Schliff eines Toroids für Reise Yolo

Hallo Rainer und Emil

Vielen Dank für die Rechnerei, Rainer. Ich komme auf dasselbe Resultat was die longitudinale Toleranz betrifft (mein Wunsch nach Integration ist natürlich Unsinn, pardon). Wenn ich bei bewegter Quelle dies halbiere und dann noch in plus/minus aufteile gibt das etwa je 1 mm. Das kommt doch recht nahe an meine gemessenen ¾ mm. Ob das wirklich gut genug ist? Beim Foucault bleibt es bei einer Schätzung, darum investiere ich aktuell in den Ellipsentest, wie Emil ihn erwähnt. Ich werde berichten.

Eine möglichst glatte Oberfläche ist das Ziel, ja, Emil. Die praktische Frage ist aber, wie viel ist mit vernünftigem Aufwand machbar oder wie viel ist denn überhaupt nötig. Ich möchte das letztere wissen. Ich nehme ein Scheitern in Kauf, bin aber zuversichtlich. Die Methode mit zwei Tools möchte ich aktuell nicht ausprobieren: Beim Polieren erreicht man nur eine gute Oberfläche, wenn Spiegel und Pech-Werkzeug thermisch und geometrisch optimal passen. Man spürt das bei der Arbeit. Es geht jeweils 10 bis 15 Minuten bis das soweit ist. Darum empfiehlt Texereau auch, dass man nicht weniger als eine Stunde poliert. Ein Wechsel auf ein anderes Tool bringt dann von mir aus gesehen nichts.

Gruss, Beat

Hallo

Wie gut der toroidale Sekundärspiegel des Reise Yolo geraten ist, weiss ich bis jetzt zu wenig genau. Mittels Foucault Test lässt sich abschätzen, dass er wahrscheinlich gut ist, aber nicht mehr. Der Ronchi Test lässt sich nicht regelrecht durchführen und ist für eine quantitative Messung ungeeignet.

Nun hat der Erfinder A. S. Leonard bereits einen einfachen Test angegeben: den Ellipsoid Test. Punktquelle und Detektor (Okular etc.) werden in den zwei Brennpunkten angeordnet und das Toroid kann wie ein Kugelspiegel getestet werden. Eine verständliche Beschreibung findet sich in Lukas Howald‘s Broschüre „Der Schliff eines torischen Spiegels“ und J. Sasian hat es in seinem erwähnten Artikel in S&T (Achtung: mit seinen Massen) skizziert:

Die Punktquelle (Laserdiode) habe ich auf ein Fotostativ gebracht, die Foucault Einheit bleibt an Ort. Der Spiegel erhält mit Hilfe des Laserkollimators die richtige Position. Die Abstände sollen ungefähr stimmen. Da hilft der Lasermeter wieder enorm.

Primär wird man im Okular Asti sehen, der mit dem Abstand von Punktquelle zu Okular korrigiert wird. Wenn Asti auskorrigiert ist, wird in der Regel etwas Coma sichtbar werden. Diese erscheint, wenn die Abständen von Punktquelle und Okular zum Spiegel nicht übereinstimmen. Das sieht dann bei gut 500 facher Vergrösserung etwa so aus:

Man erkennt wenig Astigmatismus und Koma. Der Asti wird in der Regel nicht genau in horizontaler oder vertikaler Richtung sein, sondern etwas verdreht. Dies muss mit der Rotation des Spiegels korrigiert werden und dabei stellt man fest, wie genau die Rotation des Spiegels dann auch im fertigen Teleskop sein muss! Bei unserem Test ist es einfacher, die Höhe der Punktquelle und Detektors zu variieren.

Ich habe nach Kollimation einen WinRoddier Test gemacht (mit dem ich vertraut bin).

Der Strehl von 0.95 hat mich sehr gefreut. Es fehlt eine Bestätigung mit einer anderen Messmethode und das ist die Interferometrie, in welche ich mich jetzt einarbeite und dann wieder berichte.

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer

Ich mache die aktuellen Tests alle in der Ellipsoid Konfiguration. Vom Prüfling her sieht es so aus:

Rechts ist die Punktquelle und links der Foucault Apparat. Beide sind mit einer Hülse versehen, in die ein Okular passt. Die Diode ist in ein altes Foto-Filmbüchslein gefasst. Man kann sie drehen, man kann sie auch durch eine andere Punktquelle ersetzen.

In die Hülse des Foucault Apparats kann ich verschiedene Detektoren applizieren: Okular, kleine CCD Astrokamera, aktuell das PDI Plättchen (und auf Wunsch auch von Emil später noch eine Messerschneide für das verlangte Foucault Bild, was möglich sein sollte).

Für den WinRoddier Test braucht es die kleine CCD s/w Kamera. Für den nötigen Defokus wird der Foucault Apparat axial verschoben. Die in- und extrafokalen Bildchen haben einen Durchmesser von gut einem mm.
Die Beurteilung der Oberfläche kann recht gut via WinRoddier Testung erfolgen, wenn man die Zernikes deaktiviert und nur „ordres sup“ anwählt. Die simulierte Wellenfront sieht dann so aus:

Mir scheint das passt recht gut zu dem was wir erwarten. Die Amplituden sind gering (Strehlverlust um 0.005) und eine Rolle spielen die Defekte wohl nur, wenn sie eine konstruktive Periodizität aufweisen. Ob man dies analysieren könnte z.B. mittels FFT?

Betreffs Howalds Broschüre habe ich nur diesen Link: https://de.scribd.com/document…4326/toroidschliff-Howald

Gruss, Beat

Hallo Rainer und Emil

Noch zum Foucaultbild. Macht von mir aus keinen Sinn: Die Defekte kleiner Amplitude gehen in den grösseren unter. Diese etwas grösseren Defekte tolerieren wir beim Toroid bewusst, das haben wir diskutiert. Wir sind wir froh um die Programme wie WinRoddier oder DFTFringe: Wir können damit die Aberrationen abrechnen, welche Zernike Koeffizienten zugeordnet werden können. Was übrig bleibt, hier vorab der „Mamelonnage“, ist eine Grössenordnung weniger prominent und im Foucault unter diesen Voraussetzungen weder visuell noch fotografisch zu erfassen. Rechnerisch geht das aber schon. Im Foucault sieht man einfach ein schwierig zu interpretierendes Gemisch der Zernike.

Beim Primärspiegel wird das anders sein. Es gibt keinen Test der empfindlicher ist als der Foucault, wenn es um die Testung einer Sphäre ohne andere Aberrationen geht. Wir können darum auch davon ausgehen, dass dieser Spiegel nahezu perfekt sein wird. Auch wenn wir ihm den nötigen Hauch von Hyperbel geben, ist der Foucault noch sehr gut. Beim Testen eines üblichen Paraboloids wird man aber auch keine Defekte kleiner Amplitude sehen können. Die Empfindlichkeit vermindert sich drastisch. Denken wir nur an die Schwierigkeiten damals beim Couder Testen unserer ersten Parabolspiegel.

Mit Gruss, Beat

Hallo Tim und Rainer

Den Spiegel in der Verspannung herstellen, wurde schon vorgeschlagen, ist mein nächstes Projekt, ist alles vorbereitet. Ich bin sehr "gespannt"... Aber zuerst zu dem aktuellen Projekt.
Mir geht es mir wie gesagt darum zu zeigen, dass ein Toroid in genügender Präzision schleifbar ist. Ich habe selber gestaunt als mein 150 Yolo 1:12 bei der Analyse bei Alois einen Strehl von 0.98 aufwies. Ich hatte dieses Instrument vor 20 Jahren als Neuling mit einfachen Mitteln gemacht. Bewusst mache ich jetzt die Probe aufs Exempel mit einem 1:8 Instrument.

Den Lyot Test hatten wir bei Alois auch gemacht. Das sah gut aus, Genaues weiss ich aber nicht mehr.
Der Vergleich von Primär und Sekundärspiegel ist mit WinRoddier möglich, weil die grossen Fehler mit der Methode auch eliminiert werden können, wie ich gezeigt habe. Das Resultat kann ich jetzt schon voraussagen: Die Amplitude der Restfehler wird beim Primärspiegel ungefähr die Hälfte sein.

Gruss, Beat

Hallo und danke für eure Beiträge

Vielleicht doch ein paar Statements:

Mein Thread ist gedacht für Praktiker, die sich für den Bau eines Yolos interessiert haben und vielleicht den Mut nicht hatten ein Toroid zu schleifen. Ich würde ihnen empfehlen bei einer Oeffnung von 130mm nicht 1:8, sondern 1:10, bei Oeffnung von 150 mm 1:12 zu gehen.

Die Mikrorauhigkeit ist ein interessantes Thema. Bei meinem ersten Yolo habe ich den Lyot Test gemacht, es waren keine Polierstriche zu sehen und der Experte war zufrieden. Die Wahrscheinlichkeit mit erneutem Lyot relevante neue Erkenntnisse zu machen ist klein und sprengt den Rahmen meiner Arbeit.

Die Makrorauhigket wird bei den Testverfahren miterfasst und man kann sagen, dass sie nur einen sehr geringen Einfluss auf die Abbildungsqualität hat.

Eine Verspannung setzt eine mechanische Werkstatt voraus, die für sehr viele, denke ich, nicht zugänglich ist. Wir haben eine solche nach Herrig gebaut, der Aufwand ist nicht unerheblich. Die Verspannung hat Gewicht, ein zu grosser Spiegel bedeutet auch Korrektur von grösseren Aberrationen. Es gibt etliche unter uns, die Spiegel verspannen. Unterzieht diese Spiegel doch mal einer Interferometrie oder einem WinRoddier Test, so wie ich es beschreibe! Wir möchten doch wissen, was Leonard mit "satisfactory" gemeint haben kann.

Es gibt kein Teleskop ohne Kompromisse, das muss ich nicht ausführen.

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Das ist eine Frage des Praktikers, Danke! Habe mit meinen fünf Yolos viel Zeit dafür aufgewendet. Darüber zu berichten wäre fast ein Thread für sich. Ich versuche mich in einer Kurzfassung und berichte dann. Zuerst aber die erfreulichen Resultate der Interferometrie.

Gruss, Beat

Hallo alle

Ich möchte nun noch über die interferometrische Testung des 100mm Toroids, Sekundärspiegel des geplanten 130er Reise Yolos, berichten. In Frage kam ein Point Diffraction Interferometer (PDI), weil es problemlos in die bisherigen Testmethoden passt (s.o.). Das PDI Plättchen habe ich von Michael Koch. Die Aufnahme der Interferogramme ist ohne besondere Einrichtung mit meiner alten DSLR Kamera und dem 210er Zoom Tele möglich. Nach wiederholten Testaufnahmen hier die aktuellen I-Gramme:

Bei Einlesen in DFTFringe kann man kontrollieren, ob die Aufnahmen richtig belichtet wurden.

Auswertung mit DFTFringe: wirklich tolles Programm. Dale Eason hat Videos dazu gemacht. Die Auswertung der Messungen sieht auf der Frontseite folgendermassen aus (es gibt dann noch ein ausführliches Protokoll etc etc):

Das Resultat (Strehl 0.96) entspricht dem von WinRoddier (s.o.), wenn ich dies korrekterweise rot auswerte statt grün.

Wenn das alles stimmt, haben wir ein Toroid, das den gestellten Ansprüchen genügt. Der Primärspiegel wird einen Strehl haben von nahezu eins. Der Gesamt Strehl des Yolo wird damit mindestens 0.94 sein: ein höherer Werte sei visuell nicht bemerkbar, lese ich in der Fachliteratur.

Zusammen mit meinen vorangehenden Ausführungen erhalte ich die Bestätigung für meine Vermutung, dass der Schliff eines Toroids kaum schwieriger ist als der eines Kugelspiegels und dass damit ein Yolo für hohe visuelle Ansprüche wird gebaut werden können.

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Zu Deiner Frage… Zuerst mal müssen wir zum fertigen Toroid den passenden Primäspiegel rechnen. Zu beachten ist, dass der Sekundärspiegel für die axiale Abbildung nicht ganz ausgeleuchtet werden soll. Zudem möchten wir vielleicht die äussersten mm abdecken, weil da die Aberrationen am grössten sind. Bei meinem aktuellen Design ist etwas schade, dass die Rohlinge nichtmehr 105, sondern 100 mm sind, das hätte besser zum Primärspiegel von 130 mm gepasst. Den Weg am Okularauszug möchten wir möglichst gross haben. Das gibt einen Kompromiss. Ich plane es etwa so:

Für den Bau des Kastens mache ich ein Gerippe, etwa so:

Kann man gut aus Holz machen, aber sicher auch aus Metall. Für mich hat Metall den Nachteil, dass ich es nicht gut bearbeiten kann. Was die Steifheit betrifft, gibt es wahrscheinlich kaum Unterschiede. Zuerst mache ich die Spiegelzellen und damit dann eine Art Wanne. Der Spiegelabstand ist kein Problem, der Winkel des Sekundärspiegels etwas mehr, deshalb ein Aufsatz für den Okularauszug derart, dass dieser Winkel noch gut angepasst, der Auszug in der Meridionale verschoben werden kann.

Jetzt kollimiere ich und passe das Gerüst bei Bedarf an. Kollimationslaser und Lochblenden, dann Autokollimation. Ohne letzteres geht es ja schon auch, nur muss man den Kasten dann schon so steif machen, dass eine Ausrichtung zum Polarstern möglich ist. (Ein Hilfsteleskop im umgekehrten Strahlengang habe ich nie ausprobiert. Ein Wasserbad als Planspiegel schon…).

Ich würde empfehlen, dass beim Schliff der Spiegel ein Planspiegel mit geschliffen wird. (Der Primärspiegel kann zum Prüfen gebraucht werden, vgl. Texereau.) Ein Durchmesser von 100mm bei 130 mm Öffnung des Teleskops reicht aus. Später wird er eine hervorragende Kollimationshilfe im Feld sein. Ein Bino (Strahlteiler) wird man als Yolo Besitzer sowieso haben wollen.

Der Sekundärspiegel muss derart in der Zelle gelagert werden, dass man ihn auf mindestens 1/10 Grad genau rotieren kann. Das habe ich bisher leider nicht gemacht, das ist dann mühsam… Auf kleinen Rollen die man dann fixiert etc., bin selber froh um Ideen.

Den Kasten mache ich dann mit 1mm Birken Sperrholz fertig, verstärke in Modellflugzeugbau Technik, was dann gerade auch einige Baffles gibt und die Luftzirkulation im Tubus hemmt. Die „Nase“ so leicht wie möglich aus ½ mm Sperrholz erst wenn der Strahlengang definitiv ist.

Ganz wichtig ist, dass der Kasten mit Verstrebungen verwindungsfest gebaut wird.
Ich klebe in der Regel Alufolie drauf, weil dann kaum Wärmeabstrahlung gegen den Himmel erfolgt: Weniger Tubusseeing, kein Tau oder Eis.

Geeignet ist eine AltAZ Montierung. Für die äquatoriale Montierung braucht es einen keilförmigen Unterbau, auch kein Problem.

Ich hoffe dass das hilft und bin für Fragen, aber auch Feedbacks zu haben!

Gruss, Beat

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Auch bei mir geht gar nicht alles immer planmässig. Wir haben ja für’s Yolo noch keine Kochbücher.

Planspiegel: für die Kollimation braucht ihn es nicht unbedingt, ist einfach sehr praktisch. Er muss auch nicht „high end“ sein, nicht die volle Oeffnung ausleuchten, habe ich erwähnt. Lichtquelle ist bei mir für diesen Zweck eine rote Laserdiode.

Hyperbel (Primäspiegel): Ist mir beim ersten Yolo auf Anhieb gelungen, aber mit Glück, muss ich sagen. Achtung vor einer abgesunkenen Kante! Der sicherste Weg ist das Hyperbolisieren in Autokollimation im (im Rohbau) aufgebauten Yolo. Dazu braucht es aber einen guten Planspiegel mit mindestens Durchmesser des Yolo Primäspiegels. Ich muss ja neu auch noch einen Primärspiegel fertig polieren. Ich werde jetzt AK am Gesamtsystem erstmals mit WinRoddier und DFTFringe am Primärspiegel allein vergleichen können. Für den Test in AK brauche ich am besten Foucault, am liebsten als Slitless Tester mit der herkömmlichen Lichtquelle. Für DFTFringe eine rote Laserdiode im „lasenden“ Zustand und für WR dieselbe Diode im LED Modus oder eine weisse Glasfaser Punktquelle von Pierro Astro à 9 mikron. Am besten wäre wohl eine Lochblende von Edmund. Ich werde damit auch noch Versuche machen, sobald ich eine habe. Die Punktquelle soll ja theoretisch nicht mehr als den halbe Airy Disk Durchmesser der zu testenden Optik haben. Am Einzelspiegel sind wir da gut dran mit etwa 15 bis 20 mikron. Bei der fertigen Optik je nach F Nummer ist das ja anders.

Spiegelzellen: möglichst einfach und leicht! Einen Flansch braucht es nicht, nur drei Halterungen wie üblich. Drei Stellschrauben und kräftige Federn, damit man keine Konterschrauben braucht. Den Rand decke ich bei Bedarf mit einem ausgeschnittenen ½ mm Sperrholring ab, den man mit einem Zirkel ausschneiden kann, schwarz lackiert.

Tubusseeing: Wenn das Instrument Wärme abstrahlt kann es nicht „austemperieren“. Darum die Alufolie.

Mit Gruss, Beat