Spannungsgeladenes Spiegelschleifprojekt

Umfrage zum Buch Astronomie in Theorie und Praxis: Digitalausgabe ja oder nein?

    Hallo miteinander,


    hier und auch in anderen Foren wird immer wieder angeregt und auch kontrovers darüber diskutiert, ob verspannte Rohlinge zur Herstellung optischer Spiegelträger zu gebrauchen sind oder nicht.
    Bei all diesen Diskussionen stehen letztendlich zwei Fragen im Raum,
    nämlich:


    1.) ist es möglich, in einen Rohling aus verspanntem Glas eine Parabel genügender Genauigkeit zu polieren


    2.) sollte dies gelingen, ist dies dann von Dauer oder verändert sich die Form des Spiegels im Laufe der Zeit durch Fließ- (Kriech) vorgänge, die durch den Abbau der inneren Spannungen ablaufen.


    Argumente für und wider gibt es viele, aber wirklich hieb- und stichfeste Fakten sind Mangelware.


    Ich habe vor einiger Zeit bei Ebay ein Schauglas Marke Ilmadur ersteigert. Das Schauglas hat 250mm Durchmesser, ist 30mm stark und wird normalerweise in Druckbehältern und Chemieanlagen als Sichtfenster verwendet. Für diesen Verwendungszweck ist es vorgespannt.
    Zwischen TFT-Screen und Polfilter werden innere Spannungen in diesem Schauglas durch Doppelbrechung sichtbar:



    Bis jetzt bin ich ein glühender Verfechter der These "Rohling so spannungsfrei wie möglich".
    Ich bin aber auch neugierig, und deshalb werde ich versuchen, dieses Teil in einen sphärischen Spiegel mit ca. f/6 zu verwandeln.
    Sphärisch deshalb, weil man dann mit Foucault einen Nulltest machen kann und mögliche Abweichungen von der Sphäre einfach und genau messen kann.
    Den Ablauf dieser Aktion werde ich hier dokumentieren.


    Erste erwähnenswerte Erkentnisse gibt es auch schon:
    Nach Ausbaggern der Kurve mit Diamantschleiftopf und anschließendem Grobschliff mit einem Tool aus einer Granitplatte, Feinschliff mit den Körnungen 120, 180, 240 und 400 habe ich nach dem Feinschliff mit Microgrit 9my einen Kratzer entdeckt, ca. 2cm lang und ca. 3cm vom Rand entfernt, beiderseits scharf begrenzt.
    Das Erstaunliche an diesem Kratzer ist die Entwicklung, die er über Nacht genommen hat. Am 4.4.06 war er nur ein 2cm langer Kratzer, am Morgen des 5.4.06 war er ca. 4cm lang und es hatten sich an einigen Stellen beiderseits des Kratzers Abplatzungen gebildet:



    Innerhalb der nächsten 36 Stunden hat der Kratzer sich nicht mehr weiter verändert, deshalb habe ich heute noch mal 20 Chargen 320er Karbo geschliffen und der Kratzer samt Abplatzungen ist jetzt wieder weg.
    Weiteres demnächst,


    viele Grüße,


    Ulli

    Hi Ulli,
    aus einem ähnlichen Material ("getempertes Hartglas", total verspannt) habe ich erfolgreich einen 172mm f/7 geschliffen. Nach Fertigstellung betrug die Genauigkeit 1/12 lambda wavefront. Das war letztes Jahr im Februar. Ggf. könnte ich die Messung wiederholen.


    Viele Grüße,
    Stefan

    Hallo,


    kleines Update zum Status Quo:


    Den Feinschliff habe ich nach K1200 ohne weitere Kratzer oder andere Probleme beendet.
    Beim Gießen der Pechhaut hab ich sicherheitshalber mal eine Schutzbrille aufgesetzt (wie auch beim Grobschliff), hat aber alles problemlos funktioniert.
    Mittlerweile ist der Spiegel halb auspoliert und verhält sich beim Polieren völlig normal.


    (==>) Stefan:
    Die Ergebnisse der Wiederholung Deiner Messungen würden mich auf jeden Fall interessieren.


    (==>) Kalle:
    Die Befürchtungen hatte ich auch, hat bis jetzt aber gut gegangen.
    Ist auch nicht dieses Pyran, vielleicht gibts da Unterschiede.


    Viele Grüße,


    Ulli

    Hi Ulli,


    das geht ja wie das Bretzlebacken. Lass Dir Zeit! Sonst bist Du gleich wider fertig, scharrst mit den Füßen und suchst Dir schon wieder ein neues Projekt!
    Das geht ins Geld - also - schön langsam [;)]


    Im Ernst: ich bin neugierig, wie sich das weiterentwickelt. Wenn ich an den armen Rüdiger denke, bin ich eher skeptisch. Aber man weis ja nie! Es soll ja auch ab und zu positive Überaschungen geben!


    Viele Grüße


    Achim


    p.s. Gibt es auch große (>20"), dünne, günstige Schaugläser ?? [:D]

    Hallo miteinander,


    (==>)Achim: ich bin selbst erstaunt wie schnell es vorwärts geht. Im Vergleich zu Pyrex und Borofloat läßt sich dieses Schauglas deutlich schneller polieren.


    Ich habe heute Abend noch mal 1h poliert und danach die ersten Aufnahmen mit 7 Linien/mm Ronchigitter und Messerschneide gemacht:


    Ronchigitter:



    Foulcault:


    Das geht schon gut Richtung Sphäre.
    Der Spiegel ist jetzt nach ca. 2,5h reiner Polierzeit zu ca. 75-80% auspoliert. Ich werde jetzt verstärkt Richtung Sphäre arbeiten und bald auch mal ein Interferogramm machen.
    Richtig interessant wirds, wenn die Messungen dann bei unterschiedlichen Temperaturen gemacht werden.


    Viele Grüße,


    Ulli

    hallo


    irgendwie sind bei Ronchi die Linenabstände unten etwas breiter wie oben, das wäre eigentlich Asti, jetzt ein Jing und Jang sehen zu wollen im Foucaultbild ist dann auch keine Kunst mehr.


    könnte es sein das deine Kamera über der Lichquelle sitzt und der seitliche Abstand die da schon Asti reinbringt?


    sonst siehts aber noch viel zu gut aus fpür so grausig Glas


    Gruß Frank

    Hallo Frank,


    es ist kein Slitless Tester. Der seitliche Abstand zwischen Schneide/Gitter war ca. 15mm und ungefähr gleiche Höhe.
    Der Spiegel war allerdings nicht temperaturangepaßt, mit dem bloßen Auge waren an der Schneide zeitweise auch deutlich wabernde Warmluftschlieren zu sehen.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">sonst siehts aber noch viel zu gut aus für so grausig Glas<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ja, das sehe ich genauso.
    Auch wenn es noch zu früh ist irgendetwas zu bewerten, bin ich erstaunt wie gutmütig sich das Teil bis jetzt verhält. Damit habe ich nach der Episode mit dem wachsenden Kratzer nicht gerechnet.


    Gruß Ulli

    Hallo


    ist aber in beiden Bildern ein hauch Asti zu sehen das ist doch im Foucault eher großflächig die Schlieren doch eigentlich eher feiner.
    Du wirst doch nicht jetzt schon Asti haben? Okulartest würde Aufschluß bringen, oder mal ohne Seeing, wäre ja auch interessant ob der Fehler schon jetzt da ist um Rückschlüsse zu ziehen wo er herkommt?


    Gruß Frank

    Hallo Leute!
    Um das Experiment von Ulli auch von der theoretischen Seite zu ergänzen,
    schiene es mir sinnvoll, wenn man die Temperaturabhängigkeit des E-Moduls
    von Glas im Bereich von -20°C bis 30°C kennen würde. Bei meiner Suche
    bin ich nur auf eine Arbeit über die Glaskeramik Macor gestoßen.
    http://scitation.aip.org/getpd…&idtype=cvips&prog=normal
    Hier ist eine kleine Änderung des E-Moduls im genannten Temperaturbereich
    erkennbar (64.3GPa auf 64.0GPa), die bei verspannten Spiegeln zu einer
    temperaturabhängigen Form führen könnte.
    Hat vielleicht jemand von Euch Literatur, wo so eine Kurve für Glas angegeben
    wird?
    M.f.G.,
    Robert

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RobertS</i>
    <br />Hat vielleicht jemand von Euch Literatur, wo so eine Kurve für Glas angegeben wird?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Robert,


    für Zerodur steht die Kurve im Datenblatt,
    ca. 89.8 GPa bei -20°C
    ca. 90.3 GPa bei +30°C


    Gruss
    Michael

    Danke Michael!
    Bei Zerodur nimmt das E-Modul mit der Temperatur also zu und nicht ab.
    Könnte mit der anormalen Ausdehnung zusammenhängen.
    Was meine obige Vermutung betrifft, dass ein temperaturabhängiges
    E-Modul bei verspannten Spiegeln eine Formänderung hervorrufen kann,
    so hab ich nach erneuter Überlegung wieder Zweifel.
    Was denkst Du, Formänderung oder nur Maßstabsänderung?
    M.f.G.,
    Robert

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RobertS</i>
    <br />Was denkst Du, Formänderung oder nur Maßstabsänderung?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Robert,


    ich denke es hängt davon ab ob der E-modul als konstant angenommen werden kann oder nicht. Dazu habe ich noch eine interessante Literaturstelle gefunden in "Werkstoff Glas" von Klaus Kühne, Seite 178:


    "Auch das Glas ist keinesfalls ein ideal elastischer Körper und die Gleichgewichtseinstellung erfolgt in Abhängigkeit von der Temperatur in mehr oder weniger langen Zeiträumen (elastische Nachwirkungserscheinung). Ebenso wie die Grösse der elastischen Nachwirkungszeiten temperaturabhängig ist, ist es auch der Elastizitätsmodul der Gläser. So weisen schnell abgekühlte Gläser einen niedrigeren E-Modul auf als gut gekühlte."


    Gruss
    Michael

    Hallo beisammen,


    kurzes Update zum Status:


    Das Schauglas ist mittlerweile auspoliert und auf dem Weg zur Sphäre:



    Auf dem Weg hierhin habe ich zwischenzeitlich ca. 15h an dem Ding poliert und dabei auch Zonenfehler produziert, wie ich sie so auch von spannungsarmen Rohlingen kenne. Ziemlich hartnäckig war ein Loch in der Mitte, das aber dann doch klein bei gegeben hat.
    Insgesamt reagiert das Teil nicht anders als ein spannungsarmer Rohlinge auf die entsprechende Strichführung.
    Weniger erfreulich ist ein Kratzer und wie sich dieser dann weiterentwickelt hat:



    Der Bereich zwischen den Filzstiftmarkierungen ist ca. 14mm lang und zeigt die gleichen, seitlichen Abplatzungen wie schon der Kratzer beim Feinschliff, allerdings ist die räumliche Ausdehnung kleiner und der Kratzer wesentlich feiner, die Proportionen ähneln sich aber.
    Hat jemand Erfahrungen/ Bilder von ähnlichen Kratzern bei unverspannten Rohlingen? Ein Vergleich wäre interessant.


    Grüße,


    Ulli

    Hallo Ulli,
    Dein Versuch erinnert mich an einen meiner ersten Spiegelschleifversuche in der Jugendzeit. Da hatte ich ebenfalls ein Schauglas ca. 150 mm D. bearbeitet. Das hat nicht funktioniert. Heute kann ich nicht mehr sagen warum. Damals war ich war der Meinung es habe an den inneren Spannungen gelegen.


    Zu Deinem Foucault- Bild: Da fällt mir deutliches "Gewölk", also Rauheit auf. Vielleicht kannst Du davon mal ein Phasenkontrastbild machen. Danach könnte man den RMS- Wert der Rauheit abschätzen. Irgendwo hab ich mal aufgeschnappt, dass sich bei der Bedampfung verspannter Substate wegen der damit verbundenen unvermeidbaren thermischen Belastung die Oberfläche bleibend verändern kann. Daher wäre es sinnvoll den Versuch bis zum Belegen fortzuführen.


    Zur Kratzer- Feinstruktur bei unverspannten Substraten hab ich leider auch nichts.

    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: Kurt</i>
    <br />Irgendwo hab ich mal aufgeschnappt, dass sich bei der Bedampfung verspannter Substate wegen der damit verbundenen unvermeidbaren thermischen Belastung die Oberfläche bleibend verändern kann. Daher wäre es sinnvoll den Versuch bis zum Belegen fortzuführen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo,


    ich würde vorschlagen schon vor dem Belegen einen Temperaturversuch zu machen:
    Interferometrische Messung vorher, Temperaturzyklus 20°C --&gt; 100°C --&gt; 20°C, interferometrische Messung danach.
    Wenn sich nichts verändert hat, dann den Versuch mit 150°C wiederholen.


    Gruss
    Michael

    Hallo Kurt und Michael,


    (==&gt;)Kurt:
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zu Deinem Foucault- Bild: Da fällt mir deutliches "Gewölk", also Rauheit auf<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Das Foucaultbild ist nach ca. 2,5h Polierzeit aufgenommen, mittlerweile sieht der Spiegel deutlich glatter aus. Das mit dem Phasenkontrasttest ist eine gute Idee, das werde ich auf jeden Fall probieren.
    Für den Fall das ich´s nicht hinkriege kenne ich jemanden, der es hinkriegt und nicht weit von mir entfernt wohnt...[:D][:D].
    Ob ich den Spiegel letztendlich aluminisieren lasse, hängt davon ab ob ich
    1.) eine wirklich saubere Sphäre hineinbekomme und
    2.) diese über einen gewissen Zeitraum stabil bleibt.


    (==&gt;)Michael:



    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ich würde vorschlagen schon vor dem Belegen einen Temperaturversuch zu machen:
    Interferometrische Messung vorher, Temperaturzyklus 20°C --&gt; 100°C --&gt; 20°C, interferometrische Messung danach.
    Wenn sich nichts verändert hat, dann den Versuch mit 150°C wiederholen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Gute Idee, so etwas in der Art werde ich auf jeden Fall machen.


    (==&gt;)Alle:
    weitere konstruktive Vorschläge für "Sonderbehandlungen" und Prüfungen sind ausdrücklich erwünscht!


    Grüße,


    Ulli

    Hallo zusammen,
    zum Thema thermische Belastung beim verdampfen fällt mir folgendes ein:
    - zum Einen ist sie arg vom Abstand Verdampferschiffchen- Spiegel abhängig. Da man im Interesse einer möglichst homogenen Bedampfung einen großen Abstand wählen wird, sollte sie sich in Grenzen halten.


    - Es kommt auch immer drauf an, welches Material verdampft wird. Silizium erfordert z.B. sehr hohe Temeraturen (und Heizströme von über 150 Ampere); entsprechend heiß ist Si-Dampf. Alu ist in der Beziehung gutmütiger, da reichen schon 20-30 Ampere.


    Nichts desto Trotz werde ich meine verspannte Scherbe (die schon über ein Jahr auf dem Regal liegt) vorund nach dem Bedampfen messen.


    Viele Grüße,
    Stefan

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: StefanSLS</i>
    <br /> zum Einen ist sie arg vom Abstand Verdampferschiffchen- Spiegel abhängig. Da man im Interesse einer möglichst homogenen Bedampfung einen großen Abstand wählen wird, sollte sie sich in Grenzen halten.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Stefan,


    die thermische Belastung des Spiegels beim eigentlichen Bedampfungs-Vorgang ist völlig vernachlässigbar. Die Masse und Wärmekapazität des verdampften Materials ist viel zu klein, und die Dauer der Bedampfung liegt ja nur im Bereich weniger Sekunden bis Minuten.
    Kritisch ist es aber, wenn der gesamte Kessel schon lange vor der Bedampfung beheizt wird, wie es gerne gemacht wird um den Wasserdampf von der Kesselwand zu lösen ("Ausheizen der Vakuum-Apparatur").
    Es ist auch möglich dass der Spiegel vorher absichtlich aufgeheizt wird, weil dann die Alu-Schicht besser hält.
    Die Frage ob der Spiegel im kalten oder im heissen Zustand bedampft wird kann nur derjenige beantworten der die Bedampfung durchführt. Sicher weiss ich nur, dass bei der Sternwarte Hamburg-Bergedorf der Spiegel im kalten Zustand bedampft wird.


    Gruss
    Michael

    Hallo Michael,
    ausheizen würd ich die Apparatur erst dann, wenn das Vakuum arg schlecht ist.


    Lustig, bzgl. der Haltbarkeit gedampfter Aluschichten habe ich gehört, dass kalte Substrate vorteilhaft sind. Ist das genaue Gegenteil von dem, was du sagst.


    Viele Grüße,
    Stefan

    Hallo Stefan,


    &gt; ausheizen würd ich die Apparatur erst dann, wenn das Vakuum arg schlecht ist.


    Mit Heizung geht's schneller, und Zeit ist Geld.


    &gt; Lustig, bzgl. der Haltbarkeit gedampfter Aluschichten habe ich gehört, dass kalte Substrate vorteilhaft sind. Ist das genaue Gegenteil von dem, was du sagst.


    Weisst du noch wo du das gehört oder gelesen hast?


    Gruss
    Michael

    Hallo,


    es kommt auch auf die Art der Beschichtung an. Bei Befort wurde mir mal gesagt, das die 88% Beschichtung bei normaler Raumtemperatur, die 94% und alle dielektrischen Beschichtungen jedoch bei höheren Temperaturen (teilweise bis 200°C) gemacht werden.


    Grüße,


    Ulli

    hallo,
    Wir (Wilhelm Foerster Sternwarte) heizen die Spiegel nicht an, das Alu wird einfach verdampft und schlägt sich dann auf dem kalten Spiegel nieder. Dabei kommt es zu keiner wesentlichen erhitzung. Bevor wir einen Spiegel bedampfen wird er allerdings mit Ionen beschossen um die Oberfläche von allem zu reinigen was da noch ist, dabei könnte es zu einer leichten Erwärmung um ein paar Grad kommen, aber sicher nicht über 30 Grad.
    Dabei will ich nochmal darauf hinweisen das jeden Mittwoch um 1830 Uhr der legendäre Spiegelschleifkurs an der Wilhelm Foerster Sternwarte in Berlin stattfindet wo jeder der was zum Spiegelschleifen zu erzählen hat, willkommen ist. Noch besser wenn er gerade ein Projekt mitbringt welches wir nach allen Regeln der Kunst begutachten können [:)][:)]
    Grüße Martin

    Hallo Miteinander,


    nach dem bisherigen Wissensstand ist es wohl nicht ganz auszuschließen, dass sich die Verspannungen nach thermischen Belastungen verändern könnten. Mein Vorschlag: Spiegel nur mit Spiegelfläche kurzzeitig in heißes Wasser oder Öl tauchen.


    Gruß Kurt

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