Amateur-Sub-Apertur-Interferometer (ASAI)

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  • Die Idee und „how to do“ hab ich zusammen mit Kai „Fraxinus“ ausgeheckt.

    <b>1. Funktionsweise und Technik</b>
    Das ist geht genauso wie bei der altehrwürdigen Prüfglas- Methode. Als Prüfglas dient ein ca. 6 mm großes, 1 mm dickes Scheibchen. Dieses wurde mittels Messingrohr als Bohrwerkzeug und K320 aus einem 1mm dicken Mikroskop-Trägerglas ausgebohrt. Das dauerte ca. 5 Minuten bei einer Erfolgsrate von ca. 50%. So ein Plättchen ist erstaunlich eben. Das zeigt das Interferenzbild im Kontakt mit einem professionell gefertigten Plan- Probeglas.


    <b>Bild 1</b>


    Zur praktischen Handhabung wurde das Plättchen mittels Immersionsöl mittig auf ein hochvergütetes UV-Sperrfilter Sperrfilter geheftet (ein etwas besser gerundetes als oben gezeigt). Die Vergütung mindert den unnützen Reflex von der Rückseite des Plättchens. Das Plättchen ist mittels Tesastreifen gegen seitliches Rutschen auf dem Filter gesichert. Das Filter wurde rückseitig mit einer zentralen Blende und Haltegriffen versehen. ASAI mit 5 mm Subapertur- Durchmesser ist damit gebrauchsfertig.


    <b>Bild 2</b>


    <b>Bild3</b>


    <b>2. Erste Beispiele für die Nutzanwendung</b>
    2.1 Test auf Oberflächendeformation an Bruchkanten bei Muschelbruch


    Fast jeder Spiegelschleifer kennt so etwas in der Art:


    <b>Bild 4</b>


    Hier ist es mein 12“ Quarzmonster. Der Verlust der „Muschel“ mit ca. 20 mm² Oberfläche ist wohl zu verschmerzen. Aber es ist physikalisch vorstellbar da der angrenzende Bereich durch den Bruch merklich deformiert sein könnte. Das ASAI schafft nach meiner Einschätzung schnell Klarheit.

    <b>Bild 5</b>

    Die Krümmung der Streifen resultiert aus der Radiusdifferenz Spiegel = 3000 mm und Plättchen =unendlich. Für Zweifler hab ich ein ähnliches I-gramm aufgenommen weitab von der Bruchkante.


    <b>Bild 6</b>


    Ich sehe den Unterschied zwischen den beiden Bildern nur in dem fehlenden Abschnitt des Muschelbruches. Die Streifen sind in beiden I-grammen stetig gekrümmt ohne irgendwelche Anzeichen von Verzerrung. Daher wage ich hier die Diagnose: außer dem Verlust der Bruchfläche ist nix passiert. Das deckt sich auch mit meinen OF- FFT Auswertung über die gesamte Spiegelfläche.


    <b>2.2. Analyse eines Impakts</b>
    Der arme Spiegel hat bei mir noch einiges mehr durchlitten. Z. B. hab ich nach seinem Einbau in den Tubus mit einem kleinen Schraubenschlüssel an der FS- Aufhängung herumgefummet. Dieser ist dann in Richtung Spiegelfläche geflüchtet und hat dort seine „Visitenkarte“ hinterlassen, klein aber nicht zu übersehen.


    <b>Bild 7</b>

    Hier muss man garantiert weitere 20 mm² Spiegelfläche abschreiben. Natürlich stellt sich die gleiche Frage wie zu obigem Muschelbruch: Wie sieht es in der unmittelbaren Nachbarschaft des Trümmerfeldes aus? Das ASAI sieht das so:


    <b>Bild 8</b>


    Überraschenderweise sieht es ganz dicht außerhalb der Trümmerzone noch sehr geordnet aus. Man kann sogar den rot markierten Bereich an openFringe verfüttern und fragen wie ihm das schmeckt.
    Die Antwort:


    <b>Bild 9</b>


    RMS 0,019 bei ganz schüchterner Low Pass Filterung scheint mir bereits sehr beruhigend zu sein. Dabei sind offensichtlich die welligen Artefakte dominierend. Diese Störung könnte man durch Mittelung mehrerer Wellenfrontbilder wirkungsvoll unterdrücken. Der wahre RMS ist demnach mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit deutlich niedriger. Ich wage daher schon nach dem ersten „Schuss“ die Diagnose: Außerhalb des ist Trümmerfeldes ist kein merklicher Schaden an der opt. Qualität der Spiegeloberfläche entstanden.
    Diese Beurteilungen sind aber keine Garantie für nur sehr begrenzte Schäden von Gewaltanwendungen auf die Spiegeloberfläche. So hab ich z.B. obigen Spiegel nach der erfolgreichen Fertigstellung (S=0,90) durchbohrt. Danach war er optischer Schrott und nur durch aufwändige Polierarbeit wieder in Form zu bringen.


    Noch mal zurück zu dem ausgewerteten Bereich des I-Gramms. Da zählt man 16 fast makellose Steifen auf einem Durchmesser von nur 2,3 mm. So etwas das schreit doch förmlich nach der


    <b> 2.3 Quantifizierung von „Rauheit“ in Bereich &lt;1mm&gt;0,1mm lateral.</b>


    Die angegebene Grenze ist verhandelbar. Aus gegebenem Anlass hab ich dazu bereits ein erstes Beispiel vorab veröffentlicht in Astronomie.de unter
    http://forum.astronomie.de/php…Qualitat_1_6_1#Post985742
    (Sorry ich kann das noch nicht mit dem Kürzen von Links)


    Den wesentlichen Teil des Beitrags kann ich hier zwanglos einfügen:


    <i>Anfang der Einfügung</i>
    …so etwas hab ich aber nicht und so poliert heute auch niemand mehr <font size="2"><font color="orange">(das bezieht sich auf meinen ersten selbstgeschliffenen Spiegel vor fast 60 Jahren, den ich mittels Papierpolitur traktiert hatte). </font id="orange"></font id="size2">Ich hab doch schon vor ungefähr zwei Jahren gezeigt dass man mit OF-FFT echte Strukturen im mm Bereich erfassen, grafisch darstellen und nach PtV und RMS auswerten kann, siehe z.B. ab Bild 16 in

    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=131669


    Da gibt es echte Wellenfrontbilder zu einen 6“ Teleskop und auch Simulationen.


    Oder:
    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=114426


    Da kam nur dummerweise als Ergebnis RMS = 0,007 W. für die erfasste „Rauheit“. heraus. Somit konnte jeder behaupten das Messverfahren kann gar keine "Rauheit".


    Daraufhin hab ich einen fast kinderpopoglatten Spiegel mittelwüst angerauht was mit dem Lyot- Test im Bild 14 dokumentiert ist. Die nachfolgende OF-FFT Analyse ergab dann immerhin RMS = 0,029 W. Die laterale Auflösung der Strukturen hatte ich damals nicht untersucht. Sie lag schätzungsweise bei einigen mm.
    Nun hab ich den unverminderten Eindruck es gibt immer noch Leser und Poster die meinen es könne echt furchterregende „Rauheit“ im Submillimeterbereich geben ohne dass gleichzeitig gröbere „Rauheit“ dominiert. Deshalb und auch aus anderen Gründen hab ich mir mit Kai etwas ausgedacht wie man dieses ggf. nachweisen und quantifizieren könnte. Damit hab ich mittlerweile drei meiner Spiegel spotweise abgesucht und nichts Verdächtiges gefunden. Aber wenn etwas da wäre müsste das mit meinem „neuartigen“ Interferometer zu finden sein. Dazu hab ich einen Modellversuch gemacht(das ist etwas ganz anderes als eine Simulation). Einem meiner Spiegel wurden einige parallele „Rillen“ im Submillimeter - Abstand verpasst….


    <b>Bild 10</b>

    <i>(Ende der Kopie aus astronomie .de</i>)


    Auch hier werden bereits mit nur einem I-Gramm die „Rillen“ zweifelsfrei modelliert. Eine Verbesserung der Quantifizierung und Abbildung durch Auswertung zahlreicher I-gramme ist sicher sinnvoll.
    Fragen und Anregungen sind herzlich willkommen. Ich werde sinnvollerweise Antworten n sobald Kai seinen Beitrag zum Thema hier angehängt hat.


    Gruß Kurt


    Edit: Bild 7 ausgetauscht


    <font color="yellow">Bildlink repariert. Kalle</font id="yellow">

  • Hallo Kurt,


    sehr interessant. Da stellen sich mir gleich mehrere Fragen:
    1. Wie bitte hast du einem deiner Spiegel Rillen im Sub-Millimeter-Bereich verpasst?
    2. Ist das ASAI nun ein spezieller Rauhheit-Detektions-Interferrometer oder gar ein Allrounder? Stellst du den Aufbau des Interferrometers noch vor? Ich denke, es ist im Prinzip ein abgewandeltes PDI, oder?
    3. Wenn es ein abgewandeltes PDI wäre, dann leidet das ASAI wahrscheinlich auch unter dengleichen Limitierungen wie Öffnungsverhältnis?


    Grüße,


    Harry

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


    ich halte deinen Bericht für unverantwortlich [:)]
    Wie sollen denn die Profis ihre teuren Messgeräte (*) verkaufen, wenn du hier zeigst dass man mit einfachsten Mitteln zum gleichen Ergebnis kommen kann?
    (*) http://www.4dtechnology.com/products/NanoCamSq.php


    Gruß
    Michael
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Darauf kann ich schon antworten bevor Kai seinen Beitrag hier einstellt.


    Mit dem „Vorwurf“ unverantwortlich zu handeln muss ich mich noch abfinden. Aber das wird vielleicht noch[;)].


    Dann vielen Dank für den interessanten Link. Der bringt mich spontan und ernsthaft auf die Idee eine &lt;100€ Mikro- Webcam hier einzusetzen, oder besser gleich zwei davon zwecks echt- Stereo. Aber das wäre vielleicht wieder unverantwortlich[}:)]. Ich bin auch nicht verantwortlich dafür wenn jetzt andere so eine preiswert Micro-Cam incl. ASAI...


    Jetzt noch etwas ernsthafter. Dieser <b>NanoCam Sq Dynamic Profiler </b>scheint nur bei besonders großen Spiegeln zu funktionieren. Sonst hätten doch die Entdecker der furchteinflößenden „Rauheit“ bei stinknormal auspolierten Spiegeln für unsere Teleskope schon längstens so ein Gerät eingesetzt. Kann ja auch sein sie haben, aber wollenes aus unerfindlichen Gründen die Ergebnisse nicht preisgeben. Kann auch sein dass damit die wesentlich preisgünstigere Kaffesatzleserei wie …(habs gerade vergessen) lächerlich gemacht würde.


    Ich bin wohl noch nicht richtig ausgeschlafen und hör deshalb lieber auf zu spekulieren[8)]


    Gruß Kurt

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


    sehr interessant. Da stellen sich mir gleich mehrere Fragen:
    1. Wie bitte hast du einem deiner Spiegel Rillen im Sub-Millimeter-Bereich verpasst?
    2. Ist das ASAI nun ein spezieller Rauhheit-Detektions-Interferrometer oder gar ein Allrounder? Stellst du den Aufbau des Interferrometers noch vor? Ich denke, es ist im Prinzip ein abgewandeltes PDI, oder?
    3. Wenn es ein abgewandeltes PDI wäre, dann leidet das ASAI wahrscheinlich auch unter dengleichen Limitierungen wie Öffnungsverhältnis?


    Grüße,


    Harry
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">



    da deine Fragen speziell meine Versuchsanordnung betreffen kann ich auch sofort antworten.
    Zu 1. Siehe


    <b>Bild 11</b>.

    Der eigentliche Polierer ist die gerundete Kante des Sprerrholzstücken mit den dicht bei dicht liegenden Zwirnfäden. Ceri- Suspension drauf und 25 lange Striche mit Lineal als Führung ergaben wie erwartet die „Rillen“. Dabei ab ich den Polierer unbeabsichtigt etwas verkantet. Daher sind in der Auswertung nur 3 „Rillen“ gut sichtbar.


    Zu 2. und 3.
    Darüber hab ich erst einmal herzlich gelacht. Ich nehme an du verstehst das wenn du


    <b>Bild 12</b> gesehen hast


    Das ASAI ist eigentlich nicht mehr als das was ich bereits in Bild 2 und 3 gezeigt habe. Das kann natürlich nichts anderes sein als eine „Lupe“ zum Auffinden von kleinmaschigen, lokalen Wellenfrontfehlern.


    Ich hab noch zwei Bilder vergessen.


    <b>Bild 13</b>


    <b>Bild 14</b>


    Die zeigen wie man das Igramm visuell mit einer Lupe beim manuellen Scannen der Spiegeloberfläche sieht. Dabei hab ich auch mit unterschiedlichen Energiesparlampen experimentiert. Es funktioniern hier nur Gasemtladungslampen. LEDs sind dafüt völlig ungeeignet.


    Für alles was weitmaschiger als 1 bis 2 mm ist haben wir ja Bath oder Twyman Green und FFT unter openFringe. Mir ist nicht bekannt ob es auch andere ähnlich leistungfähige Freewares gibt.

    Bei der Fotografie von nur ca. 5 mm durchmessenden I-grammen muss man natürlich darauf achten dass die Bildgröße auf den Chip hinreichend groß ist. So 500 Pixel Durchmesser hat man bereits eine recht ordentliche Auflösung für OF. Meine hier gezeigten I-grammen haben ca. 540 Pixel D. OF kann aber erheblich mehr verarbeiten mit entsprechen höherer Auflösung. Dh. man bräuchte idealerweise ein Makroobjektiv.


    Gruß Kurt

  • Hallo zusammen,


    Kurt hat vorgelegt, super!
    Deshalb von mir ein paar Gedanken dazu.


    Worum geht es?


    Mit Kurt's ASAI kann man <i>Stichproben</i> von einem Spiegel nehmen und damit die Spiegelqualität in einem Bereich überprüfen, der aus dem Krümmungsmittelpunkt (ROC) nicht erreichbar ist.


    Nicht erreichbar deshalb, weil die Kamera-Auflösung aus ein paar Metern es einfach nicht hergibt.
    Das gilt für Interferometrie, Foucault und Lyot Test <i>gleichermaßen</i>.


    Hintergrund ist, wie Kurt erwähnt hat, die regelmäßig wiederkehrenden Vermutungen zum Zusammenhang von "Rauheit" versus Strehl beziehungsweise "Glattheit" und Kontrast.

    Suiter schreibt in seinem Buch "Star-Testing" auf Seite 266 im Kapitel "Roughness":
    "Since the microripple cannot be quantified easily, it gets the blame for any unidentified optical difficulty."


    Sinngemäß:
    Weil Mikro-Ripple nicht so einfach quantifizierbar ist, muss es als Sündenbock für sämtliche optischen Probleme herhalten."

    Kapitel 13 (ab S.261) ist in jedem Fall lesenswert!


    Wichtig ist mir zunächst, die Begriffe durchschaubar zu machen.
    Die verschiedenen Formen von "Rauheit" werden nach der <i>seitlichen</i>, also der lateralen Ausdehnung klassifiziert!
    Um die Höhen geht es erst einmal überhaupt nicht.
    Da ist Kurt dran[;)]

    Wichtig ist sich klarzumachen, dass die Defekte unterschiedlicher lateraler Ausdehnung <i>übereinander</i> auf der Spiegel-Oberfläche liegen!



    Stellen wir uns einen Streuselkuchen vor.
    Ebene, große Platte mit Streuseln drauf.
    Von weitem kann man schon sehen ob sie eben ist, oder krumm weil ausgetrocknet. Mit der Abweichung von der Idealform kann man den Strehl bestimmen.
    Ganz breite Streusel kann man vielleicht auch erkennen und in die Berechnung einbeziehen. Eventuell. Je nach Auflösung.


    <b>Das wäre Skizze 1</b>.


    Jetzt geht es näher ran. Man erkennt die Streusel. Mit richtig viel Auflösung könnte man die Platte auch im ganzen Auswerten.
    Ansonsten kann man einzelne Kuchenstücken untersuchen, ob die Streusel einheitlich dick sind. Sind sie starkt unterschiedlich dick, dann sind sie in Messung 1 schon mit drin und es zählt nur noch das Profil abzüglich der Dicke.
    So kann man ausschließen, dass die eine Hälfte der Platte streuselfrei ist. Das merkt man.
    Diese Messung bringt man als Korrektur an Messung 1 an.
    Normalerweise ist dieser Fehler kleiner oder sowieso schon in 1 enthalten.


    <b>Das war Skizze 2.</b>


    Kurz vor dem Reinbeissen bemerkt man leider einen Schimmelgeruch. Und tatsächlich, es findet sich feiner Pinselschimmel auf den Streuseln. Damit konnte wirklich keiner rechnen!
    Wenn der Schimmel unterschiedlich dick ist, wurde er in 2 schon mitgemessen. Oder in 1 - Gott bewahre!


    So kann man ausschließen, dass die eine Hälfte der Platte Schimmelfrei ist. Das merkt man.
    Diese Messung bringt man als Korrektur an Messung 2 an.
    Normalerweise ist dieser Fehler kleiner oder sowieso schon in 2 enthalten.
    <b>Das war Skizze 3.</b>


    Man kann sich noch ein paar mehr Schichten zusammendenken.
    Oft sind es drei oder vier ---&gt;
    http://www.asphere.com/CA_mid-spatial.html
    Beim HST war ein Fehler in Ebene 1, auch noch ganz oben bei SA!


    Die Summe 1+2+3 ist immer unsere Oberfläche.


    <b>Achtung:</b>
    Die Zacken von Ebene 3 sitzen auf den Buckeln von 2 und den Wellen von 1 und nicht irgendwo im Nirvana!


    Niemand kann diese Zacken von Weitem sehen.
    Das geht nur aus der Nähe. Wenn Foucault und Lyot mit 2000x2000 Pixeln daherkommen, und das ist schon viel, dann reicht es eben nur für Auflösung (in Bezug auf den Spiegeldurchmesser D) von 1/300 * D oder bestenfalls 1/1000 * D mit der Aussage: "Da ist irgendwas". Nämlich ein schwarzes und ein weisses Pixel.


    <b>Zwischen-Fazit:</b>
    1. Mit Kurt's ASAI kann man Strichproben aus Ebene 3 nehmen.
    2. Defekte bis Ebene 3 sind eher "Wellen" oder Formfehler mit Höhen von <i>wenigen Nanometern </i>und <i>Ausdehnungen</i> von Zentimetern, Millimetern oder einigen Mikrometern.
    3. Eine gedachte Ebene 4 mit einer Art Feinstruktur in Form von anschaulicher Rauheit (Höhe = Ausdehnung) muss zwingend sehr viel kleiner als Lambda/2 sein, sonst verliert der Spiegel seine Spiegeleigenschaft und wird matt! Das sieht man von "aussen"!
    http://de.wikipedia.org/wiki/Spiegel



    <b>Wie weiter?</b>
    Die RMS Werte der Stichproben können quadratisch den RMS Werten von Ebene 1 und 2 gemixt werden. Und ändern den Strehl entprechend.


    Wieso das? Weshalb darf man diese "Rauheit" mit dem Strehl verrechnen?
    Das geht, weil Defekte <i>jeglicher lateraler Ausdehnung</i> in Bezug auf den Strehl nach der gleichen Formel tanzen.
    Also <i>ausschließlich</i> von der Defekt-Höhe abhängen.
    Sieht nur manchmal auf den ersten Blick nicht so aus:
    http://www.physik.tu-berlin.de…hre/fp/skripts/fp-ars.pdf
    Der Begriff TIS (für total integrated scattering) ist hier zB die Differenz zu Strehl 1.000


    Soweit zunächst zu den Hintergründen und Begriffen.


    Als Grundlage für die ASAI Messungen dient dieses Paper:
    http://fp.optics.arizona.edu/j…entOfSurfaceRoughness.pdf


    Deshalb an Michael Koch die Frage:
    Da wir keine Phase-Shift-Interferomater haben, welche Genauigkeit würdest zu einer Mittelung von normalen Igrammen zutrauen?
    Kann man von der Wurzel(N) Regel ausgehen?
    Wie weit kommt man mit Phase-Shift?


    So, das war's erst einmal. Später noch Beispiele zu den Grenzen von OpenFringe. Und zur Frage, ob man den Strehl als Qualitätsmesszahl nehmen sollte oder nicht.


    Viele Grüße
    Kai

  • Kurt,
    ich bin einfach nur baff, wie Du das Prinzip "Prüfglas" in den Mikro-Kosmos verschoben hast.


    Meine Frage wäre, ob nicht einfach eine kleine Plan-irgendwas Linse oder ein 5/4"-Filter als Prüfglas ausreichen könnte. Im Grunde müsste doch sogar irgendeine konvexe Linse reichen, solange der Radius der Linsenoberfläche nicht allzustark vom Testspiegel abweicht. Oder hast Du da negative Erfahrungen gemacht?


    Aufgefallen ist mir, dass Du den Aufwand für das Prüfglas wohl deshalb betrieben hast, weil die Prüfseite teilreflektierend die Gegenseite aber entspiegelt sein soll. Dazu fällt mir der Beitrag von Dietmar ein http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=146379, der von Neutralfiltern schreibt, die per Reflexion arbeiten. Vielleicht wäre das ja was für die Steigerung des Streifenkontrasts.


    Gruß

  • Hallo Kalle,
    der zweite Link (fp.optics.arizona...) funktioniert bei Dir und mir.
    Der erste (physik.tu-berlin.de...) weder bei mir noch bei Dir[xx(]


    Ich vermute das liegt Bindestrisch zwischen "tu" und "berlin".
    Quick-fix: Link ausschneiden und in ein Google-Fenster pasten[8D]


    cs Kai

  • Hallo Kalle,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Meine Frage wäre, ob nicht einfach eine kleine Plan-irgendwas Linse oder ein 5/4"-Filter als Prüfglas ausreichen könnte...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    das geht ohne weiteres mit jeder konvex- Linse deren Radius &lt;oder annäherd glecih ist wie der Spiegelradius. Aber man bekommt beu starker Abweichung durchweg kringelrunde I-gramme mit extren schnell fallenden Streifenabstand. Wg. der begrenzten Kohärenzlänge der verwendeten Lichtquelle geht auch der Kontrast der Ringe nach außen hin schnell gegen Null. Ob man man damit etwas analysieren kann hab ich bisher noch nicht ausprobiert.


    Als Spiegelschleifer könnte man sich aber ohne viel Aufwand ein recht genau passendes Probeglas so ca. 20- 50mm D. mitschleifen, indem man es eifach zwischen den Schleifchargen als Tool nutzt und natürlich an Ende auch sauber auspoliert. Damit könnte man beim Test der Spiegelflächre durch Vekippung praktisch eliebige Steifendichten bei nur mäßiger Krümmung einstellen.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Aufgefallen ist mir, dass Du den Aufwand für das Prüfglas wohl deshalb betrieben hast, weil die Prüfseite teilreflektierend die Gegenseite aber entspiegelt sein soll.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Das ist aber nicht wesentlich. Die Aufnahmen in Bild 1 sind ohne das enspiegelte Filter auf den Plättchen enstanden. Man braucht aber eine gut händelbare Fassung für die Mini-Plättchen. Da bot sich das zufällig vorhandene Filter als Träger an.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kai,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Da wir keine Phase-Shift-Interferomater haben, welche Genauigkeit würdest zu einer Mittelung von normalen Igrammen zutrauen?
    Kann man von der Wurzel(N) Regel ausgehen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dazu kann ich nicht viel sagen, weil ich so gut wie nie statische Interferogramme auswerte. Grundsätzlich sollte die Wurzel(N) Regel immer dann gelten, wenn keine systematischen Fehler in den Interferogrammen drinstecken (wie z.B. Teststand-Fehler, zeitlich unveränderliche Luftschichtung, Off-Axis-Fehler...)



    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Wie weit kommt man mit Phase-Shift?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Bei Phase-Shift Interferometrie wird die Genauigkeit im Wesentlichen durch die verwendete Referenz bzw. deren Kalibrierung bestimmt. Wenn der Lichtweg zwischen Referenz und Prüfling lang ist, dann kommen noch Fehler aufgrund von Luftschlieren hinzu. Wenn es kein exakter Null-Test ist, dann kommen noch Re-Tracing Fehler hinzu, die schwierig abzuschätzen sind.
    Auch bei Phase-Shift Interferometrie mittelt man viele Messungen, wenn es genau werden soll. Das ist nur ein Mausklick, und dann läuft das alles automatisch ab. 10, 20 oder 50 Mittelungen, noch mehr bringt nicht viel.
    Der große Vorteil bei Phase-Shift Interferometrie besteht darin, dass man völlig unabhängig von der Anzahl der Interferenzstreifen immer die volle laterale Auflösung hat, nur noch begrenzt durch die Pixelanzahl der Kamera, Standard ist zur Zeit 1k x 1k.


    Gruß
    Michael

  • Hallo Michael,


    danke für Deine Antwort!
    Es ist glücklicherweise so wie ich es vermutet hatte:
    Moderne Interferometer messen <i>effizienter</i>, also vorallem schneller.
    Mit OpenFringe dauer es länger, wenn hohe Genauigkeit gefordert ist. Wie hier.
    Die Auflösung liegt bei mittlerweile bei 2600x2600, je nach CPU und Speicher.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Grundsätzlich sollte die Wurzel(N) Regel immer dann gelten, wenn keine systematischen Fehler in den Interferogrammen drinstecken (wie z.B. Teststand-Fehler, zeitlich unveränderliche Luftschichtung, Off-Axis-Fehler...) <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Gut, dann wird das eine Fleiß-Aufgabe[;)]
    Systematische Fehler sehe ist kaum, die ersten Zernikes können sowieso weg. Es geht um die Strukturen unterhalb circa D/4, lateral in Bezug auf den ASAI Durchmesser.


    Danke und Gruß
    Kai

  • Hallo Kai,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Die Auflösung liegt bei mittlerweile bei 2600x2600, ...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das ist die Auflösung der Kamera bzw. des Interferogramms. Die Auflösung der Oberflächen-Topografie ist kleiner, weil bei der Auswertung eines statischen Interferogramms eine Tiefpass-Filterung gemacht wird. Das hängt von der Streifen-Dichte ab, die du nicht beliebig hoch machen kannst.
    Bei Phase-Shift Interferometrie ist kein Tiefpass erforderlich (kann man aber zusätzlich machen um das Rauschen zu unterdrücken bzw. um die Oberfläche glatter aussehen zu lassen).


    Gruß
    Michael

  • Hallo Michael,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...weil bei der Auswertung eines statischen Interferogramms eine Tiefpass-Filterung gemacht wird.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ja. Sonst sieht man die Details vor lauter Streifen nicht[:D]
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das hängt von der Streifen-Dichte ab, die du nicht beliebig hoch machen kannst.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ich gehe bei 2000x2000pix von Details in der Größenordnung D/100 bis D/200 aus. Ein sauberer Streifen incl Zwischenraum braucht mindestens 4pix. Auf der "dichten" Seite des Igramms.

    Was schafft Phase-Shift mit 1000x1000pix in Bezug auf den Durchmesser D?


    Viele Grüße
    Kai

  • Hallo Kai,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Was schafft Phase-Shift mit 1000x1000pix in Bezug auf den Durchmesser D?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wenn die Kamera 1000 x 1000 Pixel hat, dann bekommst du bei Phase-Shift Interferometrie 1000 x 1000 exakte Messwerte für den Laufzeit-Unterschied bzw. die Höhe. Vorausgesetzt du hast das Interferometer richtig auf das Testobjekt fokussiert.


    Gruß
    Michael

  • Hallo Kurt,


    na jetzt, nach dieser Erläuterung, wird mir auch klar, was Euer ASAI ist und wie es aussieht. Mir hat bei diesem Beitrag echt der "Birdview" gefehlt.


    Grüße,


    Harry

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


    na jetzt, nach dieser Erläuterung, wird mir auch klar, was Euer ASAI ist und wie es aussieht. Mir hat bei diesem Beitrag echt der "Birdview" gefehlt.


    Grüße,


    Harry
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    freut mich dass die "Bildview" geholfen hat. Manchmal vergess ich als Autor tatsächlich das wichtigste[:I]


    Gruß Kurt

  • Hallo Michael, Harry, Kurt und Mitleser,


    (==&gt;)Michael: Danke für die interessanten Info's zur Phase-Shift Technik!


    (==&gt;)Harry: Ja, das war nicht offensichtlich wozu der ganze Aufwand gut sein soll. Praktisch hat man ja zunächst andere Probleme.[;)]

    Da sich nach meinen ersten Versuchen mit einem ASAI Prototype im Planquadrat von 6x6mm ersteinmal nur saubere Streifen zu finden sind, habe ich in meinem Archiv nach zünftigen Strukturen gesucht.


    Fündig wurde ich beim Auspolieren meines 33" f/3.9 mit einem Polierpad.
    Leider, oder Gott sei Dank, gibt es diese Strukturen nicht mehr.
    Zusätzlich ist eine nette Aluschicht drauf. Obwohl sich dieser Spiegel auch im Endzustand eine Fundgrube für ASAI gewesen wäre.

    Bild 1)

    Zustand nach einer Polierpad-Session - echtes Foucault Foto 2000x2000 pixel, skaliert.


    Bild 2)

    1:1 Ausschnitt aus der Mitte, links unbearbeitet, rechts kontrastverstärkt.

    Bild 3)

    Das ist eine Simulation aus OpenFringe!
    Basis: lediglich zwei Interferogramme.
    Mehr habe ich zu diesem Zustand nicht.
    Im Gegensatz zu Bild 1) ist dieses hier genullt, also ohne den Spherical Term.

    Bild 4)

    Jetzt kommt die Gegenüberstellung uas echtem Foucault (links, kontrastverstärkt wie oben) und Simulation (rechts, Ausschnitt aus Bild3)
    Im Hintergrund das OpenFringe Profil in der Einheit Nanomater Surface.
    Es handelt sich um einen Krater mit ca 1 Lambda WF Tiefe!
    An den Seitenwänden sehr dekorativ mit Blütenmustern verziert.[:)]


    Das zeigt einerseits wie empfindlich Foucault auf kleine Strukturen ist. Man sieht im wesentlichen die <b>Anstiege</b>!
    Anderseits erfasst OpenFringe einen Teil der Strukturen und verrechnet alles soweit ich sehen kann korrekt.
    Der Strehl liegt hier sowieso bei einer schwarzen Null (Anzeige 0.000) aufgrund mittelschwerer Large-Scale-Fehler[xx(]


    So, da dieser Spiegel nicht mehr disponibel ist suche ich jetzt gezielt unter dem Sofa nach Altglas. Und wenn ich nichts "raues" finde wird demnächst etwas rau poliert. Mit kaltem, schlecht angepassten Pech sollte es gehen.[:D]


    Viele Grüße
    Kai

  • Hallo Miteinander,


    hab spaßeshalber die „Rillen“ mit 8 I-grammen analysiert. Nach dem ersten, hier nicht dokumemtierten Versuch war ich nicht so recht zufrieden, weil noch zu viele Artefakte sichtbar waren. Dann han ich in einem weiteren Arbeitgang alle I-gramme durch das Filter "Adapives Weicher" meines Bildbearbeitungsprogrannd geschickt und dann die Auswertung wiederholt. Die Ergebnisse sind doch ganz nett,finde ich


    <b>Bild 15</b>


    Erwartungsgemäß ändert sich dabei nicht viel. Nur die Artefakte wegen der nicht ganz perfekten Helligkeitsverteilung im Streifenquerschnitt sind praktisch verschwunden.
    Dazu noch eine Stichprobe außerhalb des „Rillen“- Bereich nach Auswertung von 4 I-grammen.

    <b>Bild 16</b>


    Da sieht man zwar noch andeutungsweise zu erkennen, aber nur mit PtV &lt; 1/10 lamda Wellefrontfehler.


    Der gemessene RMS von 0.0097 w. enthält hier den RMS(a) der o.a. Artefakte sowie den der evtl. vorhandenen „Rauheit“ RMS(r), Stufe 3 gemäß der 1. Skizze von Kai. Logischerweise kann der RMS(r) hier nicht größer sein als die gemessenen 0,0097.

    Trotzdem werde ich mich genau wie Kai auf die Suche nach einem Quentchen „Rauheit“ Stufe 3 begeben.[xx(]


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt,
    absolut beeindruckend, was du da machst.Man kann nur lernen davon.


    Aber bist du sicher, dass man die vier Rillen bei Bild 15, die zusammen eine Breite von mehr als 1mm haben, nicht auch im Foucault sieht, wenn man durch ein Zielfernröhrchen schaut (in Autocollimation, wenn der Spiegel nicht sphärisch ist.) Zumindest könnte man sehen, dass an dieser Stelle etwas am Spiegel nicht stimmt.


    Wenn einer mit Ceri am Daumen nur ein paar Mal über die gleiche Spiegelstelle fährt, gibt das ja auch bereits sichtbare Spuren im Foucault.


    Allerdings dürfte die Auflösung im ASAI deutlich besser sein.


    Gruss Emil

  • Hallo Emil,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Emil Nietlispach</i>
    <br />Hallo Kurt,
    absolut beeindruckend, was du da machst.Man kann nur lernen davon.


    Aber bist du sicher, dass man die vier Rillen bei Bild 15, die zusammen eine Breite von mehr als 1mm haben, nicht auch im Foucault sieht, wenn man durch ein Zielfernröhrchen schaut (in Autocollimation, wenn der Spiegel nicht sphärisch ist.) Zumindest könnte man sehen, dass an dieser Stelle etwas am Spiegel nicht stimmt.


    Wenn einer mit Ceri am Daumen nur ein paar Mal über die gleiche Spiegelstelle fährt, gibt das ja auch bereits sichtbare Spuren im Foucault.


    Allerdings dürfte die Auflösung im ASAI deutlich besser sein.


    Gruss Emil
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    es freut mich immer wenn relativ einfach durchzuführende Tests sehr hilfreich sein können. Die Tests nach Foucault, Ronchi, der Phasenkontrastest nach Lyot sowie der Sterntest gehören dazu. Aber bekanntlich kann man nur nach Foucault bedingt Fehler quantifizieren. Ich glaube schon dass man mit einem Hilfsfernröhrchen oben modellierte Rillen und ähnliche Defekte sehr gut bis dramatisch sichtbar machen kann. Das hab ich neulich schon in astronomie.de gezeigt. Hier kommt noch einmal das Bilderrätsel leicht modifiziert:


    <b>Bild 17 </b>


    Wenn man es nicht weiß ist es kaum zu glauben dass es sich um den gleichen Ausschnitt von Lyotbildern an ein- und demselben Prüfling handelt. Man kann also mit diesem Verfahren nicht einmal gesichert nach mehr/weniger „Rauheit“ entscheiden, obwohl es höchst empfindlich ist. Obige Tests als Indikator, das ist schon OK. Aber dazu gehört unbedingt die Information ob das was man sieht oder fotografiert hat noch von Bedeutung für die Abbildungsqualität ist oder nicht und wenn ja in welchem Maße.


    Vermutlich gehört das auch für dich zu den Binsemweisheiten. Aber nach zahlreichen anderen Diskussionen scheint es mir eher so zu sein dass unbedarfte Sternfreunde der "Dramatik" eines scheinbaren, beliebig manipulierbarem Chaos wie z.B. Bild 17 verfallen.


    Man kann aus Bild 15 folgendes ableiten: Wäre die gesamte Spiegelfläche in chaotischer Weise mit derartigen "Rillen" verunziert und hätte sonst keine Fehler dann wäre der Gesamt- RMS 0,041 ensptechend einer Strehlzahl S=0,94. Der dazugehörige Abnindeungsfaktor wäre mit guter Näherung gleich der Strehlzahl. Aber dieses Beispiel ist sehr hypothetisch, weil kein Amateur oder Produzent derart miserabel polieren würde ohne gleichzeitig dominante makroskopische Fehler zu hinterlassen (Typ 1 und 2 lt. Kai´s Skizze) Dieser Modellversuch zeigt aber ganz klar dass das ASAI Fehler der dargestellte lateralen Auflösung sicher erfassen kann. Selbiges gilt natürlich für Profi- Tnterferometer erst recht und zwar schon seit Jahrzehnten.


    OK. jetzt geh ich wieder auf die Suche nach echten "Rauheits"- Fehlern.

    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt,
    dass man die Fehler quantifizieren kann ist ein Vorteil,aber die Frage ist, ob die Quantifizierung auch stimmt.Erfasst sie alle relevantenten Aspekte?


    Hier zwei heterogene Beispiele:
    - den Muschelbruch bei Bild 4 : Der verschlechtert sicher den RMS-Wert ganz ein wenig. Wird aber auch berücksichtigt, dass die Grenze der Muschel, der Uebergang vom Spiegel zum Nicht-Spiegel Streulicht erzeugt? Ein perfekter Spiegel erzeugt ja durch Beugung am Rand immer Streulicht,aber trotzdem hat er den besten RMS-Wert. Die Muschel erhöht die Länge der Grenze. Das wird aber nicht erfasst bei deiner Messung. Oder weiss ich da einfach zu wenig über open fringe?


    - ich habe vor 20 Jahren einen 10" f4 Spiegel gekauft bei einer renommierten europäischen Firma (War noch ein Weichei damals).
    Das Zygo-Protokoll war fantastisch, klar quantifizierte gute Werte. Aber beim Beobachten hatte ich immer das Gefühl, da habe ich eigentlich eine Streulichtfabrik gekauft. Sirius, Mars etc, katastrophal. Sterne wohl scharf, aber immer so ein leichtes nicht weit hinaus reichendes Halo darum. Später habe ich dann den Spiegel mit dem Foucault betrachtet. Alles klar, Kante total kaputt. Der interferometrisch ermittelte Wert hat das aber nicht gezeigt.
    Sorry, manchmal ist es aber besser sich nicht auf Zahlen zu verlassen, sondern auf das was man am Himmel oder am Tester <b>sieht</b>.


    Ich möchte aber betonen, dass ich die ASIA-Methode genial finde, und falls du dazu die Idee hattest, Hut ab.
    Gruss Emil

  • Hallo Emil,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Emil Nietlispach</i>
    - den Muschelbruch bei Bild 4 : Der verschlechtert sicher den RMS-Wert ganz ein wenig. Wird aber auch berücksichtigt, dass die Grenze der Muschel, der Uebergang vom Spiegel zum Nicht-Spiegel Streulicht erzeugt? Ein perfekter Spiegel erzeugt ja durch Beugung am Rand immer Streulicht,aber trotzdem hat er den besten RMS-Wert. Die Muschel erhöht die Länge der Grenze. Das wird aber nicht erfasst bei deiner Messung. Oder weiss ich da einfach zu wenig über open fringe?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das ist richtig. Wenn die Apertur nicht rein kreisförmig ist, dann entstehen in der Bildebene zusätzliche Beugungsstrukturen, die bei der Auswertung des Interferogramms nicht berücksichtigt werden.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Emil Nietlispach</i>
    Das Zygo-Protokoll war fantastisch, ...
    Später habe ich dann den Spiegel mit dem Foucault betrachtet. Alles klar, Kante total kaputt. Der interferometrisch ermittelte Wert hat das aber nicht gezeigt.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Es genügt eben nicht, dass das Interferometer von einer renommierten Firma hergestellt wurde. Der Bediener muss auch richtig damit umgehen können. Es gibt zahllose Möglichkeiten wie man eine interferometrische Messung -- beabsichtigt oder unbeabsichtigt -- so beeinflussen kann, dass ein besseres oder schlechteres Ergebnis herauskommt.
    Zum Beispiel kann man bei der Zygo Software einstellen, dass nur die zentralen 95% des Durchmessers ausgewertet werden. Und schon ist der abgesunkene Rand verschwunden. Diese Funktion ist nicht grundsätzlich schlecht, denn es gibt durchaus sinnvolle Anwendungen dafür. Wenn z.B. bei einer Optik nur der zentrale Bereich verwendet werden soll, dann macht es keinen Sinn bis zum Rand zu messen. Der Bediener muss eben wissen, wann er diese Funktion verwenden darf, und wann nicht.


    Gruß
    Michael

  • Hallo Emil,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">....Hier zwei heterogene Beispiele:
    - den Muschelbruch bei Bild 4 : Der verschlechtert sicher den RMS-Wert ganz ein wenig. Wird aber auch berücksichtigt, dass die Grenze der Muschel, der Uebergang vom Spiegel zum Nicht-Spiegel Streulicht erzeugt?.... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    sehr gut, deine Eiwände[^]
    Den Muschebruch kann man auch als zusätzliche Obstruktion in einer kreisförmigen Eintittspupille betrachten. Deren Wirkunng auf die MTF kann man und beding auch OF (ich nicht) berechnen. Näherungsweise steigt diese Störwirkung mit dem relativen Flächenanteil der Obstruktion. Dieser ist hier aber in dem speziellen Fall offensichlich verschwindend gering genau so wie der mit der "Muschel" Spiegelfläche entschwundene Lichtverlust. Aber hier ging es mir um den Nachweis der Nahwirkung des Bruches in Form von evtl. Deformation der Spiegelfläche. Dabei vertraue ich auf die Richtigkeit der Berechnung durch openFringe.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Alles klar, Kante total kaputt. Der interferometrisch ermittelte Wert hat das aber nicht gezeigt...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Dazu fallen mir spontan zwei Erklärungen ein:


    1. Der/die Prüfer haben bei der Messung gemogelt, indem sie den Randfehler unterdrückt haben. So etwas in der Art ist mir auch schon bei der interferometrischen Nachprüfung von Spiegeln unf Teleskopen untergekommen.


    2. Die konnten es mit ihrem Interferometer damals noch nicht besser. So genau kenne ich mich da nicht aus. Ich kann mir aber nicht vorstellen dass man mit einem 1000x1000 Bildpunkte auflösenden Zygo wie Michael erwähnt hat einen derartigen Fehler "übersehen" würde.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Sorry, manchmal ist es aber besser sich nicht auf Zahlen zu verlassen, sondern auf das was man am Himmel oder am Tester <b>sieht</b>...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Traue keinem Prüfbericht den du nicht selber "gefälscht hast[:D]. Ganz klar, mit etwas Übung wird man grobe bis mittlere Fehler identifizieren können, aber nicht alle! Mir ist selber schon folgends passiert. Mein 16" f/4,9 Newton hatte lt. eigener Foucault- Messung S &gt; 0,80. Erst zwei Jahre später hab ich die Gelegenheit gehabt ihn mit dem eigenen I-Meter zu vermessen. Da kam nur noch S &lt; 0,60 heraus mit Hauptfehler Asti. Davon hatten auch erfahrene Beobachter bei mehreren Einsätzen auf La Palma und in Griechenland und natürlich in unseren Breiten absolut nichs bemerkt. Das mag vielleicht auch der Grund dafür sein dass manche Hersteller in iherer Werbung Traumzahlen versprechen die aber nicht real sind.


    Gruß Kurt



    Edit: Tippfehler beseitgt. wer noch welche Findet darf sie behalten[:o)]

  • Hallo Kurt,


    [quoteMein 16" f/4,9 Newton hatte lt. eigener Foucault- Messung S &gt; 0,80. Erst zwei Jahre später hab ich die Gelegenheit gehabt ihn mit dem eigenen I-Meter zu vermessen. Da kam nur noch S &lt; 0,60 heraus mit Hautfehler Asti. ][/quote]


    mit ASAI kämest du vielleicht noch tiefer [V]! Als Trost hat man aber immer das schlechte seeing [:D].
    Gruss Emil

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