FringeXP für Interferometrie aus Krümmungsmittelp.

    Liebe Interferometrieexperten,


    Wer hat schon FringeXP für Interferometrie von Paraboloiden aus dem Krümmungsmittelpunkt, d.h. <b>nicht</b> in Autokollimation durchgeführt? Prinzipiell sollte das Programm ja den Aufbau rechnerisch zum Nulltest machen können. Auf dem Nachbarforum gab es vor einiger Zeit einen längeren Beitrag über das Programm, die meisten Beispiele waren jedoch in Autokollimation entstanden.


    Der Zusammenhang: Ich habe einen 14" f/5 Spiegel mehr oder weniger fertig gestellt. Foucault-Tests ergeben recht reproduzierbar immer wieder dieses Bild



    Die Mitte ist schwierig zu messen, von daher weiss ich nicht wie hoch der zentrale Berg letztendlich wirklich ist. Trotzdem, damit wäre ich ja hochzufrieden [:D]. Sterntest war nicht sehr aussagekräftig, Seeing war gut, aber nicht sehr gut. Ich konnte kaum Details in den defokussierten Bildern sehen. Test der Korrektur war unauffällig, der Fangspiegelschatten mit zusätzlicher 33% Zentralobstruktionsblende kam intra- und extrafokal etwa gleichschnell. Ich liege mit den Foucault-Messungen jedenfalls nicht total daneben.


    Vor zwei Tagen habe ich nun zusammen mit Lutz Bath hier aus der Freiburger Gegend Interferogramme des Spiegels aufgenommen.


    Die Interferogramme entstanden aus dem Krümmungsmittelpunkt mit einem Eigenbau Common Path Bath-Interferometer mit roter Laserdiode (etwa 630 nm Wellenlänge). Die Spiegeldaten sind 3600 mm Krümmungsradius und 353 mm Durchmesser und er soll natürlich paraboloid sein. Beide Messungen entstanden mit leicht veränderter Justierung des Interferometers, aber ohne Veränderung am Spiegel.


    Auswertung mit FringeXP ergab nun für beide Interferogramme recht unterschiedliche Ergebnisse




    Da in dem verwendeten Interferometertyp nicht genau auf der Achse gemessen wird, habe ich Koma und Astigmatismus mal abgeschaltet, Piston, Defocus, und Tilt sowieso.
    Woher können diese doch sehr unterschiedlichen Ergebnisse kommen? Machen wir da irgendetwas falsch?


    Was mir weiterhin aufgefallen ist, ist die Sensitivität der Ergebnisse auf die Eingabewerte für die Parameter. Null-Tests sind ja prinzipiell stabile Tests. Die nachträgliche Nullung des Tests durch das Programm hingegen ist ziemlich instabil. Änderungen der Werte für den Krümmungsradius oder den Spiegeldurchmesser um wenige mm oder der Mess-Wellenlänge um wenige nm haben recht große Auswirkungen auf die Berechnung der Spiegeloberfläche.


    Für mich stellen sich da nun mehrere Fragen:


    1. Warum differieren die Ergebnisse der zwei verschiedenen Fringe-Bildern so erheblich?


    2. Warum differieren die interferometrischen Ergebnisse von den Foucault-Messungen (hängt sicher nicht unwesentlich mit (1.) zusammen)?


    3. Ist die Instabilität der Ergebnisse generell ein Problem bei der Messmethode (ohne Autokollimation oder Kompensation) oder habe nur ich dieses Problem? Wie sind Eure Erfahrungen damit?


    4. Mache ich hier prinzipiell etwas falsch?


    5. Sollte ich den Spiegel einfach einpacken und zu Befort schicken[;)]? Nein, das ist natürlich nicht ernst gemeint. Ich will den Spiegel schon noch mal mit einer vom Foucaulttest unabhängigen Methode testen, am Besten natürlich am Stern (Ende März ist Messiermarathon und bis dahin muss das Ding wieder da sein). Aber ganz unabhängig davon, ob der Spiegel jetzt OK ist oder nicht: Mich interessiert das mit der Interferometrie natürlich ziemlich und es ist nicht wirklich schwer oder teuer, so ein Teil selbst zu bauen (jedenfalls der Typ nach Lutz Bath). Wenn die Analyse von größeren Spiegeln aus dem Krümmungsmittelpunkt (ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Planspiegel oder einer Kompensationslinse) mit Hilfe von FringeXP zuverlässig geht, wäre das eine sehr interessante Sache.


    Viele Fragen! Wer hat das alles schon mal ausprobiert?


    Grüße
    Reiner

    Hallo,


    Raphael meinte vor längerer Zeit in der Diskussion auf a.de, dass solche Streifenauswerteprogramme prinzipielle Probleme mit geschlossenen Fringes haben. Vielleicht könntet ihr versuchen, weniger Streifen einzustellen, sodass es keine Ringe gibt.


    Ciao,
    Roland

    Hi Reiner,
    was ich sehe, auf den I-Grammen sind viel zu viele Streifen drauf, dazu noch sehr rau. Ein Streifenabstand entspricht 1 Lambda Wellenfrontfehler. Um nur annähernd konkurrenzfähig zu Foucault zu werden musst Du mit Sicherheit besser als auf 1/10 Streifenbreite auflösen. Machst Du weniger Streifen, sind diese noch rauer und gestatten deshalb auch keine Steigerung der Präzision. Prinzipbedingt ist der Streifenabstand im kritischen Randbereich besonders eng, d. h. noch schwieriger aufzulösen. Das wird un so ausgeprägter je lichtstärker der Parabolspiegel ist.


    Diser Art von Interferometrie ist ähnlich wie die Prüfung mit einem Probeglas. Selbst bei sauberen Streifen schafft man damit nicht mehr als 1/10 lambda Wellenfront Auflösung, wenn die Streifen annähernd gerade sind.


    Wenn Du einen Nulltest machen willst, dann benutze die Kompensationsmethode aus dem Krümmungsmittelpunkt. Damit hast Du sowohl für Foucault als auch für den Startest eine sehr empfindliche Nullmethode mit besser als lambda/20 wave Auflösung. Hab ich bei meinen, 10" f/6, 12" f/4,8 und beim 16" f/4,7 auch mit Erfolg eingesetzt.


    Gruß Kurt

    Hallo Roland und Kurt,


    Zunächst mal vielen Dank für eure Antworten. Viele Leute, die in sich in diesem Bereich auskennen, wird es wahrscheinlich leider gar nicht geben.


    Das mit den geschlossenen Fringes hatte ich in besagtem Posting gelesen. Mir ist allerdings nicht klar, <i>warum</i> die ein Problem darstellen.


    Das mit dem Streifenabstand ist sehr einleuchtend. Warum kommt man auf so etwas immer erst dann, wenn es einem erklärt wird [:o)]? Die fehlende Reproduzierbarkeit der Messungen liegt damit wohl in der Unsicherheit in der Bestimmung der genauen Streifenlage begründet. Wobei die Abweichungen der "gemessenen" PTV Wellenfrontfehler zwischen den beiden Messungen eher im Bereich von Lambda/2 als von Lambda/10 liegt. Ich bin also noch lange nicht in dem von Dir genannten Grenzbereich. Seufz.


    Wie kann man die Rauigkeit der Streifen verringern? Ist die Rauigkeit der Streifen auf die Rauigkeit der Oberfläche zurückzuführen (das hoffe ich natürlich nicht) oder sind das eher Artefakte des Messaufbaus (ich habe einfach null Erfahrung mit Interferometrie)?


    Grüße
    Reiner

    Quote
    ...oder sind das eher Artefakte des Messaufbaus...

    Hi Reiner,
    mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ja. Normalerweise schafft es ein sorgfältig arbeitender Amateur nicht auf Pech so rau zu polieren als dass man es im Interferogramm wahrnehmen könnte. Schau Dir doch nur mal den Bildbereich außerhalb des Spiegels an. Da sieht man raue Linienstrukturen, die sich in das eigentliche Bild fortsetzen und mit den echten Interferenzstreifen überlagern. Wie man das speziell bei dem von Dir genutzten I- Meter vermeiden kann, weiß ich leider auch nicht.


    Gruß Kurt

    Hallo Rainer


    Rauhe Streifen:
    Wenn Du eh bei Lutz testest dann kann er Dir das sicher gut erklären woher das kommt - hier nur so viel: Liegt am Testaufbau bzw. an der Bildaufnahme und NICHT am Spiegel.


    Unterschiedliche Ergebnisse:
    Die Streifen beim oberen Interferogramm liegen bei etwa 2 Uhr sehr nahe zuammen - genau da erscheint auch in der Graphik ein "Loch" welches beim zweiten Interferogramm nur wesentlich abgeschwächter erscheint. Dies ist sehr verwunderlich und läßt mich vermuten daß ihr da den ein oder anderen Punkt nicht ganz sauber gesetzt habt - ich weiß, ist da sehr schwierig! Die Oberflächenform sieht beim ersten auch etwas komisch aus - ausgesprochen schwierig sowas zu polieren ;) so daß ich der zweiten Auswertung mehr Glauben schenke.


    Unterschied Foucault / Interferogramm:
    Naja, so schön sind die ja nicht zu vergleichen - erstmal nm in Wellenlängen umrechnen - und PV-Werte gibts gar keine zum vergleichen. Das Einzige was bleibt ist der Strehl den man gut vergleichen kann - aber das ist wohl auch keine so tolle Idee. Der Strehlwert einer Foucault-Auswertung wird immer zu etwas besseren Werten tendieren als bei einer Interferometrischen Auswertung. Der Hauptgrund dafür liegt in der Art der Messwererfassung. Bei Foucault nimmt man in der Regel nicht mehr als 20 auf einer Linie liegenden Messpunkte. im Folgenden geht man dann davon aus, daß der Spiegel rotationssymmetrisch ist. Dies ist laut Deinen interferometrischen Auswertungen aber nicht der Fall. FringeXP vetreilt auf der ganzen Spiegelfläche aber recht viele Messpunkte so daß sich eine flächenhafte Messung ergibt. Dies ist in keinster Weise mit Foucault und Zohnenmessung zu vergleichen (bitte nicht falsch verstehen - Foucault ist ein toller Test der auch viele Vorteile hat - aber eben auch den ein oder anderen Schwachpunkt).


    Offene Streifen:
    Geschlossene Ringe mag so eine Streifenauswerte-Software eigentlich gar nicht - drumm heißts ja auch STREIFEN-Auswertung. Dies hat mehrere Gründe die ich glaube ich auch schon mal im Nachbarboard erklärte - zumindest ansatzweise. Daß FringeXP trotzdem geschlossene Kreise verarbeiten kann muß an einer kleinen Trixerei des programmierers liegen was aber durchaus gefährlich sein kann. Ich würde jedem empfehlen nur mit Streifen (offenen Ringen) zu arbeiten wenn das irgendwie möglich ist.


    Viele Grüße
    Raphael

    Hallo Reiner.


    Bei der Messung aus dem Krümmungsmittelpunkt solltest du in die Mitte fokusieren,
    so das die Streifen so stark durchgebogen sind das sie in der Mitte ungefer gleich hoch sind wie am Rand. Dann stellst du die Streifenzahl so ein das sich der unterste nicht ganz schließt, oder wenn dort noch ein Ring ist , so weit das er sich ganz licht öffnet.
    Die Punkte musst du bei den engen Streifenabständen am genauesten setzen, weil dort ist ein kleine Abweichung gleich ein hoher Prozentsatz. Dann wird´s schon besser werden.
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    Wie kann man die Rauigkeit der Streifen verringern? Ist die Rauigkeit der Streifen auf die Rauigkeit der Oberfläche zurückzuführen (das hoffe ich natürlich nicht) oder sind das eher Artefakte des Messaufbaus (ich habe einfach null Erfahrung mit Interferometrie)?
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    Die Rauhigkeit der Streifen kannst du nicht mehr verringern, sie sind Artefakte des Interferometers. Die Laserdiode ist sehr klein und macht aus den kleinsten Teilen und Abweichungen Beugungserscheinungen. Ganz deutlich die drei Punkte im zweiten Interferogramm.
    Daher ist es besser wenn du die Punkte selber setzt und die daraus resultierenden Abweichungen beheben kannst.


    Nun zu den Auswertungen.
    Die zwei Bilder zeigen eine Dreiecksform.
    Frage : Hast du den Spiegel so gelagert oder ist er beim Polieren nie gedreht worden.
    Wenn man das obere Bild so dreht das die zwei Augen unten sind.
    Dann deutet es darauf hin das der Spiegel unten in der Mitte aufgelegt und dann zurück gelehnt wurde. Wobei ihm der Druck von zwei Stützpunkten unten und der Auflage oben übertragen wird.
    Der Spiegel darf nie auf einer Kante aufliegen und muss fast im Gleichgewicht stehen, sonst bekommst du Lagerungsfehler hinein.
    Vielleicht macht das den großen Unterschied der Messungen.
    Ich nehme immer Kartonstücke als Unterlage die nur so schmal sind wie die halbe Spiegeldicke. Der Spiegel steht senkrecht und wird nur noch abgesichert.
    Hoffe das es dir ein wenig weiter hilft.


    Viele Grüße auch an den Erfinder des Interferometers.
    Gruß
    Alois

    Hallo Alois, Kurt und Raphael


    Zunächst noch einmal Danke, dass ihr euch die Mühe gemacht habt die Ergebnisse genau anzuschauen.


    Ich bin zunächst mal erleichtert, dass die sehr "körnige" Struktur der Linien nicht auf die Oberfläche zurückzuführen ist. Es sind über das ganze Bildfeld außerhalb des Spiegels schwache Fringes zu sehen gewesen, die möglicherweise auf Reflexe zurückzuführen sind. Wenn man sich dann die Fringes auf dem Spiegel ganz genau anschaut, sieht man auch, dass die Ausfransungen der Linien einem überlagerten Streifenmuster folgen. Das war mir vorher nicht aufgefallen. Dies liese sich sicher noch optimieren. Aber ich sehe, dass die Aufnahme der Interferogramme und das korrekte Setzen der Punkte ziemlich schwierig ist und man letztendlich doch nicht mehr Genauigkeit erhält als mit Foucault. Wenn man von der Information über die gesamte Fläche mal absieht.


    Die Dreiecks-Struktur in beiden Auswertungen ist natürlich auffallend, wobei sie nicht genau gleich ist in beiden Bildern. Die Interferogramme stehen alle auf dem Kopf. Der Spiegel sitzt auf zwei Klötzchen aus festerem Schaumstoff auf, und lehnt mit der Rückseite mit geringer Kraft auf einem Brett. Außerdem ist er 35 mm dick. Ich weiss nicht, ob sich so starke Deformationen aus der Lagerung ergeben können. Unter Umständen sind es doch wieder nur Artefakte aus der Auswertung. Der Spiegel wurde mit großer Pechhaut poliert auf Teppichunterlage, gedreht habe ich auch permanent. Vielleicht ist es am Wochenende mal klar, dann kann ich das nochmal am Stern überprüfen, ob alles rotationssymmetrisch ist. Die Rockerbox wird dann auch fertiggebaut, so dass das Testen am Stern einfacher wird.


    Für mich war das spannend, mal die Interferometrie kennenzulernen und mir von Lutz das alles zeigen zu lassen. Mir ist jetzt allerdings auch klar, wo Probleme auftauchen können. Vor allem, wenn man das nur "nebenher" macht. Das geht einfach nicht. Von daher werde ich doch lieber beim Foucault-Testen bleiben, vor allem da ich dort so langsam das Gefühl bekomme, ihn etwas zu beherrschen.


    Viele Grüße (die an den "Erfinder" werden auch ausgerichtet)


    Reiner

    Hallo Freunde,
    ich erlaube mir mal eine kleine Fehlerdiskussion bei der Messung eines Paraboloids aus dem Krümmungsmittelpunkt mit dem besagten Interferometer. Eine Sphäre würde in dem Falle gerade Interferenzstreifen liefern.


    Nehmen wir das schöne Beispiel Reiner´s 14“ f/5, näherungsweise im metrischen System Durchmesser = 350mm entsprechend r= 175, 1750 mm Brennweite entsprechend 3500mm Krümmungsradius R. Die größte Abweichung X der Oberfläche zur bestangepassten Sphäre wäre hier:


    X = 1/32 * r^4/R^3
    X = 0,000683 mm


    Dem entspricht eine Wellenfrontdifferenz von
    2*0,000683/0,00067 = 2,04 lambda rot (weil rote Laserdiode)


    Bezogen auf grünes Licht wäre die Wellenfrontdifferenz 0,00067/0,00056*2,04 lamdda = 2,44 lambda.


    Nehmen wir an, man könne die Ist – Streifen tatsächlich reproduzierbar genau auf +/- 1/10 Streifenbreite erfassen, dann macht das eine Unsicherheit von ca. +/- 4%.


    Wie groß die Unsicherheit tatsächlich im Endergebnis Strehl ist, dazu gibt es ein unbestechlich treffliches Mittel: Durchführung einer Messreihe zur Ermittlung der Wiederholgenauigkeit. Die x-malige Auswertung ein und des selben I-Grammes macht nur Sinn, um herauszufinden ob das Programm bzw. die Ist- Dateneingabe bei manueller Auswertung genügend reproduzierbar funktioniert. Man muss schon nacheinander mehrere I-Gramme (mindestens 10, sofern man erstmals mit der Apparatur misst) einstellen und diese dann auswerten. Alles andere ist messtechnische Kaffeesatzleserei. Dann wäre noch das Problem programmtechnischer Abzug von Astigmatismus. Das geht nur dann, wenn ich den Astigmatismus gemäß Versuchsaufbau tatsächlich quantifizieren kann.


    Hier noch etwas zur Alternative Foucault mit Kompensation nach Art von Dall Nulltest:


    Man sieht hier Fehler deutlich kleiner als 1/20 Wellenlänge (Wenn man masochistische Neigungen hat, empfiehlt sich Messung mit blauem Licht). Diese kann man auch ausmessen. Wenn ich einen Fehler mit sagen wir mal mit +/- 20% Unsicherheit erfasse, dann ist das rein rechnerisch eine Unsicherheit von 1/100 lambda wave. Was genau man tatsächlich praktisch erreicht wäre auch wieder durch Wiederholmessung abzusichern. Das ist aber bei den meisten Nutzern von Foucault gängige Routine. Der Riesenvorteil der Nullmethode steckt darin, ich muss nur dort messen, wo ein Fehler sichtbar ist. Man kann damit auch evtl. Astigmatismus des Spiegels recht empfindlich nachweisen und sogar quantifizieren. Das gleiche gilt für die nach anderen Verfahren schwierig zu quantifizierende abgesunkene Kante. Rauhigkeit sieht man damit in einer Auflösung, wie sie von einfachen I- Metern gar nicht erfasst werden kann, ist aber bei Amateur- Poliertechnik ohnehin kein Problem.


    Bleibt noch der Einwand systematischer Fehler höherer Ordnung. Das soll heißen, die Kompensationslinse schafft es nicht unbedingt über den ganzen Durchmesser des Spiegels exakt zu kompensieren. Diesen Fehler kann man ebenfalls mit Foucault mit der typisch hohen Auflösung erfassen ohne besonders viele Zonen messen zu müssen.


    Nun messt mal schön wie Ihr es für richtig haltet[:D].


    Gruß Kurt

    Hallo Kurt,


    Ich hatte zu jeder Interferometer-Einstellung verschiedene Aufnahmen gemacht und die auch getrennt ausgewertet. Die jeweilige Übereinstimmung der Ergebnisse war erheblich besser als zwischen Interferogrammen, die bei unterschiedlichen Interferometer-Einstellung erhalten wurden. Von daher war mir wichtig erst mal letztere Abweichung zu klären.


    Vom Dall-Test weiss ich nur, dass er mit einer Kompensationslinse arbeitet und dass deren Positionierung und Justage wohl recht genau erfolgen muss. Ich werde mich da mal informieren, es gibt da ja einen ausführlichen Beitrag von Dir im Archiv [;)] und dann mal ausprobieren, ob ich damit zurecht komme.


    Viele Grüße
    Reiner

    Quote
    es gibt da ja einen ausführlichen Beitrag von Dir im Archiv und dann mal ausprobieren, ob ich damit zurecht komme.



    Hallo Reiner,
    passt gut! Ich bin gerade dabei meine 10" f/6 Sphäre, die ursprünglich eine Parabel war wieder zu parabolisieren. (Dieser hiphop war notwendig, weil ich eine Referenzsphäre für meinen Planspiegel gebraucht hatte.[:o)]) Deshalb fummle ich gerade wieder am Aufbau für den Dall 0- Test. In den nächsten Tagen werde ich hier die aktuelle Dokumentation bringen.


    Gruß Kurt

    Hallo Reiner,


    ich bin noch am experimentieren mit meinem Aufbau, aber folgendes habe ich bereits bemerkt -- bei meinen Strahlenteiler (wurfel) ist es wichtig, dass der Laserstrahl auf der Seite mit der Reflexionsschicht zuerst auftritt. Sonst sind bereits deutliche Interferenzmuster in der von der Linse aufgeweitete Lichtkegel zu sehen. Sie entstehen vermutlich zwischen der Glas/Kleber-fläche und der Reflexionsschicht bei falscher Orientierung.


    Wie sieht dein Strahlenteiler aus?


    - Gruß, David

    Hallo David,


    Ich habe kein eigenes Interferometer gebaut, sondern zusammen mit Lutz Bath mit dessen Aufbau gemessen. Das Interferometer ist identisch mit dem, das auf Wolfgang Rohrs Seite http://home-t-online.de/home/wolfgang.rohr/interf.htm
    beschrieben und abgebildet ist (wurde auch von ihm gebaut).


    Ich bin mir nicht ganz sicher, ob ich genau verstehe, was Du meinst mit "Seite mit Reflexionsschicht" im Strahlteiler. In Lutz's ursprünglichem, selbstgebauten Interferometer bestand der Strahlteiler aus zwei ölgefügten Prismen, die Flächen waren nicht beschichtet oder sonstwie optimiert, Strahlteilung erfolgt somit lediglich über Brechungsindexwechsel an der Innenfläche. Ich gehe jetzt mal davon aus, dass das im jetzigen Modell immer noch so ist, bin mir aber nicht sicher. Es ist sicher möglich, dass wir Interferenzen schon im Messstrahl von dieser Fügungsschicht bekommen. Ich vermute, dass Du das so gemeint hast, oder?


    Viele Grüße
    Reiner

    Hallo Reiner,


    Stimmt, das habe ich so vermutet. Ich verwende einen Strahlenteiler mit eine Reflexionsschicht auf eine der Prismen, da ist die Orientierung anscheinend wichtig.


    Bei der von dir beschriebene Aufbau wird es wohl keinen Vorzugsrichtung geben.


    Wenn der Erfinder und Hr. Rohr damit gut zurechtkommen, dann wird das so richtig sein.


    Bin auf deine weitere Ergebnisse auf alle Fälle gespannt. Sollte ich mit meinem Aufbau weiterkommen, melde ich mich.


    - Gruß, David

    Hi Stoffie,

    Quote
    auf ganz wundersame Weise ist auch bei Deinem Link der Punkt nach dem "home" verschwunden.
    huh, wie geht _das_ denn? Der Punkt hinter dem ersten "home" verschwindet einfach?
    Grüße: Uwe

    Hallo Stoffie,

    Quote
    es hat höchstwarscheinlich ein Mod oder Admin die Beiträge bearbeitet.
    ich habe eher den Eindruck, die Löschung des Punktes (bzw. dessen Umwandlung in einen Bindestrich) erfolgt bereits während des postings, da schon die Vorschaufunktion die umgewandelte (falsche) url zeigt. Passiert offenbar nur bei Wolfgangs hp, andere t-online hps werden korrekt dargestellt. Keine Ahnung, warum das so ist (Sperre?). Macht ja auch nichts, es klappt auch so:
    http://www.geocities.com/suessenbergerde/bath.htm
    (einfach "Bath-Interferometer" anklicken)


    Grüße: Uwe

    Hi Stoffie und Uwe,


    Ja, der Link geht nicht mehr. Ich habe das auch schon versucht zu editieren, aber das geht nicht, der Punkt wird durch - ersetzt. Automatisch. Mysterien des Computerzeitalters.


    Danke für den Hinweis auf's Stoffie-Board. Ich lese zwar ab und zu dort auch mit, aber nicht regelmäßig. Trotz allem, für mein derzeitiges Projekt verlasse ich mich erstmal nur auf Foucault und Sterntest. Letzter sollte die nächsten Tage ja funktionieren :-).


    Grüße
    Reiner

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