Beiträge von mkoch im Thema „Amateur-Sub-Apertur-Interferometer (ASAI)“

mkoch · 30. März 2013

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Wenn du meinst: "Der Begriff "Streulicht" ist in diesem Zusammenhang eigentlich völlig überflüssig." dann hätte ich nichts dagegen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

ja, so war's gemeint.

Gruß
Michael

mkoch · 30. März 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
... oder festlegen, wo die Grenze ist, wo das Streulicht beginnt.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Der Begriff "Streulicht" ist eigentlich völlig überflüssig. Die Strehl-Zahl gibt an, wieviel Licht im Beugungsscheibchen ankommt, bezogen auf das theoretisch mögliche Maximum. Damit ist doch schon alles gesagt. Man könnte den Wert (100% - Strehl) als Streulicht bezeichnen, aber wozu soll das gut sein?

Gruß
Michael

mkoch · 27. März 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
aber der Spiegelrand ist so etwas wie eine Kante. Und dort entsteht Beugung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Nein, dieser vereinfachten Darstellung möchte ich widersprechen. Die Beugungseffekte entstehen durch die phasenrichtige Aufsummierung aller Lichtstrahlen die in der Bildebene ankommen. Einfacher kann ich es leider nicht erklären.

Gruß
Michael

mkoch · 27. März 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Kanten sind so etwas wie Grenzen und da entsteht immer Beugung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Diese Formulierung gefällt mir überhaupt nicht, aber mir fällt auch keine andere (anschauliche) Erklärung dafür ein wie Beugung entsteht.
Ein Beispiel: Wir wissen, dass eine Fangspiegel-Spinne Beugungseffekte verursacht, die um so stärker werden je dicker die Streben sind. Aber: Die Länge der beiden Kanten ist in beiden Fällen gleich, egal ob die Strebe schmal oder breit ist. Was gegen die Erklärung spricht, dass die Beugung von den Kanten verursacht wird.

Gruß
Michael

mkoch · 15. März 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Insbesondere möchte ich beobachten, ob es nicht vorkommt, dass äussere Beugungsringe heller sind als innere, wenn man den Strahlengang stört.
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Theoretisch könnte man durch geeignete Oberflächen-Fehler des Spiegels fast jede beliebige Lichtverteilung in der Bildebene erzeugen. Man kann die äusseren Beugungsringe heller als die inneren machen, man kann Doppel- oder Mehrfachsterne erzeugen, ja man kann sogar die Mitte des Beugungsscheibchens völlig dunkel machen und die gesamte Energie in die Beugungsstrukturen leiten (1).
Nur eins kann man leider nicht machen: Strukturen erzeugen, die deutlich kleiner als das Beugungsscheibchen sind.

Von dieser theoretischen Bemerkung abgesehen weiss ich allerdings gar nicht mehr so richtig worum es in dieser Diskussion eigentlich geht.

(1) Gedankenexperiment: Angenommen, der Spiegel hat einen "digitalen" Oberflächenfehler, der entweder 0 oder lambda/4 ist (d.h. 0 oder lambda/2 in der Wellenfront). Betrachten wir und nun die Oberfläche des Spiegels aus Pixeln zusammengesetzt, mit dem Koordinaten-Ursprung in der Mitte des Spiegels. Wenn das Pixel (x,y) den Oberflächen-Fehler 0 hat, dann soll das Pixel (-x,-y) den Fehler lambda/4 haben, und umgekehrt. Bei diesem Spiegel muss die Mitte des Beugungsscheibchens absolut dunkel sein, weil wir für jedes Pixel-Paar destruktive Interferenz haben.

Gruß
Michael

mkoch · 24. Februar 2013

Hallo Kurt,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Kurt
Könnte man dessen hohe Auflösung auf eine Sub- Apertute von ca. 50 mm konzentrieren? Bei 1000x1000 Bildpunkten wäre man damit nämlich bei 0,05 mm Auflösung[8D]. Das schafft das ASAI derzeit noch nicht.
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Die Phasecam 6000 ist ein Twyman-Green Interferometer mit einem parallelen Strahlenbündel mit 8.9mm Durchmesser am Ausgang. Es spricht nichts dagegen damit direkt die Spiegeloberfläche zu messen, wobei sich eine Auflösung von 8.9µm pro Pixel ergeben würde. Man könnte zwar den Strahl vorher auf 50mm aufweiten, aber mit dem Nachteil dass die Fehler des Strahlaufweiters mitgemessen werden. Bei 50mm Durchmesser wird die Streifendichte am Rand viel zu hoch werden, weil du ja einen gekrümmten Spiegel gegen eine Planfläche messen würdest.

Gruß
Michael

mkoch · 24. Februar 2013

Hallo Roger,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: RogerZi
Verstehe ich dies richtig: mit dem ASAI wird die Differenz zwischen Spiegel (mit Krümmung) zu einer Planfläche gemessen? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Richtig.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: RogerZi
Damit wird der Anteil der "Krümmung" (Differenz Radius Spiegel zu Planfläche) abgezogen?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Die Krümmung entspricht dem Zernike-Koeffizienten Z3, und er muss abgezogen werden.

Gruß
Michael

mkoch · 22. Februar 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Das Beugungsscheibchen dient in seiner geometrischen Ausdehnung nur als Limit für falsche Strahlen. Wo die Strahlen des Hundekuchenspiegelchen (2cm Grösse) aber nach der Reflexion landen, kann man mit Strahlenoptik erklären ...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Mal angenommen, du hast einen Spiegel mit 20cm Durchmesser und verwendest dessen Beugungsscheibchen als Maßstab, ob nun das Licht des 2cm Spiegelchens in dieses Beugungsscheibchen reinfällt oder nicht. Dabei muss man aber bedenken, dass das 2cm Spiegelchen ein 10 mal grösseres Beugungsscheibchen erzeugt, d.h. der Auftreffpunkt auf dem Spiegel kann gar nicht so genau bestimmt werden.

Wenn das 2cm Spiegelchen die linke Flanke eines kleinen Berges darstellt, dann gibt es etwas weiter rechts auch ein 2cm Spiegelchen das die rechte Flanke des Berges darstellt. Die (relativ großen) Beugungsscheibchen beider Spiegelchen überlagern sich und das Maximum liegt genau in der Mitte.

Gruß
Michael

mkoch · 21. Februar 2013

Hallo,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">4) Dient das Sonnenblumenöl um einen Spalt zu erzeugen? Geht das auch mit Luft oder Wasser?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Wenn man das dünne Glas-Plättchen ohne Trägerglas verwenden würde, dann würde man ein Gemisch aus drei Interferenz-Mustern sehen:
1. Interferenz zwischen Spiegel und Plättchen-Unterseite
2. Interferenz zwischen Spiegel und Plättchen-Oberseite
3. Interferenz zwischen Plättchen-Unterseite und Plättchen-Oberseite
Diese Überlagerung von drei Mustern wäre nicht auswertbar.
Wenn die Plättchen-Oberseite mit Öl an die Unterseite des Trägerglases angeheftet wird, dann wird an dieser Stelle kein Licht mehr reflektiert und zwei störende Muster verschwinden.
Die Oberseite des Trägerglases stört nicht, weil sie vergütet ist.

Eigentlich bräuchte man für diesen Test nur ein Glasplättchen, mit unbeschichteter Unterseite und vergüteter Oberseite. Weil sowas aber nicht handelsüblich ist, behilft man sich mit dem zusammengesetzten Prüfglas.

Gruß
Michael

mkoch · 20. Februar 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Aber der entsprechende Strehlwert wäre völlig anders, weil beim grossen Spiegel die Beugungsscheibe um den Faktor 10 kleiner wäre.
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Der Strehlwert hat nichts mit dem Durchmesser des Beugungsscheibchens zu tun. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem RMS Wert und dem Strehlwert.
Nehmen wir mal an dass beide Spiegel (ein kleiner und ein großer) pro Flächeneinheit die gleiche Mißhandlung durch "Zwirn-Rillen" erfahren haben. Also auf jedem Quadratzentimeter befindet sich eine 1 cm lange Rille, und alle Rillen sind gleich breit und gleich tief. Dann haben beide Spiegel den gleichen RMS Wert und den gleichen Strehl.

Gruß
Michael

mkoch · 14. Februar 2013

Hallo Emil,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
- den Muschelbruch bei Bild 4 : Der verschlechtert sicher den RMS-Wert ganz ein wenig. Wird aber auch berücksichtigt, dass die Grenze der Muschel, der Uebergang vom Spiegel zum Nicht-Spiegel Streulicht erzeugt? Ein perfekter Spiegel erzeugt ja durch Beugung am Rand immer Streulicht,aber trotzdem hat er den besten RMS-Wert. Die Muschel erhöht die Länge der Grenze. Das wird aber nicht erfasst bei deiner Messung. Oder weiss ich da einfach zu wenig über open fringe?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Das ist richtig. Wenn die Apertur nicht rein kreisförmig ist, dann entstehen in der Bildebene zusätzliche Beugungsstrukturen, die bei der Auswertung des Interferogramms nicht berücksichtigt werden.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Emil Nietlispach
Das Zygo-Protokoll war fantastisch, ...
Später habe ich dann den Spiegel mit dem Foucault betrachtet. Alles klar, Kante total kaputt. Der interferometrisch ermittelte Wert hat das aber nicht gezeigt.
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Es genügt eben nicht, dass das Interferometer von einer renommierten Firma hergestellt wurde. Der Bediener muss auch richtig damit umgehen können. Es gibt zahllose Möglichkeiten wie man eine interferometrische Messung -- beabsichtigt oder unbeabsichtigt -- so beeinflussen kann, dass ein besseres oder schlechteres Ergebnis herauskommt.
Zum Beispiel kann man bei der Zygo Software einstellen, dass nur die zentralen 95% des Durchmessers ausgewertet werden. Und schon ist der abgesunkene Rand verschwunden. Diese Funktion ist nicht grundsätzlich schlecht, denn es gibt durchaus sinnvolle Anwendungen dafür. Wenn z.B. bei einer Optik nur der zentrale Bereich verwendet werden soll, dann macht es keinen Sinn bis zum Rand zu messen. Der Bediener muss eben wissen, wann er diese Funktion verwenden darf, und wann nicht.

Gruß
Michael

mkoch · 13. Februar 2013

Hallo Kai,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: fraxinus
Was schafft Phase-Shift mit 1000x1000pix in Bezug auf den Durchmesser D?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Wenn die Kamera 1000 x 1000 Pixel hat, dann bekommst du bei Phase-Shift Interferometrie 1000 x 1000 exakte Messwerte für den Laufzeit-Unterschied bzw. die Höhe. Vorausgesetzt du hast das Interferometer richtig auf das Testobjekt fokussiert.

Gruß
Michael

mkoch · 13. Februar 2013

Hallo Kai,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: fraxinus
Die Auflösung liegt bei mittlerweile bei 2600x2600, ...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Das ist die Auflösung der Kamera bzw. des Interferogramms. Die Auflösung der Oberflächen-Topografie ist kleiner, weil bei der Auswertung eines statischen Interferogramms eine Tiefpass-Filterung gemacht wird. Das hängt von der Streifen-Dichte ab, die du nicht beliebig hoch machen kannst.
Bei Phase-Shift Interferometrie ist kein Tiefpass erforderlich (kann man aber zusätzlich machen um das Rauschen zu unterdrücken bzw. um die Oberfläche glatter aussehen zu lassen).

Gruß
Michael

mkoch · 12. Februar 2013

Hallo Kai,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: fraxinus
Da wir keine Phase-Shift-Interferomater haben, welche Genauigkeit würdest zu einer Mittelung von normalen Igrammen zutrauen?
Kann man von der Wurzel(N) Regel ausgehen?
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Dazu kann ich nicht viel sagen, weil ich so gut wie nie statische Interferogramme auswerte. Grundsätzlich sollte die Wurzel(N) Regel immer dann gelten, wenn keine systematischen Fehler in den Interferogrammen drinstecken (wie z.B. Teststand-Fehler, zeitlich unveränderliche Luftschichtung, Off-Axis-Fehler...)

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: fraxinus
Wie weit kommt man mit Phase-Shift?
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Bei Phase-Shift Interferometrie wird die Genauigkeit im Wesentlichen durch die verwendete Referenz bzw. deren Kalibrierung bestimmt. Wenn der Lichtweg zwischen Referenz und Prüfling lang ist, dann kommen noch Fehler aufgrund von Luftschlieren hinzu. Wenn es kein exakter Null-Test ist, dann kommen noch Re-Tracing Fehler hinzu, die schwierig abzuschätzen sind.
Auch bei Phase-Shift Interferometrie mittelt man viele Messungen, wenn es genau werden soll. Das ist nur ein Mausklick, und dann läuft das alles automatisch ab. 10, 20 oder 50 Mittelungen, noch mehr bringt nicht viel.
Der große Vorteil bei Phase-Shift Interferometrie besteht darin, dass man völlig unabhängig von der Anzahl der Interferenzstreifen immer die volle laterale Auflösung hat, nur noch begrenzt durch die Pixelanzahl der Kamera, Standard ist zur Zeit 1k x 1k.

Gruß
Michael

mkoch · 12. Februar 2013

Hallo Kurt,

ich halte deinen Bericht für unverantwortlich [:)]
Wie sollen denn die Profis ihre teuren Messgeräte (*) verkaufen, wenn du hier zeigst dass man mit einfachsten Mitteln zum gleichen Ergebnis kommen kann?
(*) http://www.4dtechnology.com/products/NanoCamSq.php

Gruß
Michael