Planspiegel testen

Hallo Henri,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Henri</i>
<br />Hallo Kurt, quadratischen 310mm Fresnellinsen hatte ich auch gesehen. Die hatten aber nur eine Brennweite von 220mm, das wäre f0,7!
Hast Du eine andere, oder möchtest Du das so probieren?

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

ja, einfach mal probieren bis zu welchem Planspiegeldurchmesser das funktionieren wird. Ansonsten taugt diese Fresnellinse ganz bestimmt als Riesenbrennglas [8D]

Gruß Kurt

Hallo,

etwas ähnliches wie in dem Literaturhinweis von Amateurastr. habe ich schon mal gebaut. Allerdings mit einer 20cm Planplatte als Referenzfläche, die ich mir mal bei einem meiner Praktika in Jena gemacht habe. Als Beleuchtung dient eine Na-Dampflampe. Die Kollimatorlinse ist eine Plankovexlinse mit einem d=22cm und einer f von etwa 50cm.

Die weiteren Bilder zeigen eine 15 cm Platte während der Fertigung sowie mal die Rückseite der gleichen Borofloatscheibe, wie sie vom Werk kam, also unbearbeitet.

An diesem Bild könnte man auch mal die Ringe auszählen, und so feststellen bis zu welchem Abstand die Sache noch funktioniert.

MfG Thomas (VdS Mat.zentr.)

---&gt;(==&gt;)Jörg,

zu den Nebenthemen "Öffnungsverhältnis und Fokus" schreibe ich später noch was.

---&gt;(==&gt;)Henri

genau, mit dem RC Interferometer-Test kommt man aus.
Der RC Sterntest ist anfänglich schneller und leichter aufzubauen. Eignet sich für die Grob-Politur.

Da Du mechanisch versiert bist, empfehle ich ein entsprechend großes Sphärometer mit 1µm Messuhr.
Damit kann man noch während der anfänglichen Politur die Planlage kontrollieren.
Ja, man glaubt es kaum, durch sofortige Gegenmessung am Tool kann man zuverlässig "Pfeiltiefen" unter 1µm bestimmen.

Viele Grüße
Kai

Hallo Henri,

ich habe mal gelernt, dass man das Werkstück vor dem Polieren ca. 1my hohl lassen sollte. So hat man beim Polieren mit einer ca. 1/3 größeren Polierschale eine "Randauflage", d.h., dass das Werkstück nicht kippelt. Es poliert sich dann vom Rand her durch. Das klappte auch bei mir meist ganz gut. Die Polierschale kann man dann mit "Abdrückplatten" beeinflussen oder auch die Maschineneinstellung optimieren.
Ich habe übrigens auch schon mal eine 15cm Borofloatplatte ohne läppen gleich plan poliert. Bei den meisten geht das aber nicht mehr.

MfG Thomas (VdS Mat.zentr.)

Hallo Kurt & Henri!

Wesentlich ist noch, die Wasserhöhe mit einer 10 ml Vollpipette
durch Absaugen und Hinzufügen von Wasser passend einzustellen.
Meine Interferometer-Grundplatte war dreieckig mit ca. 1 m Kantenlänge
und benutzte Feingewinde-Schrauben zur Einstellung.
Die Brennweite der Fresnellinse von Edmund Scientific war relativ lang, so dass die Montagehöhe der Na-Niederdrucklampe (ungefährer Abstand zur Na-Dampflampe) bei ca. 0.9 m lag. Die genauen Daten müsste ich
erst raussuchen. Eine andere als Kollimator benutzte Plankonvexlinse von Spindler&Hoyer hatte 10 cm Durchmesser und 600 mm Brennweite, wenn ich mich richtig erinnere.

Hallo Amateurastr.,

ein altes Sprichwort lautet: "Ein Bild sagt manchmal mehr als tausend Worte". Hast du da eventuell noch etwas zum zeigen da?
Ich habe in Jena mit vergleichbaren Geräten zu tun gehabt (allerdings mit fest eingebauter Referenzfläche). Sie enthielten eine Quecksilberdampflampe, bei der dann die e-Linie (grün-546 nm) herrausgefiltert wurde. Dadurch war der Prüfabstand zur Referenzfläche nicht mehr so kritisch und konnte einige mm betragen.
Ein Laser müsste wegen der großen Kohärenzlänge eigendlich auch gehen.

MfG Thomas (VdS Mat.zentr.)

Hallo Amateurastronom,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Eine andere als Kollimator benutzte Plankonvexlinse von Spindler&Hoyer hatte 10 cm Durchmesser und 600 mm Brennweite, wenn ich mich richtig erinnere....<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
...demnach bräuchte ich für den vollflächigen Test des in Arbeit befindlichen 400 mm Planspiegels eine mind. 400 mm durchmessende Linse mit mehreren m Brennweite. Selbst wenn es so etwas in der Art preisgünstig gäbe wüsste ich nicht ich wo ich den entsprechenden Prüfstand aufbauen könnte[xx(]

Für Prüflingsdurchmesser bis 180 mm könnte ich die Linse meines Schupmann´schen Medial als Kollimator verwenden. Damit könnte ich immerhin mein 200 mm Planglas relativ genau prüfen und ggf. korrigieren.

Aber wenn ich so an meine Erfahrungen und Einschätzungen bei völlig verschiedenartigen Projekten denke sagt mit mein Bauchgefühl dass der Wassertest als Messmethode bei der Herstellung eines Planspiegels im Vergleich zum RC- Test viel zu zeitraubend ist. Als Mittel zur Endkontrolle wird der Wassertest ja passen, sofern man über die entsprechende Kollimatorlinse und Räumlichkeiten verfügt.

Gruß Kurt

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ThomasH</i>
<br />
ein altes Sprichwort lautet: "Ein Bild sagt manchmal mehr als tausend Worte". Hast du da eventuell noch etwas zum zeigen da?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Leider habe ich die Prüfung der Planflächen damals nicht aufgenommen. Das ist schon über 20 Jahre her und die Planflächen dienten nur als Vorbereitungsarbeiten für den Schliff der Korrekturplatte. Davon habe ich damals ein paar Fotos gemacht, die ich mir gerade selbst erst wieder beschaffen musste.
Ich könnte von den Einstellknöpfen auf dem (zuletzt als beleuchteter Bearbeitungs- und Belichtungsplatz für mit Negativresist beschichtete Elektronikplatinen genutzten) Interferometer-Grundplatte und der Lampe natürlich ein neues Foto machen, sobald ich etwas Zeit habe, aber viel sieht man darauf dann nicht. Wir hatten damals rote Plastikknöpfe für Schubladen aus dem Baumarkt mit Feingewinde benutzt und ein Plastikteil zum Schutz des Fussbodens untergelegt. Das klappte erstaunlicherweise bereits.

Noch eine Ergänzung:
Vor der Lampe muss natürlich eine ca. 10 mm Lochblende eingebaut
werden, wie das bei Deiner Apparatur zu sehen ist. Ich hatte dafür
damals schwarze Pappe benutzt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Ich habe in Jena mit vergleichbaren Geräten zu tun gehabt (allerdings mit fest eingebauter Referenzfläche). Sie enthielten eine Quecksilberdampflampe, bei der dann die e-Linie (grün-546 nm) herrausgefiltert wurde. Dadurch war der Prüfabstand zur Referenzfläche nicht mehr so kritisch und konnte einige mm betragen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ja, das ist so sehr verbreitet. Meine Natriumniederdrucklampe war
ziemlich hell.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Ein Laser müsste wegen der großen Kohärenzlänge eigendlich auch gehen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Theoretisch wäre das bei einem He/Ne-Laser (oder grünen frequenzverdoppelten Nd-YAG-Lasern etc.) gut (normale violette Laserdioden haben leider ein zu breites Spektrum und eine zu kurze Kohärenzlänge) aber in praktischen Experimenten gefielen mir die Ergebnisse mit Spektrallampen in dieser Anordnung besser.
Mit Lasern bekam man soweit ich mich noch erinnere störende Interferenzen zwischen dem Licht, das an anderen Flächen (Rückseite des Prüflings) reflektiert wird.

(==&gt;)Kurt: Wie gesagt sind für grosse Prüflinge Fresnellinsen die mögliche Alternative. So umständlich fand ich das Prüfen damals nicht.
Natürlich war ich damals auch an der Prüfung der fertigen Korrekturplatte mit der Methode interessiert.
Der Platzbedarf beim Test gegen eine Flüssigkeitsfläche ist doch noch bescheiden. Ich habe mal mit dem Holleran-Nulltest
(Flüssigkeitslinse mit geeignetem Brechungsindex in Kontakt mit dem zu prüfenden Spiegel, die einen Ofner-Kompensator ersetzt) mal
einen 2 m Parabolspiegel senkrecht stehend geprüft, um meinen
anderen Nulltest gegenzuprüfen.
Dafür musste ich die Raumhöhe von 4.3 m zu einem erheblichen Teil ausschöpfen.

Hallo Miteinander,

Hier jüngere Ergebnisse zum Thema von mir

<b>1. Interferometrische Vermessung und Beurteilung von Henri´s 299 mm Referenzsphäre vor/nach Vakuumbedampfung mit Aluminium</b>

<b>1.1 Die wichtigsten Daten zur Bedampfung</b>
1.1.1 Innendurchmesser der Kammer: 420 mm
1.1.2 Innenhöhe: 335mm
1.1.3 Position des Substrates: auf 15 mm Distanzstücken am Boden liegend*
1.1.4 Position der Verdampfer : 15 mm unter dem Deckel der Kammer
1.1.5 min. Abstand Verdampfer- Substrat: 273 mm
1.1.6 Art der Verdampfer: 1 mm WIG- Elektroden grün, Einspannlänge 70 mm
1.1.7 Anzahl: 4, auf D = 340 mm angeordnet. Einzel- oder Serienschaltung möglich
1.1.8 Beladung: je ein Reiter aus Al- Draht 1x18, Reinheit 99,999%
1.1.9 Pumpzeit: Vorvakuum und HV gesamt: 60 min
1.1.10 Glimmentladung.: 2 min mit ca. 5 mA bei ca. 0,01 mbar, 2 min vor Start Bedampfung
1.1.11 Hochvakuum bei Start der Bedampfung: 4 exp-5 mbar
1.1.12 Heizstrom, Heizdauer und Leistung: ca. 70 A, 30s, 700W (bei Serienschaltung)
1.1.13 Hochvakuum bei Ende der Bedampfung: ca. 2 exp-5 mbar
1.1.14 Rechnerisch abgeschätzte mittlere Schichtdicke; 50 nm
1.1.15 Rechnerisch abgeschätzte Schwankung der Schichtdicke: 5nm PtV

<b>1.2 Visuelle Beurteilung frisch nach dem Alu- Hochvakuumdampfbad.</b>

<b>Bild 5</b>

Diese Bild allein beweist nur dass die Sphäre verspiegelt ist. Bei Spiegelung einer gleichförmig hellem Fläche würde man rein visuell Helligkeitsunterschiede von &gt;= 5% mit Sicherheit wahrnehmen können. Beim direkten Vergleich mit einem professionell Al- beschichteten Spiegel war kein Unterschied feststellbar. Die Schicht war auch völlig frei von irgendwelchen Flecken oder Schlieren. Bei dieser Spiegelgröße gelingt mir das auch nicht bei jedem Versuch.

Für die vorgesehene Nutzung als Referenzsphäre braucht man gar nicht den höchstmöglichen Reflexionsgrad. Bedingt geht es sogar ohne Reflexionsschicht. Deshalb hab ich mir hier die Messung des Reflexionsgrades gespart.

Ob und wann sich die bei mir fehlende Schutzschicht negativ bemerkbar machen wird bleibt abzuwarten. Meine mittlerweile 18 Monate alten und gleicher Weise bedampften Probegläser sehen heute noch aus wie neu.

<b>1.3 Optische Qualität und Gleichförmigkeit der Schichtdicke</b>
Der unter 1.1. 15 abgeschätzte 5 nm PtV für die Schichtdicke ergibt 2*5/550 = 1/55 PtV Wellenlängen Wellenfrontfehler. Dieser Fehler wäre hier praktisch ohne Bedeutung. Falls meine Abschätzung aber viel zu optimisisch, dh., dieser Fehler wesentlich größer sein sollte, müsste das mit meiner Interferometrie- Routine erkennbar werden. Diese lautet: jeweils vier Igramme in Spiegelposition 0° sowie Pos. 90° und daraus nach Rückdrehung der Pos. 90°- Ergebnisse mitteln Diesmal wurde ein 90°- Bath-Interferometer mit grüner Laserdiode benutzt und mit „DFTFringe“ ausgewertet. Die Ergebnisse:

<b>Bild 6</b>


Also, die Wellenfrontbilder sehen auch bei den besten Spiegeln immer sehr wüst aus, weil das das Auswerteprogramm automatisch selbst für die kleinsten PtV- Werte die volle Farbskala von tiefblau bis purpur generiert. Im obigen Fall entsprechen diese Farben einem PtV wave Wert von absolut 1/8 Wellenlängen für den Wellenfrontfehler. Die weißen Flecke zeigen an dass es kleine Bereiche mit etwas höherem PtV gibt. Diesen höheren Wert gibt das Programm ebenfalls aus und zwar:

vor Bedampfung PtV wave = 0,157 Wellenlängen (Wl)
nach Bedampfung_PtVwave = 0,127 Wl.

Nun soll man sich nicht wirklich an PtV Werten hochziehen. Viel wichtiger für die Beurteilung der opt. Qualität ist der geometrisch gemittelte Wellenfrontfehler, kurz RMS oder die daraus berechnete Strehlzahl. Diese Werte liegen hier offensichtlich im Bereich sehr gut (für mich gilt „sehr gut“ wenn Strehl &gt; 0,95).

Zur Frage nach der möglichen Ungleichförmigkeit der Schichtdicke folgende Antwort:
Die opt. Qualität des Spiegels war vor der Bedampfung sehr gut und ist danach mindestens genau so gut. Die Unterschiede zwischen in den entsprechenden RMS- bzw. Strehlzahlen sind zu gering um als statistisch gesichert gelten zu können. Wenn man genau wissen will wie es mit der Schichtdicke aussieht müsste man erheblich höheren Messaufwand betreiben.

<b>1.4 Weitere Ergebnisse</b>
<b>1.4.1 Vergleich der MTF </b>

<b>Bild 7</b>

MTF steht für Modulations Transfer Funktion (alttdeutsch: Kontrastübertragungsfunktion).
Als geübter Amateur- Interferometriker weiß man dass bei hohen Strehlzahlen immer derartige MTF-Kurven herauskommen müssen. Dh., man kann sich die MTF hier auch schenken.

<b>1.4.2. Zur anschaulichen Darstellung der Störungen in der I-Meter- Messstrecke</b>

<b>Bild 8</b>

A ist ein perfektes, synthetisches I-gramm zu einer perfekten Optik, B eines aus obiger Messserie. B enthält die Informationen zu den a) Fehlern der Optik, aber auch b) Störungen durch Luftschlieren in der Messstrecke** sowie c) Artefakte***. Leider kann auch die Auswertesoftware „DFTFringe“ nicht zwischen a), b) und c) unterscheiden. Man kann b) und c) weitgehend unterdrücken wenn man mehrere I-Gramme mit jeweils etwa anderer Streifenlage- und Dichte aufnimmt, auswertet und die Teilauswertungen mit mittelt. Auswerten und Mitteln kann „DFTFringe“ natürlich sehr gut.

Den Nutzeffekt kann man qualitativ anschaulich mithilfe von synthetisch generierten Sterntestbildern darstellen. Auch das ist ein weiteres Hobby von „DFTFringe“ (oder auch von „openFringe“).

<b>Bild 9</b>

Das synth. Sterntestbild C gehört zur Auswertung „vorher“ gemäß Bild 6

<b>2. Anwendungsbeispiele RC Test</b>
<b>2.1 Test eines 200 mm Planspiegels mit Henri´s 299 mm Referenzsphäre</b>

Dieser Planspiegel wurde bereits in meinem obigen Beitrag erstellt am: 15.08.2017 : 20:44:38 Uhr, Bild 2, 3 und 4 vorgestellt. Demnach taugt er doch ganz gut als Plan- Referenzglas. Also, Aufstellung gegen Henri´s 299 mm, Status „nachher“ unter 45°, I-Meter einjustieren und....

<b>Bild 10</b>

Bei 532 nm sieht das aber gar nicht brauchbar aus. Auch bei 640 nm gefallen wir die I-Gramme nicht wirklich, obwohl letztere noch auswertbar wären. Immerhin kann man hieraus ablesen dass unter ungünstigen Bedingungen (hier der mangelhafte Politurgrad des Prüflings und 2x Reflexoin) dass Bath mit rotem Laser besser arbeitet als mit grünen.

Der Einfachheit halber blieb der rote Laser im Bath und damit zu

<b>2.2 Test von Alois´s 160 mm Planspiegel mit Henri´s 299 mm Referenzsphäre</b>

<b>Bild 11</b>

Das Wichtigste aus dem Report:

<b>Bild 12</b>

Bei RMS 0,015 wave kann man wohl die opt. Qualität des Spiegels beurteilen: Spitzenklasse!

<b>2.3 Test eines 41 mm Newton- Fangspiegels</b>
Als Referenzsphäre diente eine ohne Beschichtung, D=120, R=1100. Der Newton Fs unbekannter Herkunft war beschichtet.

Auch hier hab ich mich auf die Mittelung der Auswertung von 4 I-grammen beschränkt.

<b>Bild 13</b>

<b>Bild 14</b>

Auch hier halte ich die Beurteilung der opt. Qualität mit sehr gut für berechtigt.

<b>3. Anmerkungen</b>
*...am Boden liegend... und die Verdampfer darüber, da wäre es denkbar dass bei der Bedampfung flüssiges Alu auf den Spiel tropfen könnte. Kai (fraxinus) hat sich zu diesem interessanten Problem schon mal im Forum ausgelassen. Leider finde ich seinen Bericht dazu es nicht wieder.

Bei umgekehrter Anordnung könnte aber auch der oben aufgehängte Spiegel herunterfallen. Dreimal dürft ihr raten welcher Fall wahrscheinlicher ist. Ich weiß es aus eigener Erfahrung...

** Luftschlieren in der Messstrecke...kann man durch thermische und strömungsmäßige Abschirmung der Messstrecke praktisch vollständig unterdrücken. Das erfordert aber erheblichen Zusatzaufwand.

*** Artefakte in den I- grammen lassen sich auch beim Bath- Interferometer minimieren. Dazu hab ich den Bericht von Alois in Erinnerung, siehe z.B. seinen Beitrag erstellt am: 22.05.2017 : 15:56:40 Uhr in
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=210415

Gruß Kurt

Edit: Tippfehler korrigiert

[b]

Hallo Kurt,

wieder eine sehr schöne Messreihe und Dokumentation von dir.[:)]
Die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke sieht sehr gut aus, das ist sicher der räumlichen Anordnung und Nutzung von 4 Verdampfer geschuldet.
Beruhigend zu wissen, dass es so ist.[:)]
Unter dem Strich ist der Spiegel hinterher sogar noch besser geworden, jetzt musst du nur noch an einer zielgenauen Schichtdickensteuerung arbeiten, dann können wir dir auspolierte Gläser schicken und du machst dann die passende Kurve drauf.[^]

Spritzen kann das Alu leider auch von unten nach oben, sogar beim Runtertropfen und Aufschlagen auf einem kalten Kammerteil, kann es wieder nach oben gehen.
Wenn ein Schiffchen durchbrennt / reißt könnte so ein Fall eintreten, abhängig, ob bzw. wie viel das Blech unter mechanischer Spannung steht. Bei einer reißenden spiralförmigen Wolfram-Drahtwendel ist die Gefahr sicher größer.
Bei einem Tropfen auf den Spiegel wenn er unten liegt, wäre der Schaden allerdings größer.
Das Obenhängen des Spiegels ist nicht nur wegen des Spritzens besser, sondern auch zur Vermeidung von Staubpartikeln auf der Oberfläche.
Wenn ein frisch belegter Spiegel aus der Kammer kommt, sieht man binnen Sekunden, wie die ersten Staubteilchen auf der Oberfläche aufschlagen, wenn er einmal umgedreht ist. Das ist vor der Beschichtung natürlich auch so, man sieht es nur nicht so brutal.
Na ja, das weißt du ja alles selber, ich wollte nur noch mal dran erinnern, damit nix vergessen wird.[:D]

Viele Grüße
Jörg