafür das nur mit PDI geht siehe:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=136002

<b>Fazit:</b>
So lange man I-gramme nach Art von Bild 20 erzeugen kann ist das PDI ein vollwertiger Ersatz für das Bath- und andere für den Amateur erschwingliche Interfereometer.

Gruß Kurt

Hallo Alois,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
<br />Hallo Kurt,

Ausgezeichnete Darstellung.
Gratulation zu deiner PDI Fehigkeit, sie so gut hin zu bekommen.
Hätte nicht gedacht das es bei F/4 am Rand noch so gut zeichnet.

Viele Grüße
Alois

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
vielen Dank für dein Lob.

Wie man aus dem I-Gramm Bild 17 zweifellos folgern kann wird es auch mit 300 f/4 funktioneren. Ich muss für diesen aber noch einen ordentlichen Iso- Tunnel bauen. Aus Erfahrung mit einem anderen 300 mm weiß ich nämlich dass es im Winter in meinem Prüfraum nicht anders geht.

Gruß Kurt

<b>Nochmal PDI vs. andere Interferometer unter etwas erschwerten Bedingungen</b>

Diesmal ist mein 300 f/4 von Orion Optics UK das Prüfobjekt. Lt. Prüfprotokoll des Herstellers hat er sehr beachtliche Strehl= 0,982 bei 632,8 nm. Umgerechnet auf 550 nm wären das immer noch Strehl = 0,977. Da man aber kaum so genau messen kann oder muss damit die Strehlzahl bis zur 3. Dezimalen genau und dazu noch statistisch gesichert herauskommt werde ich ab sofort nur mit auf 2 Dezimalen gerundeten Strehlzahlen argumentieren.

<b>Demnach hat der Spiegel lt. Hersteller Strehl = 0,98.</b>

Natürlich hab ich unverzüglich nach Empfang des Spiegels (Sept. ´12) eine Eingangskontrolle mit vermindertem Messaufwand gemacht. Verminderter Messaufwand heißt hier Verzicht auf einen Isotunnel und Beschränkung auf nur 4 Einzelmessungen.
Das Klima in meinem Prüfraum ist besonders im Spätsommer im Sommer und Herbst sehr günstig. Günstig heißt, die max. Temperaturdifferenzen zwischen den Wänden und Decken ist &lt;1°C. Man kann deshalb auf einen Iso-Tunnel verzichten kann. Das Ergebnis der ROC-Messung mit dem Bath- Interferometer ergab Strehl = 0,95.

Bei der Differenz von nur 3% zur Herstellerangabe lohnt es sich eigentlich gar nicht weiteren Messaufwand zu betreiben. Aber irgendwann hat mich doch die Neugier gepackt, u. a. auch wg. weiterer Belege zur Praxistauglichkeit des PDI.

Mitterweile war es Dezember geworden. Damit hat sich auch das Klima in meinem Prüfraum aus drastisch verschlechtert. Die Temperaturdifferenz zwischen außen und Innenwänden lag bei ca. 7 °C. Trotzdem hab ich studienhalber eine Messreihe ohne speziellen Iso-Tunnel durchgezogen. Dabei hatte ich die vage Hoffnung der aus Alu- kaschierter Isotapete bestehende Lichtschutz des Telekoptubus würde ausreichen.

<b>Bild 23</b>

Leider reicht es nicht. Bei einer Messserie aus 10 I-grammen schwankten die Einzelwerte im Bereich von S = 0,95 bis 0,83. Dh. mehr als 12% Differenz zwischen Maximum und Minimum.
Man kann unter openFringe mit der Option „2D Grey Limit“ die einzelnen Wellenfronten darstellen. Dabei werden die Bereiche der Wellenfont mit Abweichungen &gt; 1/8 WL. farbig dargestellt. Dh. je bunter das Bild desto größer die Fehler und niedriger die Strehlzahl. Hier ein Beispiel:

<b>Bild 24</b>

Danach ist alles was grau ist noch im Bereich PtV 1/4 Wellenlänge. Man erkennt auch dass die Form und Position der Maxima/Minima von Bild zu Bild variiert. Das ist ein typisches Indiz für Luftschlieren im Strahlengang. Man könnte jetzt mutig sein und den höchsten gemessenen Wert zum richtigen erklären. Mit etwas Glück hätte man gut geraten…aber eben nicht solide gemessen.

Als nächstes wurde ein nahezu geschlossener Iso- Tunnel improvisiert.

<b>Bild 25</b>

Als Baumaterial eignet sich Alu-kaschierte Styroportapete oder noch besser Alu-kaschierter Trittaschalldämmbelag. Letzteres gibt es als 1 m breite Rolle. Daraus wurden zwei ineinander passende Zylinder gefertigt. Das konische Teil besteht aus Iso-Tapete. Die Nähte wunden mit Alu-Klebeband abgedichtet. Man sieht nun einen in der Länge verstellbaren Iso- Tunnel. Dessen hinteres Ende ist annähernd passend über den Rand der Spiegelzelle geschoben. Der verbleibende Spalt wurde mit Alufolie gedämmt. Die Rückseite des Haltegestells für die Spiegelzelle wurde mit einer 10 mm Alu- kaschierten Hartschaum-Isoplatte abgeschirmt.

Dieser Gesamtaufwand an thermischer Isolierung mag vielleicht übertrieben erscheinen. Aus früheren Versuchen in meinem Prüfraum weiß ich aber dass es im Winter nicht anders geht wenn man gut reproduzierbare Messergebnisse erzielen will. Die Frage ob denn die Alukaschierung notwendig ist kann ich ganz klar mit ja beantworten. Vor einigen Jahren hatte ich ebenfalls einen 12“ Spiegel in der Messstrecke mit einem Iso- Tunnel aus Schaumstoff und dünnen Styroplatten abgeschirmt. Richtig brauchbare Messergebnisse erhielt ich aber erst nachdem ich den Tunnel zusätzlich mit Alufolie umwickelt hatte. Der Wärmetransport erfolgt nämlich auch in ganz erheblichem Maße durch IR- Strahlungsaustauch zwischen Flächen mit unterschiedlicher Temperatur. Blanke Metallschichten wie Alufolie oder z.B. auch „Rettungsfolie“ haben ein sehr geringes Absorption- und Emissionsvermögen für IR- Strahlung. Dadurch wird der Wärmetransport durch Strahlung drastisch unterdrückt. Aus dem gleichen Grunde werden auch temperaturempfindliche Teile von Raumsonden mit Goldfolie belegt.

Jetzt also zur nächsten Messserie

<b>Bild 26</b>

Ganz offensichtlich sehen die Wellenfrontbilder hier weniger bunt aus als im <b>Bild24</b>. Die Differenz zwischen dem Mittelwert (zufällig auch Höchstwert) beträgt nur noch ca. 4%. Außerdem unterscheidet sich der Mittelwert (abzüglich Koma) S = 0,97 nur noch um 1% von der Herstellerangabe.

Zusätzlich hab ich noch eine Messserie mit meinem Twyman- Green Interferometer (TG) drangehängt. Dieses hat den Vorteil dass man den Spiegel im RoC Setup exaktgenau auf der opt. Achse misst. Damit wird der systemeigene Asti des Bath- oder PDI- Interferometers ausgeschaltet.

Erfahrungsgemäß wird ein 300 mm Spiegel mit 35 mm Randdicke keinen messbaren Asti wg. der vertikalen Lagerung auf dem Prüfstand erleiden. Wenn man also mit dem TG an diesem Spiegel Asti messen würde dann ist dieser eindeutig dem Spiegel zuzuordnen.

Weiterhin kann man mit dem TG mit wesentlich höherer Streifendichte arbeiten und damit bei Auswertung im FFT-Modus die höhere Auflösung nutzen. Das geht zwar mit dem Bath ebenfalls, aber man kann dabei nur mit zusätzlichen Messreihen dessen o.a. Asti zuverlässig eliminieren.

<b>Bild 27</b>

Hier betrug die Differenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Messwert ca.3%.

Hier noch eine Auswahl der ausgewerteten I-gramme

<b>Bild 28</b>

<b>Zusammenfassung

Bild 29</b>

Die Unterschiede der eigenen Messergebnisse nach Teilbild B, D und E zur Herstellerangebe A sind mit max. 2% überraschend gering. Diese Differenz liegt im Rahmen der Messgenauigkeit.

Bei C handelt es sich um eine nicht geglättetes FFT- Wellenfrontbild. Dh. hier werden von der Auswertesoftware auch die Artefakte in den Interferogrammen als Wellenfrontfehler gewertet. Das führ naturgemäß zu einer Verfälschung der Strehlzahl in Richtung geringerer Werte. Bei B mit „Zernike Smoothig“ gilt das prinzipiell zwar ebenfalls aber nur im wesentlich geringeren Maße.

Gruß Kurt

Hallo Jörg,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Ich muss sagen, ich bin echt überrascht über den Orion Spiegel, da gab es schon diverse andere unrühmliche Beispiele.
Da hast du echt Glück mit dem Spiegel gehabt.
Vielleicht hat der Lieferant auch schon geahnt, dass du ihn auf den Prüfstand stellst.[}:)]
Viele Grüße
Jörg
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Meine Erfahrungen sind folgende: Ich hab in den vergangenen 5 Jahren 4 Spiegel von Orion Optics UK interferometrisch vermessen. Die waren alle so gut wie per Prüfprotokoll versprochen. Davor hatte sich mal einer bei mir verlaufen der nicht OK war. Der wurde aber problemlos gegen einen sehr guten ersetzt.

Mein obiger 12" f/4 war zufällig bei TS auf Lager. Da hatte niemand die Chance den speziell für mich zu frisieren [:D]. Sehr wahrscheinlich stimmt es aber dass einige Hersteller und Händler unsere Messmethoden kennen und respektieren[8D]. Ich bin selber verblüfft darüber dass man mit dem simplen PDI die allermeisten Parabolspiegel für Amateurteleskope zuverlässig interferometrisch vermessenm kann.

Gruß Kurt