Beiträge von Kurt im Thema „Vermessung eines TAL 150/1200 Hauptspiegels“

Kurt · 5. März 2011

Hallo Miteinander,

Die Fortsetzung zur näherungsweisen Rauheitsmessung ist in Arbeit. Da ich absolut nicht dagegen habe wenn noch andere sich damit vergnügen wollen hier einige Infos:

(==>) Christian (Deneb)

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">mal wieder ein erstklassiger Test eines Spiegels mit vielen Hintergrundinformationen. Ich finds immer wieder hochspannend, wie du so schöne Interferogramme hinbekommst. Verwendest du eigentlich ein Pinhole und wenn ja, kannst du von der Anordung mal ein Bild einstellen?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Vielen Dank für die Blumen. Mit den I-grammen ist es eigentlich ganz einfach. Man braucht ein Interferometer mit klinisch- mikroskopisch sauberen und kratzerfreien Glasoberflächen.

Bild 19

Hier benutze ich einen grünen Laserpointer ohne Kollimationslinse, aber selbstverständlich mit IR- Sperrfilter. Die Strahlbündelbegrenzung geschieht mit einer Blende 1,5 mm D. Der Abstand zwischen Blende- Laser beträgt ca. 300 mm. Das Polfilter bringt eine sichtbare Kontrastverbesserung der Streifen und damit verbunden weniger ausgeprägte Artefakte. Ich hab auch den Versuch mit einem ca. 100 my großem Pinhole im Laserausgang gemacht. Das brachte aber keine weitere Verbesserung.

(==>) Klaus,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Insbesondere, wenn man Kurts Hobby-Keller schon mal gesehen hat!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Die Streifenbilder sind aber in meinem Büro entstanden[8D]

(==>) Kai,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Bin gespannt wie Du die Furchen gezogen hast...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Ganz einfach; man nehme Klarlack der sich mit Nitroverdünnung mischen lässt und streiche oder tupfe diese Mischung mittels Wattestäbchen oder feinem Pinsel auf. Ich hab eine Verdünnung von ca. 1: 30 verwendet.

(==>) Franjo,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Alte Petze...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Der Klaus darf das ausnahmsweise.

(==>) Klarinetto,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">... Na Kurt, jetzt hammer zwar heute mittag Hähnchen zusammen gegessen,aber über die 10.89 Prozent doch nicht gesprochen.

...Man sieht, es gab noch andere wichtige Dinge zu besprechen, (Festfahren eines Lada Nivas im Schlamm zB) aber lassen wir das hier, tut nichts zu Sache...
:))<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Jaaa, ich hatte aber immer das Gefühl da war noch was...

Zuletzt noch ein Bild welches die Brauchbarkeit des synth. Sterntests verdeutlicht.

Bild 20

Wer schon mal versucht hat möglichst artefaktfreie Sterntestbilder zu fotografiern weiß wohl wie mühselig das ist. Meine Beispiel ist da nicht besonders sauber zeigt aber dass die größeren Rauheitsstrukturen gemäß Bild 16 sowohl auf den fotografierten als auch dem synthetisierten ähnliche Spuren hinterlassen. Diese sind generell aber nur ein Indiz für Rauheit und ersetzen keine Quantifizierung.

Gruß Kurt

Kurt · 27. Februar 2011

Hi Klarinetto,

grüß Dich altes Haus. Hab lange nix mehr von Dir gehört.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">....Lassen wir es mal 10,89 Prozent weniger sein...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
DAS müssen wir noch ausdikutieren, aber nicht hier und jetzt. Hermerather Mühle wäre mir als Tagungsort angenehm. Mach mal einen Terminvorschlag per Telefon oder Mail. Sonst kommt womöglich noch wer außer uns[:D]

Gruß Kurt

Kurt · 27. Februar 2011

Hallo Christian,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich finde es wirklich schade, dass du die von mir gestartete Diskussion aus Astronomie.de hier verlinkt hast und den Test des TAL-Spiegels durchgeführt hast, ohne mir mal kurz eine Info zu geben. Ich hätte mich wirklich sehr für den Test interessiert, musste aber leider per Zufall davon erfahren...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

sorry dass ich Dir kein Telegramm dazu geschickt habe[:I] Aber Du hast bisher nichts vesäumt außer vielleicht das lesen der "Vorgeschichte" ganz zu Anfang dieses Threads. Da steht nämlich warum es mir technisch nicht möglich ist den Bericht in dieser Form im astrononie.de zu platzieren.

Zu Klarheit für alle Mitleser: Der hier vorgestellte Spiegel gehört nicht Dir, lieber Christian!

Falls ich Dir sonst irgendwie etwas schuldig bin dann schreib mir eine PN. Das hätte nämlich aller Wahrscheinlichkeit nach genau so wie der Rest Deines Postings mit der Sache die ich hier präsentiere nichts zu tun.

Gruß Kurt

Kurt · 27. Februar 2011

Hallo Roland, liebe Mitleser,

noch mal
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Ich bin sehr gespannt, was da noch alles von dir kommt...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
...ich auch[8D]! Nachdem es mir gelungen ist fast beliebig strukturierte Rauheit an opt. Flächen zu erzeugen hab ich mir das nachfolgene Auswerteschema zwecks Abschätzung der Wirkung mit einen Beispiel ausgedacht. Das möchte ich an einem Beispiel verdeutlichen. Der Prüfling ist hier eine 120 mm f/5,5- Sphäre, also noch ziemlich ähnlich wie der oben vorgestellte TAL- HS.

Bevor ich mir die Mühe mache alles ganz genau zu erklären wüsste ich gerne ob das auf allgemeines Interesse stößt. Hier erst einmal das Beispiel:

1.Identifikation von Rauheit mittels Lyot und/oder Foucault- Test

Bild 14

Dieses Bild ist keine Simulation sondern das Lyot- Foto der echt verunstaltetem Oberfläche des Prüflings.

2.Interferometrische Erfassung mit mehreren Interferogrammen zwecks „Verfütterung“ an FFT-openFringe.

Bild 15

3. Auswertung und Quantifizierung der Rauheit nach dem bereits in Bild 9 vorgestellten (A-B)- Verfahren

Bild 16

Für diese Demo wurden nur 4 I-Gramme ausgewertet. Man kann daraus ableiten dass denkbare Rauheit des TAL - Spiegels nach der Mittelung von 16 I- Grammen mit Sicherheit aufgefallen wäre.

4.Spezielle Auswertungen

4.1 MTF

Bild 17

4.2 Synthetischer Sterntest

Bild 18

Gruß Kurt

Kurt · 26. Februar 2011

Hallo Roland,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Was ich meinte, war die Simulation eines deutlich kräftigeren und einigermaßen regelmäßigen Musters (von Microripple bis hin zu bösartigem Hundekuchen) und dessen Auswirkungen...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

genau daran arbeite ich ja gerade. Das Hauptproblem: ich finde keine Prüflinge die wirklich schlimme irreguläre Fehler haben. Simulieren kann man zwar vieles, aber so etwas in echt zu prüfen wäre schon überzeugender...

Gruß Kurt

Kurt · 26. Februar 2011

Hallo Roland,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">hast du den Spiegel noch bei dir, bzw. gibt es davon zufällig ein aussagekräftiges Foucault-Testbild aus dem Krümmungsmittelpunkt?...

nee hab ich leider nicht, kann Dir aber einige zur Auswahl am hand der Interferometerdaten simulieren:

Bild 12

So, jetzt sag mal nur mithilfe dieser Bildchen kräftig aus wie gut denn der Spiegel ist.[}:)][;)] Ich kann das nämlich nicht[:I]

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mein hauptsächliches Interesse gilt aber einer rein subjektiven Abschätzung der "Rauhigkeit" eines vorhandenen (nicht selbst geschliffenen) 10"-Spiegels im Vergleich mit der obigen Foucault-Simulation. Kann man (regelmäßige) Strukturen von definierbarer Größe und ihre Auswirkung auf Strehl und Foucaultbild irgendwie simulieren?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Mein Interesse geht in die gleiche Richtung. Man kann die Wirkung der Rauheit sogar weninger subjekiv sonden ganz konkret nach “Rezept“ beurteilen. Das hab ich mit den obigen Bilden 9, 10 und 11 doch versucht. Danach liegt die Rauheit des Spiegels im Bereich RMS <0,007 Wellenlängen. Dummerweise liegt das am „falschen“ Ende der Skala. Wenn, wie hier sehr wahrscheinlich praktisch nix da ist dann ist das das weniger überzeugend nachzuweisen als wenn der Spiegel wirklich grausslich rau wäre. Aber dazu kommt bald noch etwas in einem neuen Thema.

Gruß Kurt

Kurt · 26. Februar 2011

Hallo Christian,<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Christian_P
 Ich vermisse eine Angabe über die Herkunft des oben getesteten Tal Spiegels(Nr... Jahr...). Es wäre sehr nützlich, wenn man den ausführlich getesteten Tal Spiegel irgendwie einordnen könnte, sodass man sich ein noch besseres Bild machen kann, in welcher Beziehung andere Tal Spiegel zu diesem Test stehen. So nützt mir persönlich dieser Test wenig, denn ich bin gezwungen einfach mal alles zu glauben, was dort oben steht. Das der Spiegel einen Stehl von 0.80 hat, ist nichts Neues, und ebenso wenig, dass er sehr glatt ist. Es wäre zu wünschen gewesen, dass du Fotos des getesteten Spiegels gezeigt hättest und vielleicht ein reelles Foucault-Testbild, denn so hätte der Leser einen besseren Bezug zu diesem Test gehabt. Da ich davon ausgehen muss, dass man einen solchen Test auch komplett simulieren kann, ist der Test, so wie er oben steht, trotz deiner investierten Liebesmühe ohne großen Nutzen.

MFG
Christian
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

mir ging es nicht darum die Daten zu einem ganz speziellem Spiegel zweifelsfrei darzustellen, sondern eher darum die Möglichkeiten der modernen Testverfahrens sprich Interferometrie + FFT- Auswertesofrware "openFringe" beispielhaft zu demonstrieren.

Übrigens kann man auch Foucault- Bilder genau wie Fotos beliebiger Objekte mitsamt Sertien Nr. nach Herzemslust rauf und runter manipulieren. Aber vielleicht meldet sich der Eigentümer des Spiegels bei dir und erzählt dir was du hier vermmisst[:D]. Der ist jedenfalls mit meinen Bemühungen voll zufrieden.

Gruß Kurt

Kurt · 23. Februar 2011

Hallo Freunde,

vielen Dank für die Loblieder auf meine Arbeit[:)].

Die interferometrische Vermessung eines relativ kleinen und dazu noch nahezu sphärischen Spiegels ist ja nicht sooo schwierig. Das macht es wahrscheinlich leichter um Einsteiger in “openFringe“ zu motivieren.

Eine spezielleAnwendung der bereits von Kai und Gert erwähnten Option „ A-B“ möchte ich an hand der bereits präsentierten Daten vorexerzieren. Kai sagte:

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zu der sehr "seltsamen" Strehl-Übereinstimmung der offensichtlich "rauen" und "glatten" Auswertungen:
Das ist mir ebenfalls aufgefallen. Die Erklärung ist, dass der Strehl vermutlich aus dem RMS berechnet wurde (ich werde Dale Eason danach fragen). Dem RMS ist es egal wie die Oberfläche in entsprechenden PV-Grenzen "gestaltet" wird. Mit anderen Worten, es ist egal ob ich zwei Zonen oder 2000 Zonen in Lambda/10 PV in den Spiegel poliere!
(Das scheint übrigens auch der Grund für den seltsamen Rauigkeits-Hokus-Pokus des Testers aus Nordbayern zu sein, es juckt den Strehl eben nicht die Bohne, und das *kann* nicht sein...)
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Angenommen die Differenz der Wellenfronten A= (FFT, Low Pass Filter off) – B= (Zernike Smoothing) sei die poteziell grausslich bis fürchterlich wütsame Rauheit. Dann kann man doch einfach A-B darstellen und schauen wie was dabei herauskommt. Dazu hab ich die bereits im Bild 8 verwendeten Daten weiter bearbeitet.

Bild 9

Die gemittelte FFT Wellenfront zeigt deutlich so ewas wie Rauheit. Diese hat aber nach dem Teilbild A- B nur

RMS = 0,007 Wellenlängen.

Umgerechnet in Strehl wären das 0,998. Das enspricht dem von Schroeder in „Telecope Optics“ Kap. 11.1 erläuterten „MTF degradatin factor“, zu deutsch Minderungsfaktor der Kontrastübertragungsfunktion.

Der PtV Wert, abzulesen auf der eingeblendeten Farbskale liegt bei

ca 0.02 Wellenlängen.

Ob diese Rauheit tatsächlich der Spiegelfläche zuzuordnen ist oder aber nur durch die Artefake in den I-grammen induziert wird sei einmal dahingestellt. Man kann aber mit guten Gewissen annehmen dass ein derart geringer Betrag an Rauheit nicht ausreicht um irgendwie den Kontrast merklich zu mindern. Das sagt zunindest die MTF.

Bild 10

Weiterhin kann man nachweisen dass die hier sichtbare Rauheit mit der Anzahl der Mittelungen reduziert wird.

Bild 11

Das ist in diesem Falle ganz klar ein Indiz für die Dominanz von artefakbedingter Rauheit. Ob sich dahinter noch echte Rauheit verbirgt ist in Anbetracht von RMS 0,007 Wl. nicht mehr von Belang. Man würde sie aber mit der FFT Analysis finden, falls ähnlich oder gar stärker ausgeprägt als die durch Artefakte bedingte Rauheit. Das hab ich schon mal demonstriert, siehe Bild 10 bis Bild 14 in

http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=94361

Gruß Kurt

Kurt · 22. Februar 2011

Hallo Gert,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Darf ich vorschlagen bei Openfringe die LowPass Filterung zu verwenden? ...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

ja natürlich, das würde ich gerne tun. Aber wer sagt mir welcher Wert der Low Pass Einstellung der richtige ist? In meinem Beispiel nach Bild 4 ergibt sich zwischen "Low Pass off" und "Zernike Smoothing Order 10." eine Strehldifferenz von weniger als 0,01. Bei der MTF und beim synth. Star Test (Bild 7) sieht man ebenfalls mit "Low Pass off" so gut wie keinen Unterschied zu "Zernike Smoothing...."
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Dale Eason schreibt in seiner Hilfe zu OF...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Bisher ist es mir nicht gelungen diese Hilfe herunterzuladen. Was muß man dafür anstellen[:I]? Vielen Dank im Voraus für entsprechende Tipps.

Gruß Kurt

Kurt · 21. Februar 2011

Vorgeschichte

Nach der Diskussion in
http://forum.astronomie.de/php…on_Hauptspiege#Post785555

ist ein derartiger Spiegel bei mir gelandet. Der Eigentümer hat mir ausdrücklich gestattet die Messergebnisse zu veröffentlichen. Der Fairnis halber wollte ich diesen Beitrag auch in astronomie.de einstellen. Beim Versuch selbiges zu tun stand ich vor dem Problem wenn man mehr als 3 Bilder einstellen will und keine eigene Homepage pflegen möchte. Da ich einfach keine Lust dazu habe mich mit derartigem zu belasten kommt der Beitrag eben hier heraus.

1. Prüfling
Hauptspiegel aus Duran o. ä.
Dicke ca. 30 mm
nutzbarer Spiegeldurchmesser 149 mm
Krümmungsradius 2388 mm

2. Messgerät und Messaufbau
Bath Interferometer mit grünen Laserpointer ergibt die
Messwellenlänge 532 nm.

Prüfung aus dem Krümmungsmittelpunkt (RoC = Radius of Curvature)

Prüfraum: Bürozimmer mit Fußbodenheizung bei annähernd konstant 21°C

3. Auswertesoftware

"openFringe“ Version 12.0, bevorzugt Nutzung im FFT- Analysis Modus

4. Durchführung und Ergebnisse
4.1 Minderung der Messfehler durch Wiederholmessungen

Dazu ist es sinnvoll jeweils mehrere Interferogramme in mindestens 2 um 90° gedrehten Positionen des Prüflings aufzunehmen und auszuwerten. Die in der gedrehte Position aufgenommenen I- Gramme werden vor der Auswertung um 90°zurückgedreht. Bei der Mittelung der Datensätze aus allen I-Grammen werden zufällige Fehler durch praktisch unvermeidbare Luftschlieren in der Prüfstrecke sowie der öfters vorkommende Prüfstandsasti weitgehend unterdrückt.

Bild 1

zeigt die für die folgende Auswertung verwendeten I-Gramme. Die relativ hohe Streifenanzahl ist bei der Auswertung im FFT- Modus vorteilhaft. Die dünnen Kreise bei 20% des Durchmessers kennzeichnen die entsprechende Obstruktion.

4.2 Ergebnisse

Bild 2

zeigt die zugehörigen nicht geglätteten FFT- Wellenfrontbilder (LW Pass Filter off).

Das Loch in der Mitte ist durch die o. a. Obstruktion vorgegeben.
Die relative Höhendifferenz d. h. die Abweichung von der Idealform wird durch die Färbung symbolisiert. Blau kennzeichnet damit hinterereilende Bereiche der Wellenfront, rot bedeutet voreilend. Die max. Differenzen liegen bei ca. 1/2 Wellenlänge.

Nach dem Farbeindruck zu urteilen ist die Wellenfront im Bereich um die Mitte und am Rande voreilend. Das ist ein Zeichen für sphärische Aberration.

Die offensichtliche Rauheit ist einmal durch die endlich dichte Streifenlage sowie die nicht ganz perfekte Helligkeitsverteilung entlang der Streifen verursacht.

Bild 3 

zeigt die mit der Option „Zernike Smoothing Order 10. “ geglätteten Wellenfronten. Bei Order 10 wird die Wellenfront durch 256 Zernike Terms modelliert. Bei der üblichen Streifenauswertung werden max. nur 49 Zernikes verwendet. Somit kann die „Order 10“ Option mehr Details darstellen.

Man findet die sphärische Aberration bestätigt. Aber der äußerste Rand scheint wiederum etwas nach unten gebogen d.h. hier eilt die Wellenfront etwas weniger voraus als in der Mitte.

Noch sicherer werden die Befunde wenn man die jeweiligen Wellenfrontbilder mittelt, wie in

Bild 4

dargestellt.

Nach Auswertung im FFT Modus beträgt die
Strehlzahl = 0,852

Nach „Zernike Smoothing“ liegt man bei
Strehlzahl = 0,858.

Diese geringe Differenz ist im Rahmen der möglichen Messgenauigkeit und aus praktischer Sicht ohne Belang.

Die sphärische Aberration (hier Unterkorrektur) wird in beiden Fällen mit CC = -0.266 bzw. -0.255 bestätigt. Ideal korrigiert müsste die CC = -1 für einen Parabolspiegel herauskommen. Der Spiegel ist also real viel näher an einer Sphäre als an einem Paraboloid.

4.3 Quantifizierung der Haupt- Restfehler durch Wellenfrontanalyse

Bild 5

Wie bei Hauptspiegeln für Newtons üblich kann der in der Messung möglich Komafehler ignoriert werden. D.h. die Koma Zernikes der Grundordnung werden desaktiviert.

Bei Aktivierung von „Sphericals only“ werden nur die Zernikes für sphärische Aberration, hier bis zur 6. Ordnung aktiviert. Die Strehlzahl ändert sich dadurch von 0,858 auf 0,878. Damit ist dies der bestimmende Restfehler.

Weniger bedeutsam und eher messtechnisch von Interesse ist die Frage ob denn der Restfehler Asti als real oder zufällig durch Luftschlieren verursacht angesehen werden kann.

Bild 6

zeigt dazu die einzelnen allein auf Asti reduzierten Wellenfrontbilder.

Da in allen Fällen Asti mit annähernd gleicher Ausrichtung erkennbar ist muss man diesen dem Spiegel zuordnen. Der Betrag liegt aber in der Größenordnung< 0,1 Lambda PtV Wellenfrontfehler. Das ist klein genug um bei der praktischen Anwendung des Teleskops nicht zu stören.

4.4 Synthetischer Sterntest und Kontrastübertragungsfunktion
Diese Daten sind in den Grafiken

Bild 7

dargestellt. Dazu wurden die jeweiligen Datensätze aus der Interferogrammauswertung programmtechnisch gemittelt.

Danach ist im synth. Sterntest keinerlei Asti zu erkennen. Das wird sich erfahrungsgemäß auch beim Sterntest an Himmel bestätigen.

Der Durchhang der MTF- Kurve als Folge der sphär. Aberration ist größer als der bedingt durch 20% Obstruktion bei sonst perfekter Optik. Das widerlegt unmissverständlich die Auffassung ein nahezu sphärischer 150 mm f/8 Spiegel sei gleich gut wie ein gut parabolisierter Spiegel dieser Größe und Brennweite. Allerdings wird man diesen Qualitätsunterschied nur bei sehr gutem Seeing, hoher Vergrößerung und direktem Vergleich mit einem nahezu perfekt korrigiertem Teleskop gleiche Öffnung und Bauart nutzen können.

4.5 Sonstige Ergebnisse
Spaßeshalber wurde eine Messreihe mit 4 x 4 I-grammen nach Art von Bild 1 durchgeführt. D.h. in den Pos.
0°, 90°, 180° und 270° wurden je 4 I-gramme aufgenommen, zurückgedreht und im FFT- Modus ausgewertet.
Das Ergebnis zeigt

Bild 8

Danach erscheint die artefaktbedingte Rauheit etwas geringer. Die Strehlzahl ist mit 0,852 die gleiche wie nach FFT- Auswertung in Bild 4 dargestellt. Die CC = -0.204 messtechnisch nicht signifikant zu unterscheiden von CC = – 0.266. Rechnerisch lässt sich daraus eine Wellenfrontdifferenz der beiden Auswertungen von 0,014 Wellenlängen ableiten.

4.6.Messfehler
Auf Grund der Streuung der Einzelwerte sowie von Erfahrungen mit ähnlichen Messaufgaben schätze ich die Messunsicherheit für die Strehlzahlen von +/- 0,02.

Gruß Kurt

Edit: Korrektur Tippfehler