Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

Hallo Interessierte

Beim Yolo Schiefspiegler wird die Coma durch den Kippwinkel des Sekundärspiegels und der Astigmatismus mittels torischer Verformung von einem der beiden Spiegel korrigiert. Die Herstellung des Toroids wird immer noch als schwierig angesehen und dies behindert die Verbreitung des herausragenden Teleskop Designs, welches mindestens vergleichbar ist mit dem eines apochromatischen Refraktors.

Der Erfinder Leonard hat die torische Spiegelfläche mittels Verspannung („warping harness“) realisiert. Sie kann aber auch mittels Politur in der notwendigen Güte hergestellt werden.

Ich habe selber mehrere torische Spiegel hoher Qualität mit der Poliermethode hergestellt. Der letzte, ein 4 Zoll Spiegel, kann als Referenz gelten, nachdem er durchschnittliche Qualität hat. Meine Spiegel werden in Ellipsoid Konfiguration mittels DFTFringe ausgewertet:

Mich wundert, wie gut denn eine Verspannung wirkt. Bis heute ist mir kein fundierter Bericht darüber bekannt. (Wenn ein Leser mir dies vermitteln könnte, wäre ich sehr dankbar.) Ich habe mich deshalb entschlossen, einen Versuch selber zu machen.

Erwin Herrig hat in einem Artikel „ Torische Spiegel für Yolo Reflektoren“ (im Internet nicht mehr verfügbar) eine Verspannung vorgestellt, welche hohe Güte eines Toroids garantieren soll:

Mein Freund Markus, mit seiner mechanischen Werkstatt, hat sie mir nachgebaut und wir sind daran , sie an einem (ebenfalls) 4 Zoll Spiegel zu testen.

Wenn Interesse besteht, kann ich über unsere fortlaufende Arbeit berichten.

Mit Gruss , Beat

Hallo Rainer

Ja, in dieser Spannfassung kann man den Spiegel schleifen und polieren, das ist auch die Intention von Herrig. Bevor ich das mache, möchte ich den sphärisch polierten Spiegel verspannen und testen. Polieren in der Verspannung erst, wenn das Resultat gut genug ist.

Hallo Christian

Danke für die Blumen!

Ich wäre froh um Zusendung des von Dir erwähnten Artikels. Du findest meine E -Mail Adresse im Autorenverzeichnis des aktuellen VdS Journals. Danke vielmals.

Gruss, Beat

Hallo Michael

Danke für den Link. Ich habe nicht alles gelesen, vielleicht habe ich etwas verpasst.: Ich finde auch hier keine quantitative Auswertung eines torischen Spiegels z.B. mittels Interferometrie. Bitte korrigiere mich gegebenenfalls.

Auf Seite 3 sind von Kurt intra- und extrafokale und fokale Bilder eines sphärischen Spiegels ohne und mit Verspannung . Die Radiusdifferenz bei seiner Verspannung ist vergleichsweise gering. Trotzdem ist ersichtlich, dass die Qualität der torischen Deformation bei weitem nicht dem entspricht, was man mittels Politur Methode erreicht.

Ich fürchte, es wird bei meinem Experiment auch so sein. Ich mache aber mal weiter und berichte.

Gruss, Beat

Hallo Konrad

Den deutschen Text von Herrig habe ich und whs einige von uns. Ihn persönlich an eine Adresse zu Mailen dürfte whs erlaubt sein. Ich verstehe aber zu wenig von dieser Juristerei.

Und: Deine Frage ist gar nicht seltsam. Das ist und war bei Herrig das Ziel: Den Rohling bis zum Feinschliff sphärisch zu machen, dann verspannen und weiter sphärisch polieren. Beim Lösen der Verspannung wird er toroidal. Bevor ich das auch versuche, möchte ich wissen, wie gut die Verspannung wirkt. Deshalb den sphärisch polierten Spiegel verspannen und interferometrisch ausmessen. Wenn das nicht annähernd so gut wird wie der eingangs abgebildete "allein von Hand" torisch geschliffene Spiegel, lass ich es bleiben.

Beat

Die Verformung berechnen, den Rohling anpassen und die Verspannung entsprechend dimensionieren ist der wünschbare erste Schritt. Der zweite wäre dann die Messung des Resultates am verspannten Spiegel, um dann womöglich Anpassungen an der Verspannung etc. vorzunehmen.

Das Schleifen/Polieren eines Toroids scheint mir jetzt schon, nach der bisherigen Arbeit mit der Verspannung, viel einfacher. Dass es hohen Ansprüchen genügt, habe ich gezeigt.

Zitate aus dem Artikel von Herrig:

"Den Spannring (2) fertigt man je nach Größe des Spiegels aus gebogenem Bandstahl 3...4 x 20 bis 4...5 x 30 mm. Eingeschweißt werden zweikurze Rundbolzen von 10...16 mm Durchmesser, die mit Gewindebohrungen für die beiden abgesetzten Stiftschrauben (3) M5...M6 versehen sind. Um genau 90 Grad versetzt schweißt man die beiden 2...3mm dicken Bleche für die Abstützung der Druckkräfte wie im Bild ersichtlich ein."

"Die ohne Nacharbeit erreichbare Genauigkeit der Fläche ist besser als Lambda/10 PV und damit auf alle Fälle für die üblich ausgelegten Yolo Reflektoren ausreichend."

Mich nimmt einfach Wunder, ob mit der von Herrig gepriesenen Verspannung ein brauchbares Toroid zu erhalten ist, so wie es der Erfinder prophezeit.

Beat

Hallo Alle

Als erstes haben wir den 4 Zoll-Rohling seitlich angebohrt, damit de Spannbacken eingepasst werden können. Herrig schreibt:

„Läßt man zwei Spannhakenpaare einer Spiegelfassung in seitlich eingefräste Rillen oder Bohrungen einer vorgeschliffenen Spiegelscheibe eingreifen, dann steht die freie Spiegelfläche zur weiteren Bearbeitung zur Verfügung.“

Ganz einfach war die Sache nicht. Beim ersten Versuch sind Ausbrüche entstanden, welche die Scheibe unbrauchbar machten. Als „Tool“ konnte ich sie noch verwenden.

Die neue zweite Scheibe ist dann mit den Diamant gebohrten seitlichen Löchern gelungen. Der Spiegel ohne Verspannung soll sphärisch sein. Nach 2 Stunden Politur war die Fläche für die Messungen genügend poliert und die Oberfläche gut genug, wie die interferometrische Messung zeigt:

Links die defokussierten Bilder der Punktquelle, in deren Mitte die AD im Fokus. Rechts die Auswertung mit dem PDI und DFTFringe .

Damit konnten wir den Spiegel in die Spannfassung bringen:

Die Radiusdifferenz soll fürs erste auf etwa 50 mm eingestellt werden. Der Krümmungsradius des Sphäroids beträgt 4100 mm, der Durchmesser 4 Zoll.

Ich berichte wieder, wenn ich die nächsten Messungen bereit habe.

Beat

Ich habe nun einen Kreuztest gemacht: Punktquelle (rote Laserdiode) im kurzen und langen Fokus abgebildet. Mittlerer ROC um 4000mm.

Der 4 Zoll Spiegel in der Verspannung Rk und Rl und darunter ein vergrösserter Ausschnitt , Radiusdifferenz 50mm. Die leichte Krümmung ist wahrscheinlich durch nicht ganz exakte Zentrierung in der Verspannung bedingt.

Im Vergleich das geschliffene 4 Zoll Toroid mit Radiusdifferenz von 125 mm, einer beider Radien. Mittl. ROC idem. Vergrösserter Ausschnitt unten.

Die Qualitätsunterschied ist offensichtlich, auch wenn die Aufnahmetechnik nicht identisch war: Verspannter Spiegel am Okular fotographiert, geschliffener Spiegel direkt mit CCD Kamera. Ich werde aber noch einen Vergleich mit Interferometrie machen um zu quantifizieren und die Unregelmässigkeiten zu analysieren.

Beat

Danke für die Frage, Konrad

Die senkrecht aufeinander stehenden, um die Radiusdifferenz versetzten Brennlinien beim Astigmatismus entsprechen je einem linear ausgezogenen Airy Pattern.

Das Band in der Mitte entspricht dem Airy Scheibchen, die parallelen Linien den Beugungsringen. Beides soll schnurgerade sein. Von Auge am Okular sieht man je nach Beleuchtung mehrere Beugungslinien.

Beim unserem verspannten Spiegel schwankt die Breite des zentralen Bandes, es ist nicht ganz gerade, die erste Beugungslinie ist fragmentiert und ebenfalls nicht gerade. Eine zweite Beugungslinie fehlt, was aber nicht nur vom Kontrast abhängt, wie Du wohl richtig bemerkst, sondern auch von der Aufnahmetechnik.

Beim geschliffenen Toroid ist das zentrale Band einwandfrei. Die Helligkeit der Beugungslinien schwankt etwas, sie sind aber dem zentralen Band in hohem Mass parallel.

Beim Ellipsoid Test werden wir von beiden Spiegeln das uns bekannte Airy Pattern sehen und die interferometrische Auswertung machen können.

Beat

Die Verspannung ist ein möglichst genauer Nachbau des von Herrig vorgestellten Exemplars. Meine im Folgenden dargestellten Messresultate verraten aber grundsätzliche Probleme, wie von euch, Michael und Rainer angedeutet.

Ich habe also den verspannten Spiegel im Vergleich zum geschliffenen in der Ellipsoid Konfiguration mit dem PDI Interferometer geprüft. Der Aufbau der Messeinrichtung ist so einfach wie bei m Prüfen eines sphärischen Spiegels im ROC.:

Mit Verspannen meines hochkarätigen 4 Zoll Sphäroids (ROC 4100mm)habe ich eine Radiusdifferenz um 60 mm eingestellt. (Das entspricht einem Prozentsatz analog zu einem Yolo Sekundärspiegel beim 6 Zoll Yolo 1:12).) Das Resultat ist ernüchternd:

Ich habe den Spiegel dann auf 80 mm abgeblendet:

Damit kommt man immerhin auf "beugungslimitiert".

Zum Vergleich mein 4 Zoll Spiegel, torisch geschliffen, Radiusdifferenz 128 mm (das Doppelte im vgl. zum Verspannten) , ROC im Mittel 4174mm

Die interferometrischen Testresultate sind am Anfang des Threads aufgeführt., Strehl um .97.

Die minimen Restunregelmässigkeiten (u.a.etwas Dreiblatt) könnten mit Fleiss beim Polieren noch beseitigt werden. Ich habe ihn aber lieber gerade zu einem neuen Yolo verbaut.

Mein Fazit bezüglich Verspannung:

- Ein Yolo zu bauen mit Verspannung ist kein einfaches Projekt.

- Die Krafteinleitung der Verspannung muss in Abhängigkeit des Spiegelrohlings genau gerechnet und realisiert werden.

- Die Werkstatt und das Können ist nicht jedem ATM vergönnt.

- Das Gewicht der Konstruktion ist ungünstig gelegen, wenn der Sekundärspiegel verspannt wird.

-Der Spiegelrand wird whs. wegen intolerabler Fehler abgedeckt werden müssen. Entsprechend muss er überdimensioniert werden.

-Bis heute habe ich keinen Bericht von jemand anderem gefunden, der seinen verspannten Spiegel einer interferomtrischen Analyse unterzogen hätte.

Meine Empfehlung ist, ein Yolo zu bauen, weil es der "Super APO des armen ATM" ist . Wenn das Toroid geschliffen (nicht verspannt) wird, hat jede(r) ATM Zugang.

Mit Gruss, Beat