Herstellung von Phasenfiltern für Lyot-Test

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  • Hallo,


    heute habe ich einen ersten Versuch gemacht, um einen Phasenfilter herzustellen. Als aufgedampftes Material habe ich mir Wolfram ausgesucht. Für lambda/4 Phasenverschiebung bei 550nm ist eine Schichtdicke von 55nm notwendig. Die Transmission der Schicht (incl. Reflektion) ist dann etwas geringer als 1%. Soweit die Theorie, nun zum praktischen Versuch. Da Wolfram nicht so schnell verdampft, dachte ich mir dass man den Abstand vom Verdampfer zur Glasplatte so klein wie möglich machen sollte. Das sind bei meiner Anlage ca. 20mm.
    Der Verdampfer besteht aus einigen Windungen Wolframdraht mit 1mm Durchmesser. Um auf dem Glas eine scharfe Kante zu erzeugen, habe ich als Maske eine Rasierklinge davor geklemmt. Die Spannung am Verdampfer wurde bis 18V hochgedreht, dann sind ca. 70A geflossen.
    Und dann habe ich gehört dass in der Vakuumkammer irgendwas runtergefallen ist. Das Glas war zu heiss geworden und ist gesprungen. Die Messung ergibt dass die Schicht ca. 35nm dick geworden ist. Fehlt also gar nicht mehr viel bis 55nm. Den nächsten Versuch werde ich mit dünnerem Wolframdraht machen, damit nicht so viel Leistung verbraten wird. Den Abstand zum Verdampfer werde ich verdoppeln. Jetzt muss ich erst mal warten bis der Draht geliefert wird, und dann geht's weiter.

    Gruß
    Michael


  • Hallo Michael,


    so eine kleine Bedampfungsanlage hätte ich auch ganz gerne.[:)]


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Jetzt muss ich erst mal warten bis der Draht geliefert wird, und dann geht's weiter...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    kannst nicht einfach einer Halo- Lampe ein großes Loch verpassen oder deren Glaskolben abschneiden, diese dann in die Vacuumkammer setzen und dort glühen lassen? Falls ja dann viel Erfolg damit


    wünscht Kurt

  • Hallo Kurt,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
    kannst nicht einfach einer Halo- Lampe ein großes Loch verpassen oder deren Glaskolben abschneiden, diese dann in die Vacuumkammer setzen und dort glühen lassen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das könnte man so machen. Aber man würde viele von den Lampen brauchen. Die halten nämlich bei dieser Mißhandlung nicht lange.


    Gruß
    Michael

  • Hallo Michael,


    vor etlichen Jahren hab ich mal den Kolben einer 24 V 100W Halo- Lampe seitlich in Höhe der Wendel mit ca. 3 mm durchbohrt. Sie wurde dann mit voller Leistung in einer Argon- Schutzgasatmosphäre betrieben und sie hat das garantiert länger als eine Stunde durchgehalten.


    Gruß Kurt

  • Hallo Michael


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Für lambda/4 Phasenverschiebung bei 550nm ist eine Schichtdicke von 55nm notwendig. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wie kommt man auf diesen Wert?


    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>
    Wie kommt man auf diesen Wert?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    lambda / 4 / (n-1)


    Brechungsindex von Wolfram n = 3.5 bei 550nm


    Gruß
    Michael

  • Hallo Kurt,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
    vor etlichen Jahren hab ich mal den Kolben einer 24 V 100W Halo- Lampe seitlich in Höhe der Wendel mit ca. 3 mm durchbohrt. Sie wurde dann mit voller Leistung in einer Argon- Schutzgasatmosphäre betrieben und sie hat das garantiert länger als eine Stunde durchgehalten.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ich muss die Lampe aber mit deutlicher Überspannung betreiben, damit genügend viel von dem Wolfram verdampft. Bei gewöhnlichen Glühbirnen sieht man ja an deren Lebensende, dass das Glas von innen mit Wolfram bedampft wurde. Den gleichen Effekt möchte ich in ein paar Minuten erreichen.


    Gruß
    Michael

  • Bald wird es weitergehen mit den Versuchen zur Herstellung von Phasenfiltern. Beim letzten Versuch ist das Gehäuse des Verdampfers zu heiss geworden, und dadurch ist die Teflon-Isolierung geschmolzen. Das habe ich jetzt umgebaut auf eine Keramik-Isolierung. Ausserdem habe ich jetzt dünneren Wolfram-Draht mit 0.6mm Durchmesser, wodurch die verbratene Leistung auf etwa die Hälfte reduziert wird.
    Dann hatte ich noch das Problem, dass trotz stundenlangem Pumpen das Vakuum scheinbar nicht gut genug war. Einen Tag lang habe ich nach dem Leck gesucht. Bis ich dann gemerkt habe, dass das Vakuum genauso perfekt war wie vorher, nur das Messgerät ist defekt und hat falsche Werte angezeigt. Das neue Messgerät müsste heute ankommen. Mal sehen wie's weiter geht.



    Gruß
    Michael

  • 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 />Bald wird es weitergehen mit den Versuchen zur Herstellung von Phasenfiltern... Gruß
    Michael
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    der Verdampfer sieht ja echt genial technisch simpel aus. Bin sehr gespannt auf die Ergebnisse.


    Dazu noch eine Vorschlag: Könntest du auch eine hinreichend <b>ebene</b> klare Platte so bedampfen dass in deren Mitte eine scharfe Kante entsteht? Hinreichend eben wäre z. B. ein handelsübliches UV- Sperrfilter. Dieses würde ich dann vor einen kleinen Refraktor stellen und mittels PDI die Phasenverschiebung messen. Mit Ruß und N &lt;100 hab ich das ja schon mal erfolgreich praktiziert, Beispiel:


    <b>Abb. 29</b>

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


    Für weniger physikkundige Leser: Wenn man einen Messwert für Phi bei bekannter Dichte hat kann man problemlos phi für höhere Dichten berechnen.

    Wünsche dir jeden Fall frohes Gelingen.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
    Könntest du auch eine hinreichend <b>ebene</b> klare Platte so bedampfen dass in deren Mitte eine scharfe Kante entsteht?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Für die ersten Versuche verwende ich Mikroskop-Objektträger, weil die billig sind. Über eine kleine Fläche ist die Ebenheit gut genug. Die Messung der Stufenhöhe an der Kante ist per Interferenz-Mikroskop kein Problem. Theoretisch sollte dann auch die Phasenverschiebung passen. Unter der Anhahme, dass aus dem Verdampfer wirklich nur Wolfram rauskommt.
    Du kannst die Phasenverschiebung ja dann mal nachmessen.


    Gruß
    Michael

  • Michael,
    es sei denn, ich verwechsle jetzt etwas, aber am 23.1. um 23 Uhr 09 hatte ich Dir im thread "Lyot-Bild-Auswertung" von Horia Vernets Antwort auf frz. mitgeteilt.


    "Die Mikroskopstreifen haben im allgemeinen eine nicht ausreichende Qualität. Besser ist Glas mit optischer Qualität; ist gar nicht so teuer und über Kataloge erhältlich zwischen 40 und 50 mm."
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Les lames de microscope sont en général d'une qualité insuffisante, il vaut mieux le faire sur du verre optique, on en trouve pour pas trop cher dans les catalogues, même à ces précisions, dans des diamètres entre 40 et 50 mm.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Gruß Rolf

  • Hallo Rolf,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: rolf</i>
    "Die Mikroskopstreifen haben im allgemeinen eine nicht ausreichende Qualität. ...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das ist mir schon klar, aber
    1. werde ich zunächst mehrere Versuche machen müssen, um mich langsam an die richtige Schichtdicke ranzutasten. Dafür muss das Glas nicht eben sein. Und
    2. bin ich noch nicht davon überzeugt dass das Glas wirklich so genau sein muss wie David es beschrieben hat. Falls die beschriebene Genauigkeit tatsächlich notwendig sein sollte, dann höchstens im Durchgang, aber nicht auf den Oberflächen. Ich bin mir da noch nicht sicher.


    Gruß
    Michael

  • Hallo


    na ja optische Qualität braucht es für den Scherbenhaufen wohl noch nicht,
    bessere Thermische Qualität würde eventuell das Zerplatzen verhindern, vielleicht Cerodur oder Quarz?


    eventuell müsste man das Glas bis zum kritischem Punkt langsam hoch und runter heizen?


    Michael, kommst du mit dem verdampfen von Chrom nicht besser bei weg?


    Gruß Frank

  • Hallo Michael,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...[2. bin ich noch nicht davon überzeugt dass das Glas wirklich so genau sein muss wie David es beschrieben hat. Falls die beschriebene Genauigkeit tatsächlich notwendig sein sollte, dann höchstens im Durchgang, aber nicht auf den Oberflächen. Ich bin mir da noch nicht sicher...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Tatsache ist doch dass nur ein relativ kleiner Bereich, so ca. 1 bis 2 mm Durchmesser genutzt wird. Das ist deutlich weniger als bei den planen Referenzplättchen, die ich bei den ASAI- Versuchen verwendet habe. Selbige hatte ich gegen ein Planglas im Kontakt geprüft und für gut befunden. In Transmission macht sich ein Oberflächenfehler bei üblichen Gläsern nur zu 1/4 so stark bemerkbar wie in Reflexion, Selbst wenn man es hier mit 2 Oberflächen zu tun hat ist der Störeffekt geringer als bei Spiegeln mit nur einer Reflexion. Die Unterschiede im Brechungsidex innerhalb des Objektträgers kann man
    getrost vergessen. Michael, mach weiter wie gehabt [8D]


    Gruß Kurt

  • Michael,
    Du machst das schon richtig. Mikroskop Deckgläser könnten hinsichtlich opt. Eigenschaften sogar besser als Objektträger sein. Immerhin wird dort auch ein Phasenkontrastverfahren eingesetzt und die Deckgläser sind i.d.R im Strahlengang. Ich kenne aber die einschlägigen Toleranzen nicht.


    Viel Spaß und Erfolg bei Deinen Bedampfungsversuchen.


    Wenn das mit dem Phasenwinkel und Schichtdicke nicht klappen sollte, kannst Du ja den "komplizierten" Weg einschlagen und zwei unterschideliche Schichten bedampfen. Eine für den Phasenwinkel und eine für die Amplitudendämpfung. [:D]

  • Zur Vervollständigung dann halt die gesamte Übersetzung von Vernets Antwort, die ich hier am 23.1 um 23Uhr09 im Original reingesetzt hatte:
    "Wenn man die Phasenverschiebung eines dephasierenden Strichs (trait déphasant) betrachtet, dann macht das L/4, das ist wenig.
    Es bringt nichts, über den Wert des dephasierenden Strichs zu diskutieren, wenn man sich nicht um die Qualität des Glasplättchens, das als Basis dient, kümmert.
    Also eine Planéität von 1/10tel frange für jede Seite des Plättchens (lame), mit dergleichen Präzision beim Parallelismus beider Seiten, das ist ein Minimum, wenn man Messungen mit einem kalibrierten Plättchen (lame) machen will, und man braucht mindestens einen Durchmesser von 20 bis 30 mm in Abhängigkeit der Raumfrequenzfehler, die man messen möchte.
    Die Mikroskopplättchen haben im allgemeinen eine nicht ausreichende Qualität. Besser ist Glas mit optischer Qualität; ist gar nicht so teuer und über Kataloge erhältlich zwischen 40 und 50 mm.


    Deshalb ist auch die Herangehensweise (Piste) von Bernard so interessant. Ausgehend von 2 Bildern, die mit zwei Streifen (Plättchen) verschiedener Dichten gemacht werden und ohne dass man die Charakteristik der Plättchen (lames) kennt, würde man dann nicht mehr abhängen von diesen Ungenauigkeiten, welche die Messgenauigkeit vermindert sie systematisch zu optimistisch machen."


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Rolf: Ben si on regarde le déphasage de Pi/2 d'un trait déphasant, ca fait L/4, c'est peu.
    Et ca n,'a pas de sens de discuter sur la valeur du déphasage du trait si l'on ne s'occupe pas de la qualité de la lame de verre qui sert de support.
    Donc une planéité de 1/10 ème de frange pour chaque face d'une lame, avec la même précision sur le parallélisme des 2 faces, c'est un minimum si on veut faire des mesures avec une lame calibrée, et il le faut pour un diamètre de 20 à 30 mm au moins suivant la fréquence spatiale des défauts que l'on veut mesurer.
    Les lames de microscope sont en général d'une qualité insuffisante, il vaut mieux le faire sur du verre optique, on en trouve pour pas trop cher dans les catalogues, même à ces précisions, dans des diamètres entre 40 et 50 mm.


    Pour ca aussi que la démarche de Bernard, en partant de 2 images fait avec 2 lames de densité différentes, sans connaitre les caractéristiques des lames me parait vraiment intéressant comme piste, car on devrait pouvoir s'affranchir de toutes ces imperfections qui réduisent la précision des mesures qui les rendent systématiquement optimistes.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Gruß

  • Rolf,
    Du hast Michaels Problem nicht verstanden. Vor "Schritt Nr. 2" kommt "Schritt Nr. 1".


    "Schritt Nr. 1" besteht darin überhaupt einen funktionierenden Phasenplättstreifen zu bedampfen. Erst wenn er den Verdampfungsprozess diesbezüglich "im Griff" hat, will er sich um die Qualität der Glasträger kümmern.

  • Sorry, hatte ich mir schon gedacht mit dem
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">es sei denn, ich verwechsle jetzt etwas<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    von heute morgen. Jedenfalls ist es jetzt übersetzt. Nichts für ungut.
    Gruß

  • Hallo Kalle,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    <br />Michael,


    Du machst das schon richtig. Mikroskop Deckgläser könnten hinsichtlich opt. Eigenschaften sogar besser als Objektträger sein. Immerhin wird dort auch ein Phasenkontrastverfahren eingesetzt und die Deckgläser sind i.d.R im Strahlengang. Ich kenne aber die einschlägigen Toleranzen nicht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    klar , macht der Michael es richtig e[^]


    Eigene Prüfung mit einem Plan- Probeglas zeigt dass die Deckgläser weit weniger plan sind als sie Trägergläser. Das macht aber bei Phako-
    Mikroskopie garnix, weil nur ein kleiner Ausschnitt von &lt; 1 mm D. genutzt wird.


    Gruß Kurt

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">"und man braucht mindestens einen Durchmesser von 20 bis 30 mm in Abhängigkeit der Raumfrequenzfehler, die man messen möchte."<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Falls wieder daneben, forget it.
    Gruß Rolf

  • So, nun liegen drei Phasenfilter vor mir:


    Zwei Stück wurden jeweils 3 Minuten lang bedampft und haben ca. 5% Transmission, einer wurde 6 Minuten bedampft und hat ca. 0.6% Transmission. Der ist zwar gesprungen, aber das lässt sich wahrscheinlich vermeiden indem man zweimal nacheinander 3 Minuten bedampft und zwischendurch eine Pause zum Abkühlen macht. Die Transmission habe ich über einen Laser-Leistungsmesser bei 633nm gemessen. Die direkte Messung der Schichtdicke per Interferenz-Mikroskop bereitet mir momentan Probleme und liefert keine reproduzierbaren Ergebnisse. Das liegt vermutlich an dem starken Kontrast zwischen der Glasfläche mit 4% Reflektion und daneben der hochreflektierenden Wolfram-Schicht.


    Gruß
    Michael

  • Hallo Michael,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">So, nun liegen drei Phasenfilter vor mir:..<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    herzlichen Glückwunsch! Das ging doch überraschend schnell [^].


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Das liegt vermutlich an dem starken Kontrast zwischen der Glasfläche mit 4% Reflektion und daneben der hochreflektierenden Wolfram-Schicht...
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dann hilft nur Messung mit I-Meter in Transmission vor einem "Lidlskop" o.ä. Bei 5% Transmission müsste noch genügend durchkommen um auswertbare I-gramme zu bekommen. Wenn du willst übernehme ich das gerne[:)].


    Gruß Kurt

  • Hallo Michael,
    wie misst du denn die Dicke der aufgedampften Schicht? Ist ein Schwingquarz mit in der Kammer, der neben dem zu bedampfenden Gegenstand ist?
    Als Material zum Abdecken der einen Hälfte könnte ich mir Maskierflüssigkeit gut vorstellen. Diese wird beim Malen mit Aquarellfarben benutzt um später weiße Stellen auf dem Papier auszusparen.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: D_SPITZER</i>
    wie misst du denn die Dicke der aufgedampften Schicht? Ist ein Schwingquarz mit in der Kammer, der neben dem zu bedampfenden Gegenstand ist?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Bislang messe ich die Schichtdicke gar nicht. In der Anlage ist zwar ein Schichtdicken-Messgerät drin, aber das kann ich für die Wolfram-Bedampfung nicht verwenden weil es viel zu weit entfernt ist (ca. 400mm). Das Glassubstrat muss sehr dicht (ca. 50mm) vor dem Verdampfer sein, wenn man die nötige Schichtdicke erreichen will. In diesem kurzen Abstand würde das Schichtdicken-Messgerät viel zu heiss werden, trotz Wasserkühlung.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: D_SPITZER</i>
    Als Material zum Abdecken der einen Hälfte könnte ich mir Maskierflüssigkeit gut vorstellen. Diese wird beim Malen mit Aquarellfarben benutzt um später weiße Stellen auf dem Papier auszusparen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das wird nicht gehen, weil die Glasplatte einige Hundert Grad heiss wird. Kein Wunder, denn der Wolfram-Draht wird mit ca. 700W geheizt und erreicht schätzungsweise ca. 2500-3000°C. Ich verwende als Maske ein 0.05mm Fühlerlehren-Band aus Stahl, das mit einer zweiten (leicht verschobenen) Glasplatte angedrückt wird.


    Gruß
    Michael

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