Ein 12” Spiegel wird parabolisiert

Hallo Horia!
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">- Interferometrie ist schwer: Man braucht eine extrem stabile Umgebung, sonst flattert der Spiegel von Messung zu Messung mit astigmatischen Ohren herum. Und man braucht Erfahrung, um gute von schlechten Messungen unterscheiden zu können.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
In dem Fall wäre also eine "optische Bank" im ersten Stock eines leicht zur Vibration neigenden Gebäudes nicht besonders empfehlenswert, so wie ich das zwischen den Zeilen herauslese?
Viele Grüsse
Gerhard
post skriptum: Ein alter Weinkeller mit Lehmerde als Boden wäre da eher empfehlenswert?

Hallo Horia,
dann hätte ich bei dem nicht zu hundert Prozent stabilem Boden doch auch Chancen bei 1/50s ? Wollte ich eigentlich nur wissen.
Viele Grüsse
Gerhard
(Den Weinkeller incl. Wein gibt es wirklich, nur ist der 85km weit vom Polierort entfernt! )

<b>Der Spiegel vor dem Interferometer</b>

Nach der freundlichen Vorrede von Horia kann ich gleich zur Sache kommen.

Der Spiegel wurde also in meinem „Messbunker“ vor dem Bath- Interferometer aufgebaut. Nach ca. 2 h Wartezeit zeigte die Oberflächentemperatur des Spiegels praktisch das gleiche Temperaturniveau wie eine Borofloat- Referenzscheibe, die schon seit gestern in unmittelbarer Nähe der Spiegelhalterung lagerte. Man muss übrigens bei der Temperaturmessung über IR- Strahlung pingelig darauf achten dass das Thermometer nicht der zufällig den Reflex eines wärmeren Körpern „sieht“. Das wurde z. B. recht deutlich als Horia zufällig in ca. 1 m Abstand frontal vor dem Spiegel stand. Verspiegelte Flächen kann man übrigens mit dem Strahlungsthermometer praktisch gar nicht messen.

Wie üblich wurden 4 Interferogramme in Spiegelpos. 0° und anschließend nach Drehung der Spiegels um 90 ° vier weitere Inteferogramme aufgenommen. Da sich dummerweise eines der Interferogramme nicht in den Rechner einlesen ließ erfolgte die anschließende Auswertung mit je 3 Interferogrammen je Spiegelposition. Vor den Einlesen wurden die Interferogramme der 90°- Position genau um 90° zurückgedreht. Durch diesen nicht mehr ganz neuen Trick wird potenzieller Prüfstandsasti sicher unterdrückt.

Nach dem Einlesen und der Auswertung mit „openFringe“ hat man nun insgesamt 6 Zernike- Datensätze. Diese können ebenfalls mit „openFrimge“ gemittelt werden können.

Hier die verwendeten Inteferogramme in 40% ihrer nat. Größe:

<b>Bild 1</b>

<b>Bild 2 </b>

Openfringe bietet die Möglichkeit der FFT-Auswertung. Dazu müssen die Inteferogramme nur mit 5 Punkten umrandet werden. Neben der FFT Auswertung erhält man parallel die Zernike- Datensätze ohne die Interferogrammastreifen irgendwie markieren zu müssen. Das beschleunigt natürlich die Auswertung ungemein. Für die FFT Auswertung an sich braucht man besonders saubere Interferogramme mit relativ hoher Streifendichte. Obige Beispiele sind dafür nicht gut genug, aber die so gewonnenen Zernike- Datensätze sind voll brauchbar. Ich hab mir die Mühe gemacht und obige Interferogramme zusätzlich mit der üblichen Streifenmarkierung eingelesen. Die laufen alle im Autotrace- Modus, so dass der zeitliche Mehraufwand gegenüber der FFT Einlesung nicht besonders dramatisch ist. Das nächste Bild zeigt bereits die Endergebnisse nach beiden Einleseverfahren.

<b>Bild 3 </b>

Tendenziell sind die Strehlzahlen nach der FFT Einlesung einen Tick geringer als nach der üblichen Streifeneinlesung. Das hab ich auch schon bei anderen Prüflingen so erlebt.

Nach obigen Auswertung liegt die Strehlzahl des Spiegels bei S= 0,98. Damit wird hohe Qualität gemäß Horias Foucault- Auswertung voll betätigt. Bei meiner Auswertung wurde lediglich wie „branchenüblich“ Koma abgezogen.

Bevor man anfängt über Restfehler zu philosophieren schaue man sich bitte den Kontourplot zu obigen S = 0,977 an:

<b>Bild 4</b>

Der PtV- Wert beträgt hier ca. 1/7 lambda Wellenfront. Dabei liegt der tiefste Punkt in der Mitte des Spiegels. Das mittige „Loch“ ist ca. 1/20 lambda wave tief und wird praktisch im Schatten des FS verschwinden.

Des weiteren könnte man den Spiegel einen Hauch von Asti zuordnen. Stur nach Wellenfrontanalyse (alle Zernikes außer die für Asti desaktiviert) sähe das so aus:

<b>Bild 5 </b>

Das wäre ca. PtV 1/20 lambda wave Asti. Ein derart geringer Fehler wäre völlig belanglos für die Abbildungsqualität des Spiegels. Im schlimmsten Fall könnte dieser Wert auch höher sein, wenn man annimmt dass bei der Mittelung von hier 6 Interferogrammen die Luftschlieren rein zufällig den potenziellen Spiegelasti kompensiert hätten. Als nächstes sieht man dazu die zu den einzelnen Interferogrammen zugehörigen 3D- Wellenfrontbilder:

<b>Bild 6</b>

Die Einzelbilder zeigen dagegen jeweils anderen irregulären Asti. Nach meiner Einschätzung ist danach kein typischer Spiegelasti erkennbar.

Interessant ist auch der Effekt der zweifellos vorhandenen Störungen durch Luftschlieren auf die sphärische Korrektur des Spiegels. Dazu wurden ausschließlich die 7 „Sphericals“ in openFringe aktiviert.

<b>Bild 7 </b>

Ganz offensichtlich stören exakt die selben Luftschieren die SA nur relativ wenig.

Erfahrungsgemäß gibt es in meinem sowie ähnlichen Prüfräumen immer dann störende Luftschlieren, wenn die Raumbegrenzungen witterungsbedingt deutliche Temperaturunterschiede aufweisen. Das ist derzeit nach Beginn der Heizperiode gegeben. Während obiger Messserie lagen die Temperaturen der Außenwände um 2 - 3° niedriger die der Innenwände. Wenn man unter diesen Bedingungen Restfehler der in obigen Bildern dargestellten Größenordnung gesichert nachweisen wollte muss man erheblichen Aufwand zur Unterdrückung von Luftschlieren im der Prüfstrecke betreiben. Ein ausführlich beschriebenes Beispiel ist in dem RR- Bericht dokumentiert:

http://marty-atm.de/RoundRobin/Kurt Schreckling/RBericht2.html
In diesem Bericht findet man auch einen Vergleich fotogr. Foucault- Auswertung vs. Interferometer.

Gruß Kurt

Hallo Kurt,
Danke für den informativen Bericht.
Seit einiger Zeit gehöre ich auch zu den Interferometrieanhängern. Insbesondere die fft-Methode hat die Auswertung so weit vereinfacht, dass bessere und aussagekräftigere Informationen zur Spiegelkurve in kürzerer Zeit als mit Foucaultauswertung gewonnen werden können.

Die thermischen Bedingungen sind auch aus meiner Erfahrung das A und O jeder Messung. Mein Messraum bietet mir hier nicht besonders gute Bedingungen, da z. B. zur Messung meiner Yolo-Toroide mit R=6.7m durch drei Räume gemessen werden muss. Ich bin darauf angewiesen, mindestens 4 Interferogramme zu mitteln, um schlüssige Resultate zu erhalten. Zum Trost: Foucaultmessungen zeigen die gleichen Probleme in diesem Raum, Zonen kommen und verschwinden von Geisterhand....

Zu deiner Auswertung: Mir fällt auf, dass der Rand des Spiegels bei Auswertung mit Streifenmethode oder fft ziemlich unterschiedlich dargestellt wird. Natürlich handelt es sich hier nur um vielleicht 40 Nanometer Wellenfront. Der Grund kann nicht in der Thermik liegen, da für beide Auswertungen die gleichen Interferogramme verwendet wurden. Es muss also an der Auswertungsmethode liegen. Wo legst Du bei fft die Spiegelbegrenzung (5 Punkte)? Auf den Rand oder innerhalb des Randes? Weiter bin ich mir nicht sicher, ob die fft-Methode mit Streifen direkt am Rand viel anfangen kann. Beispiel Bild 1 Interferogramm rechts oben, Streifen bei ca. 10 Uhr: Zeigt die fft-Auswertung hier keine Anomalie? Oder Bild 2, erstes Interferogramm, 5 Uhr? Wie weit zum Rand setzt Du bei der Streifenauswertung die Punkte?

Bei der Darstellung der Raumthermik Bild 6 fällt auf, dass alle 6 Bilder grob in zwei Gruppen gleicher Form eingeteilt werden können. Bei einer Gruppe änlicher Form hängt der Rechte Rand (3 Uhr), bei der anderen Gruppe ist er erhoben. Interessanterweise ist die Darstellung des restlichen Randes jeweils auch ähnlich. Die einzelnen Fehler sind erheblich, z. T. über L/4 (Darstellung Schwarz, ich nehme mal an, du hast den Massstab so eingestellt[:)]). Da jeder Gruppe drei Interferogramme zugehören, gleichen sich die Fehler aus. Das kann Zufall sein! Ich finde es sehr schwierig, die Thermik korrekt herauszumitteln.

Grund meines hartnäckigen Bemühens, den Rand richtig einschätzen zu können sind meine Yolo-Toroide. Bei der Bearbeitung dieser Spiegel wird die Pechhaut nicht gedreht (genauer: Nur um exakt 180 Grad), da der Spiegel in x und y-Richtung unterschiedliche Radien hat. Beim Polieren kann es vorkommen, dass in eine Richtung zufällig oder bewusst zur Radienänderung längere Striche gemacht werden. Dadurch tritt zumindest bei meinen Stücken oft der Fall ein, dass der Rand z. B. an vier Orten hängt, und dazwischen kräftig hochsteht. Auch eine Dreiteilung kommt vor oder unregelmässigere Formen, z. B. bei unglücklichem Anwenden von lokalem Druck. Um diese Fehler zu korrigieren muss ich natürlich hundertprozentig sicher sein, dass ich Glasfehler und nicht Thermik, Bildfehler, Auswertfehler oder Schönheitsfehler messe. [xx(]
Grüsse
Max
Max

Ein freundliches Hallo in die Runde,

und zunächst einen zweiten Glückwunsch an Horia zu diesem Spiegel, der sich auch durch interferometrische Messungen nicht aus der Form bringen läßt [:)]
Und ein Dankeschön an Kurt, der diesen Vergleich möglich gemacht hat!

Offenbar zeichnet sich langsam ein Schema ab, wie am besten mit Openfringe umzugehen ist. Vieles kann ich so bestätigen wie zB:

- FTT und Streifenauswertung nehmen sich nichts, ich mach nur noch FFT weil bei 60 Streifen und mehr ist's nicht zumutbar noch was einzuzeichnen.
-Viele Streifen sind gut! Solange sie sauber sind.
- kurze Belichtungszeiten sind sehr wichtig, ich gehe nicht unter 1/250s, meist 1/500s bis 1/1000s
- die konische Konstante bzw die sphärische Korrektur ist extrem stabil in der Auswertung
- der Rand ist durch Luftschlieren (und Auswertetoleranzen?) nicht so stabil. Eigentlich logisch, weil Schlieren am Rand nicht ausfokusiert werden können.
-Asti ist ebenfalls nicht sehr stabil
- die Zernikedarstellung ist unverzichtbar, wenn es darum geht einige Terme zur besseren Übersicht auszuknipsen (zB Unterscheidung in lokale/weiträumige Fehler, reinen Asti quantifizieren) Das geht bei der Wavefrontdarstellung nicht!
- die reine FFT Wavefront Auswertung ist *wesentlich* detailierter und bei großen Spiegeln ein absolutes muss. Hier glättet die Zernikeauswertung viel zu sehr.

Dazu ein Beispiel (21" f/3.7), zuerst die Zernike Darstelllung, danach die FTT Wavefront Darstellung (geglättet bis 361 Terme). Das ist alles aus *einer* gemittelten Auswertung entstanden, aus der Wavefrontdarstellung lässt sich immer die Zernike-Darstellung gewinnen, umgekehrt gehts nicht.

Also: Einkringeln, FFT, Compute Surface, Zernike Smoothing (361), abspeichern.

Ich finde den Detailgehalt der FFT Wavefront Auswertung einfach fantastisch! Damit kann man echt was anfangen, besonders wenn man am Rand rumpolieren muss. Da hat die Zernike-Darstellung mit den ca 30 Termen arge Rand-Probleme. In Wirklichkeit stehen nur die letzten 2-4mm nach oben ab.

Man ist zB versucht manche Erhebungen in der oberen Darstellung mit einem entsprechenden Tool etwas einzuebnen. Das ist aber keine gute Idee. So eine Idee hatte ich Anfangs bei einer breiten Zone, das waren aber in Wirklichkeit zwei schmale, danach waren diese Zonen weg, aber dazwischen ein schmaler, tiefer Graben!

Aber das wichtigste für den Rand ist der richtige Fokus, die Streifen sollen den Rand etwa senkrecht treffen, bzw am Rand gerade sein. Bei Kurt's Igrammen liegt der Fokus ca in der 80% Zone.
Weiterhin muss das Igramm penibel mit den 5 Punkten eingekreist werden, dazu die Zoomfunktion benutzen. Der echte Rand liegt ein klitzekleines Stück innerhalb der Streifen, diese "wölben" sich wegen der Beugung etwas darüber.
Steve Koehler(?) hatte dazu in der Yahoo-Group
http://tech.groups.yahoo.com/group/interferometry/ eine Fehlerauswertung gemacht, ich finde es nur gerade nicht.

Viele Grüße
Kai

Detail rechter Rand:

Hallo Horia,

ich habe mich neu hier im Forum registriert und mit Interesse Deinen Bericht gelesen.
Glückwunsch zu Deinem Meisterwerk.
Zur Zeit kämpfe ich mit der Parabolisierung eines 16 Zoll Spiegels.

Mich interessiert der Aufbau des motorisierten Drehtisches.
Gibt es dazu eine Bauanleitung?

Die Zambuto-Methode will ich dann auch mal versuchen.
Gibt es ausser den hier genannten weitere Links, die die Methode erläutern?

Hoffe nun, dass der Post klappt.

CS

Hallo Horia,

war ein paar Tage unterwegs, daher erst jetzt meine Reaktion.
Besten Dank für die Infos. Damit komme ich super klar.
Das mit der angetriebenen Rolle ist eine gute Idee.

Habe mich in der "Mirror-Group" mal angemeldet.
Deine Beschreibung von der Methode ist ja auch sehr gut.

CS