Warum sind schnelle Spiegel aufwändiger herzustellen als langsame?

Micha,

aus Symmetriegründen sind Sphären immer einfacher als Asphären**. Je 'schneller' ein Teleskop ist, desto größer sind die Abweichungen der Asphären (Parabel ist ein Sonderfall der Asphäre) von einer Sphäre und desto geringer die zulässige Toleranz dabei.

Speziell für Spiegel würde der Aufwand nochmals steigen, wenn man konvexe Spiegelflächen hat, denn die fokussieren nicht und können nur von hinten oder indirekt vermessen werden. Wie komplex das Vermessen ist, haben die Profis damals beim Hubble-Teleskop gemerkt. Der Hauptspiegel brauchte eine zusätzlich Brille, weil sie beim Vermessen sich vertan hatten.

Der Aufwand steckt im letzten Schritt beim Polieren, dem sog. Parabolisieren. Das ist der kontrollierte Schritt weg von der Sphäre. Das ist der Unterschied zwischen einem Teleskopspiegel und einem Rasierspiegel und dort wird bei Billigteleskopen auch am meisten eingespart (neben dem Material).

**Sphärisch rund wird die Form quasi von ganz allein, weil die Kugelform die einzige ist, wo Werkzeug und Spiegel immer zueinander passen. Etwas schwieriger ist es schon, wenn es genau eine bestimmte Kugel sein soll, sprich der Radius genau getroffen werden soll. Dazu zähle ich auch Planspiegel, im dem Sinne, dass deren Radius = unendlich ist. Bei der Parabel als Asphäre zerteilt man die Oberfläche in ringförmige Abschnitte (wie die Ringe einer Zielscheibe), und der Kugelradius jedes Ringabschnitts muss genau zum Gesamtbild passen. Den Vogel abschießen tun Spiegel mit definiertem Astigmatismus, wie man sie z.B. für einen Schiefspiegler braucht. Da ist einerseits die Brennweite sehr groß, aber genau den richtigen Asti treffen ist nicht ohne.
Und man kriegt das ja nur hin, wenn man es auch vermessen kann. Im Blindflug ist noch kein Teleskop entstanden.

Hallo Micha,

bei schnellen Spiegeln ist der Strahlverlauf (Kegel) steiler als bei einem "Langsamen". Steiler bedeutet auch das der Fokusbereich hier dann kürzer ist, als bei einem Langsamen.

Du musst daher den schnellen Spiegel schon sehr genau in seiner optischen Form herstellen, damit alle Strahlen in einem kleineren Bereich (also den Fokusbereich) sich treffen werden.

Gruß Matthias

Hallo Micha,

eine Sphäre stellt sich mehr oder minder von allein ein beim Schleifen bzw. Polieren. Die Parabel muss man durch besondere Strichführung und meist noch mit extra Werkzeugen gezielt herausarbeiten. Handwerklich ist das anspruchsvoller und kostet zusätzlich Arbeitszeit. Zum zweiten kann man eine Sphäre einfacher und schneller vermessen. Eine Parabel verursacht zusätzlich Messaufwand mitsamt den Fehlern und Unsicherheiten, die sich dabei ergeben können. Kann man aber nicht gut Messen, rückt der gute Spiegel in weite Ferne. Je grösser und schneller ein Spiegel ist, desto schwieriger wird es beiden Punkten gerecht zu werden.

Viele Grüsse

Gerhard

Hallo Micha,

soweit ich weiss ist Dein Spiegel nur unterkorrigiert. Wenn das stimmt und er ansonsten keinen Asti hat, muss man ihn bei der Retusche (nur) noch ein Stück weiter parabolisieren. Zurück zur Sphäre muss man in diesem Fall nicht.

Viele Grüße

Gerhard

Hallo Micha,

beim Auspolieren habe ich mit einem Schleiftisch - entsprechender Toolgröße, Position des Tools und Überhang - relativ schnell auspoliert und automatisch eine Sphäre erreicht.

Der Spiegel mit F3 und Brennweite 1800mm hatte dann folgendes Interferogramm erzeugt:

Die Zone bei 220mm war die schmal und alles andere musste auf dieses Niveau gebracht werden. D.h. typisch für F3 es muss viel in der Mitte weggebaggert werden und vom Rand ebenfalls. Je langsamer der Spiegel, desto moderater wäre das Ganze.

Zum Schluss ist bei schnellen Spiegeln der hohe Rand u.U. ein spannendes Problem und muss mühsam bearbeitet werden.

Zitat von mkmueller

mit einem sternförmigen Tool. Weshalb, verstehe ich leider nicht.

Mel Bartels ist hier sehr lesenswert.

• The Joy of Mirror Making: Parabolizing by Mel Bartels
• Pitch Lap Calculator

Mels große und schnelle Spiegel (v.a. slumping mirrors) finde ich sehr beeindruckend.

viele Grüße

René

Zitat von mkmueller

Das verstehe ich nicht, weil auch bei "passendem" Tool kann man doch bei falschem Polieren auch eine Sphäre ziemlich verhunzen.

Falsch machen kann man vieles. Aber es ändert nichts daran, dass die Sphäre die Form ist, die sich am einfachsten erreichen lässt. Es bleibt die geometrische Form, bei der ein Pechtool, wenn es sich einmal angepasst hat, keine weitere Deformierung erfährt.

Es ist auch die einfachste Form zum Messen.

Zitat von mkmueller

Und der Grund für die geringere Toleranz ist das, was Matthias sagt:

Kommt letztlich auf die Sichtweise an. Im Grunde ist die zulässige Toleranz in absoluten Zahlen nur abhängig von der Wellenlänge des Lichts. Aber das "relativiert" sich, wenn man die absoluten Werte der Abweichungen zur Sphäre berechnet und beides in Relation zueinander setzt. Es macht halt einen Unterschied, ob man von einer Sphäre zur Parabel 1 mm³ Glas oder 10 mm³ Glas wegpolieren muss.

Und je weiter man dann Richtung Asphäre ist, desto mehr Pech muss im Tool bei jedem einzelnen Strich umgelagert werden, damit es voll flächig Kontakt hält. Ein Effekt, zu dem man sagt: "Das Pech muss arbeiten" und wo man dann mit "Sterntool" oder "Mitte wegpressen" im Pech gezielt Zonen erzeugt, wo dieser Umlagerungsprozess dann vermindert bzw. verstärkt wird.

Hallo

Die Parabel weicht bei schnell en Spiegeln sehr viel weiter von der Sphäre ab, größere Schnittweiten und Radiendifferenz, das Pech mag das nicht.

Die Toleranzen sind auch enger, einen F/10 braucht man gar nicht parabolisieren.

Wenn du bei 600mm F/4 mit dem Auge an die Schneide des Focaulttest erst willst must du die Wimpern abschneiden😂 und ist auch nicht leicht die äußeren Zonen zu vergleichen, mit Kamera geht es besser, der Aufwand steigt, auch die Genauigkeit der Schnittweitenmessung geht von 1/10mm auf 1/100mm.

Bei mir hängt es gerade etwas, zuwenig Pech bekommen und erst mal Urlaub, aber dann wird es auch wieder wärmer, das hilft.

Gruß Frank

Zitat von mkmueller

Also, wenn das IG-Ergebnis sagt, in dieser und jener Zone muss noch etwas Glas abgetragen werden, muss also der erfahrene Polierer dann wissen, wie er das Pech deformieren muss -bis hin zur Anpassung an abenteuerliche Formen wie dem Sterntool- damit er das Ziel erreicht?

So ungefähr. Die Pechhaut ist ja etwas elastisch und drückt dann zonenabhängig unterschiedlich fest aufs Glas. Davon abhängig ist die Abtragsleistung in der Zone. Dazu kommt das Fließverhalten vom Pech, wenn man ein paar Minuten poliert.

Hallo Micha,

jetzt hast Du mich gleich neugierig gemacht und ich habe mein Schleiftagebuch Nr.1 gewälzt Es gibt mittlerweile ein Zweites und ich hoffe, die paar verbleibenden Seiten reichen noch bis zur Fertigstellung.

Ein paar Fakten, die ich auf die Schnelle zusammengetragen habe:

• nach 7 Stunden mit dem Schleiftisch war der 600er auspoliert und sphärisch, das Schleiftool hatte 70%, war mittig positioniert und hatte einen Überhang von 15% - Hier habe ich mich an Gordon Waite orientiert
• Parabolisierung begann Anfang Januar und war im Juli nach 46 Stunden beendet (nachdem mein Ziel 0,9xx war)
• Je näher ich dem Ziel kam  wurde der Messaufwand  im Verhältnis zum Parabolisieren stets größer
• verwendet wurden Sub- und Minitools (ganz nach Alois) Durchmesser 30, 40, 50, 60 50, 130, 240mm
• Bearbeitung der Mitte erforderte 11 Messungen - eine Messreihe bestand in der Position z.B. 12 Uhr i.d.R. 10 Aufnahmen, welche dann mit DFT gemittelt wurden (mussten aber zuvor mit Irfanview in Form gebracht werden, so dass mein PC nicht abstürzte
• ab Mitte Januar wurden die Messung nur noch mit den 5 Positionen 0°, 72°, 144°, 216° und 288° durchgeführt. Der Spiegel hat sich aufgrund der Pfeiltiefe durch sein Eigengewicht in der senkrechten Stellung im Messstand verformt.
• hier wurden 50 Messungen mit jeweils 5 Positionen und dabei jeweils 10 Aufnahmen durchgeführt (allein das war schon reichlich Arbeit am PC)
• gegen Ende war der hohe Rand eine Herausforderung  - Randhobel und Minitools erforderten 16 Messungen inkl. dem ganzen Brimborium, wobei gegen Ende rundenweise am Spiegel in den geplanten Zonen gearbeitet wurde.

Zitat von mkmueller

Wie oft musstest Du messen und wieder neu (mit angepasstem Tool) ansetzen, um den f/3 Spiegel so hinzubekommen, wie er jetzt ist? Sicher sehr viel öfter als wenn Du einen f/6 Spiegel hergestellt hättest, oder?

definitiv

Eigentlich wäre das ja mein letzter Spiegel gewesen, aber wenn ich Mel Bartels geslumpte, superschnelle Dobson im wahnsinnigen Design mir so ansehe... das wäre doch auch noch mal was - kein Monster-Dobson - sondern so ´nen 24 F2.6 Tisch-Dobson - oder

viele Grüße

René

Hallo René,

mich würde noch interessieren wieviel Stunden du insgesamt gebraucht hast. Also vom Anfang bis zum Ende. Irgendwo habe ich

gelesen das man z.b. für einen 16" Spiegel schon mal 5 Jahre brauchen kann.

Mfg,Kurt

Hallo Kurt

Bei 48h parabolisieren wird er wenn er gut ist 200x 1/4h gebraucht haben,

Immer nur 1/4 h und nur Sonnabend kommt deine 5 Jahre Theorie hin, sind ja noch der Resttag messen und auswerten.

Wenn du das jetzt noch manuell machst, gibt es von der oft monotonen Bewegung gesundheitliche Probleme, was zu wochenlangen Pausen Führen kann, man muss auch noch Ausgleichssport machen.

Gruß Frank

Micha,

den privaten Aufwand kannst du nur in Stunden überschlagen. Dabei ist der Stundenaufwand bis ein Spiegel geschliffen und zunächst überhaupt auspoliert (Sphäre) ist, noch recht gut zu rechnen. Aber der Stundenaufwand zum Parabolisieren ist im ATM-Bereich höchst erratisch. Der Eine hat schlichtweg Glück und Geschick und trifft die Parabel, der Andere geistert mehrfach im Kreis und kommt nicht vorwärts.

Was da Zeit kostet ist abhängig von den Gegebenheiten. Hat man einen gleichmäßig temperierten Keller, der auch groß genug zum Messen ist, dann geht das viel einfacher, als für jemanden, der das nicht hat.

Z.B. 10-Zöller, auspoliert, aber noch nicht parabolisiert ....

15 - 30 Minuten, bis man das Tool für die Tagessession angepasst hat (ist wie Teigruhe beim Kuchenbacken),

5 Minuten tatsächlich polieren,

5 Minuten säubern, trocknen

5 Minuten aufstellen im Testgestell, Justage der Testeinrichtung

20 Minuten weiteres Abwarten, bis der Spiegel nach der Polier und Säuberungsphase sich wieder "beruhigt" hat.

Je Bild ... 1 Minute .... Drehen weitere 5 Minuten, weil dazu auch noch mal der Testaufbau wieder justiert werden muss. (Kann schnell eine Stunde werden)

30 Minuten bis die Daten im Rechner sind, man den Output bekommt. Tage bis man das Programm kapiert hat.

10 Minuten bis 24h anschließend Grübeln, was man als nächstes machen soll

dazu kommen dann hier und da extra 30 Min, weil das Tool noch mal erwärmt und überarbeitet werden muss, oder ein Subtool "eben mal" angepasst werden muss. Muss man die Subtools erst extra anfertigen, kommen extra-Stunden dazu. Z.B. mit der Flex in den Garten gehen, weil im Polierraum aus Staubgründen das "tabu" ist. Nach dem Flexen Duschen gehen, damit man den Staub aus den Haaren kriegt usw. Analoges gilt, wenn man ein tassengroßes Subtool aus Holz macht, das man wasserdicht lackiert und wo man erst nach Trocknung am Folgetag das Pech aufbringt.

Wenn man sein Tagespensum durch hat min. 10 Minuten aufräumen, Tool sauber machen, weglagern.

Tagebücher erfassen nur einen Bruchteil. Im Grunde müsste man sich da mal selbst filmen mit Webkamera oder am Kellereingang eine Stechuhr hinstellen.

Ein Profi kann das massiv verkürzen, weil

a) jeder Handgriff sitzt (Lernkurve)

b) er Wartezeiten mit Tätigkeiten am nächsten Spiegel überbrücken kann

c) er Maschinen nutzt und eine auf die Arbeiten optimierte Ausrüstung hat (Waschtisch, Gestelle, Pechkocher usw.

d) er mehrere Räume nutzen kann, die für dezidierte Aufgaben eingerichtet sind.

Ich sah mal ein kurzen Clip in einer Doku über Nazi-Kriegsproduktion im 2. WW. Da stand einer vor einer Reihe von 6 oder mehr Poliermaschinen in einem Tunnel/Stollen und lief diese entlang zwecks Beschickung/Fortschrittsüberwachung von (lass mich raten) 150er oder 200er Spiegeln. So ein Stollen ist temperaturtechnisch ideal und mit der Betreuung der vielen Maschinen kommt sicher keine Langeweile auf.

Hier der 7-Sekundenschnipsel (Quelle unbekannt, um 1940, aus irgendeiner History-Doku)

Hallo Micha,

Zitat von mkmueller

D.h. die Sphäre hast Du in 7h automatisiert hinbekommen und das Parabolisieren in 46h manuell?

genau - manuelles Parabolisieren fand jedoch auch immer am Schleiftisch statt. Gerade gegen Ende hin, habe ich auch einiges an Zeit für die Planung investiert, welcher Zonenbereich kann mit welchem Tool bearbeitet werden? Bei den Minitools war anpressen immer wichtig und ja nicht mehr das Tool rotieren, da z.B. bei einem 40mm Minitool das Pech unterschiedlich von innen zu außen passt. Z.T. habe ich manchmal drei unterschiedliche Zonen rundenweise bearbeitet, dann Schluss gemacht und am nächsten Tag erst nach der Ruhezeit des Spiegels gemessen.

Am Schleiftisch ist das ganz ok, Du musst nur sitzen, dein Tool bewegen und in meinem Fall hatte ich oft größte Probleme gegen die aufkommende Übelkeit einer Seekrankheit anzukämpfen ... irgendwann dreht sich alles und puh, wenn da noch jetzt daran denke... außerdem so viel Schleif- Polierbier zur Linderung habe ich dann auch nicht vertragen

Zitat von mkmueller

Wenn ich richtig gezählt habe, dann sind das 277 I-Gramme, die Du am PC ausmessen musstest? (11x für die Mitte + 16x für den Rand + 5 x 50x für dazwischen, um Asti wegzupolieren)

um ganz genau zu sein, es fehlt der Faktor 10, da ich ja immer 10 Igramme pro Position erstellt habe Somit 10x11 und 10x5x16 und 10x5x50 - so in etwa...

Zitat von mkmueller

Ich nehme mal an, das tatest Du, weil Du den reinen Spiegl-Astigmatismus ohne den Lagerungseinfluss darauf erkennen wolltest, korrekt? Wie dick ist der Spiegel an der Pfeiltiefe und am Rand?

Die Pfeiltiefe betrug ca. 12mm - leider hatte ich einen Keilfehler von 1,0mm (dieser Fehler ist mir bei den anderen drei Spiegeln vorher überhaupt nicht bewußt gewesen und da erstmalig aufgefallen) Das hat die Messungen auch etwas erschwert, da ich in den 5 Positionen jedesmal etwas den Teststand anpassen musste Spiegeldicke ist 31mm.

viele Grüße

René

Hallo Micha,

neben dem Foucault-Test werden Hauptspiegel auch gern mit einem Interferometer vermessen. Dieses Interferometer erzeugt eine Referenzwellenfront (i.d.R. sphärisch) und bringt diese mit der Wellenfront des Spiegels zur Interferenz. Das entstehende Interferenzmuster (Streifenbild) wird dann ausgewertet. Die Auswertung erfolgt meist mit einer speziellen Software wie OpenFringe oder DFT-Fringe. Das einfachste mir bekannte Interferometer mit dem man aber schon recht große Spiegel vermessen kann (18 Zoll F4,5 sollte noch gehen) ist das sog. PDI.

Aufbau und Funktionsweise eines PDI sind hier, wie ich finde, sehr gut erklärt:

Thema

P-D-I(nterferometer) für Einsteiger

<b>1. Einleitung</b>
Vollständig heißt das <b><font color="red">P</font id="red"></b>oint <b><font color="red">D</font id="red"></b>iffraction <b><font color="red">I</font id="red"></b>nterferometer. Als ich vor einigen Jahren damit angefangen hatte nannte ich es Lochinterferometer. Wer sich für die Details aus der Entwicklungsphase interessiert der findet einiges unter

http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=51509

Erfreulicherweiser gibt es mittlerweile im Forum zahlreiche Beiträge…

Kurt

28. November 2012

Viele Grüße

Gerhard

Hallo Micha,

Zitat von mkmueller

falls die Frage untergegangen ist:

sorry, ist mir wirklich passiert. Ich habe bisher alle meine Spiegel mit dem Bath-Interferometer gemessen - es wird somit gleich der Spiegel vermessen.

Hier kannst Du gerne auf meiner Webseite nachlesen - Bath-Interferometer.

viele Grüße

René

----Als "Ziel" will ich doch die ideale Form meines Spiegels haben, mit der ich dann den aktuellen Zustand meines Spiegels vergleiche. Oder anders ausgedrückt: In der Referenzwelle des PDI steckt *nicht* die Information darüber drin, wie der Prüfling perfekt auszusehen hätte, sondern ist halt nur bereinigt von den Aberrationen des Prüflings. Sicher verstehe ich hier was prinzipiell nicht und man kann diese Welle als Referenz nutzen - aber kann mir jemand erklären, warum? ---

Hallo Micha,

die Referenzwellenfront kann/darf schon von Deiner Zielwellenfront eines perfekten Parabolspiegels abweichen. Die Software berechnet, nach Eingabe einiger Parameter des herzustellenden Parabolspiegels den genauen Unterschied. Nun misst Du den Parabolspiegel. Es kommt zu deutlichen Abweichungen. Sind diese aber exakt so, wie die Software es berechnet hat, kann das nur bedeuten, dass Dein Parabolspiegel perfekt ist. "Falsche" Abweichungen sind damit Fehler im Parabolspiegel, die es zu beheben gilt.

Als Analogie: Stell Dir vor, da möchte jemand ein Klavier stimmen. Bestimmt hat er nicht für jede Taste die genau passende Stimmgabel. Im Grunde genügt nur eine einzige. Alle Töne müssen aber in bekannter/vertrauter Weise von diesem Grundton abweichen, damit es "schön" klingt.

Viele Grüße

Gerhard

Interferometrie braucht gerade zu Abweichungen zwischen Referenz(welle) und Prüfling, den die erzeugen erst die Streifen. Hätte man keine Streifen, wüsste man nicht, ob man wirklich perfekte Klone hätte oder einfach nur den Testaufbau versemmelt hat.