Beiträge von BeatK im Thema „Schliff eines Toroids für Reise Yolo“

Hallo Alle

Als quasi Interferometrie-Novize habe ich bei der Auswertung der Interferogramme meines neuen Toroids in DFTFringe einen Fehler gemacht. Ist etwas peinlich, aber vielleicht für den einen oder anderen Leser auch lehrreich. Immerhin, ich komme trotzdem auf Strehl von 0.98.

Ich habe also in Ellispoid Konfiguration getestet, was dem Test eines sphärischen Spiegels entspricht.

Oben im Bild die PSF, wie ich sie im Fokus mit der CCD Guide Kamera abgebildet habe. Unten die von DFTFringe errechente PSF, flankiert von je einem wenig defokussierten, ebenfalls simulierten Bild. Bin sicher, dass die Auswertung der Interferogramme nun korrekt ist:

Das Protokoll zeigt die Details. Ich habe 15 Igramme gemittelt. Bei diesem „averaging“ muss man achten, die alle Wellenfronten die korrekte Orientierung haben. Bei einem sphärischen Spiegel rechnet das Programm dies nicht zuverlässig. Man muss es manuell machen und sich nicht auf die „Empfehlung“, die automatisch erscheint, verlassen!

Bei der PDI Interferometrie ist es am einfachsten, den Defokus als Orientierung zu verwenden. Man macht alle Igramme entweder intra- und extrafokal. Extrafokal z.B. soll „Defocus“ ein positives Vorzeichen haben. Wenn nicht, muss die Wellenfront invertiert werden.

Ich habe dies so gemacht und einen etwas tieferen Strehlwert erhalten. Ich werde den Spiegel aber so belassen. Die leichte Ueberkorrektur (vgl. SA) werde ich beim Hyperbolisieren des Primäspiegels berücksichtigen und der Trefoil kommt mir zum Glück entgegen! Er wird mir den vom Yolo Design herrührenden Trefoil z.T. kompensieren. Wenn ich das berücksichtige sieht es so aus:

Ich mute mir zu, den Primäspiegel mit Strehl 0.99 herzustellen. Wird ein Yolo geben mit Strehl um 0.96. Fast so gut sie mein Vorzeige-Instrument, aber kleiner und handlicher.

Gruss,danke fürs Verständnis, Beat

Hallo Rainer

Danke für Deinen Kommentar.

Eine mechanische Verspannung bietet von mir aus keine Vorteile. Sie hat Gewicht und das spielt eine Rolle! Es braucht zu Herstellung eine mechanische Werkstatt (Leonard war halt eben Professor in diesem Bereich). Es ergibt sich relevante Mehrarbeit, wenn man bedenkt, dass ein Toroid sich in fast derselben Zeit herstellen lässt wie ein Sphäroid. Bisher habe ich auch von keinem "Verspanner" gehört, der seine Wellenfrontfehler bekannt geben würde...

Die Justage des Yolo (ohne Verspannung) ist beim Beobachten extrem einfach, praktisch und präzise wenn der Zusammenbau des Instrumentes korrekt war.
Der von Dir erwähnten zusätzlichen Freiheitsgrad würde nur stören. Wenn Du Dich davon überzeugen willst, kannst Du bei mir eines der Instrumente für genügend lange Zeit ausleihen.

Gruss! Beat

Hallo Rainer und alle

Ich habe es nicht unterlassen, nochmals einen Toroid Sekundärspiegel zu schleifen und habe Deinen (richtigen) Hinweis erst jetzt verstanden nachdem ich selber darauf gekommen bin.

Die finalen Retuschen lassen sich tatsächlich einfach und erfolgreich realisieren, indem man die Striche nicht nur kreuzweise, sondern auch in andere Richtungen, vornehmlich auch in 45 Grad macht. Wichtig ist, dass man dabei die Orientierung von Mirror und Tool zueinander einhält.
Ich habe die Striche abwechselnd gerade, im Oval und in 8 gemacht und erhalte eine glatte Oberfläche wie bei einem sphärischen Spiegel. All dies verlängert die Zeit der Herstellung nicht.

Zu empfehlen ist, den Spiegel Durchmesser ein paar mm grösser als errechnet zu wählen. Bei mir sind die äussersten 2mm abgesunken, ich weiss nicht warum. Ich kann dies aber ohne Einbussen abdecken. Zu bemerken ist, dass ich das weder mittels PDI Interferometrie eindeutig messe, noch mit WinRoddier. Aber der künstliche Sterntest demonstriert die abgesunkene Kante (wie bei Suiter beschrieben) am Okular ohne Gnade.

Ich ergänze diesen Bericht noch mit meinen Messresultaten im Ellipsoid Test, bei welchem das Toroid (Öffnung 94mm, Radiusdifferenz 125mm bei ROC (kurz) 4112 mm) sich wie eine Sphäre ausmessen lässt.
Die PDI Interferometrie gibt die höchsten Strehl Werte (das „Loch“ im Zentrum und die „angebissenen“ Ränder sind Reflexions-Artefakte):

WinRoddier gibt etwas niedrigere Werte. Meine Vermutung ist, dass WR den Ripple besser reproduziert. Dieser erscheint in „Ordres sup.“ und entspricht bei meinem Spiegel etwa einem Strehlverlust von 0,004 oder lambda/100 rms.
Man kann die Zernike von WR in OpenFringe einlesen, der rechte Bildteil. Der Strehwert ist etwas besser: Da werden wohl die Ordres sup. nicht berücksichtigt und evtl. ist der Rechenalgorithmus nicht exakt gleich.

Am Ende bleibt ein ganz kleiner Tetrafoil Fehler, den ich auch noch hätte auskorrigieren können. Aber bei Strehl von über 0.98 hab ich darauf verzichtet. Er ist knapp erkennbar im Fokus (links, mittels CCD Kamera direkt fotographiert) und errechnet in WinRoddier (rechts). Besser erkennbar in der Wellenfront von WinRoddier, weniger klar in der Wellenfronat von DFTFringe.

Willkommen ist jeder Kommntar. Danke fürs Interesse und Eure Hilfe.

Gruss, Beat

Hallo zusammen

Inzwischen habe ich den 1:8 Reise Yolo mit dem neuen Toroid und dem alten hyperboloiden Primärspiegel wieder zusammengebaut. Mittels Point Diffraction Interferometrie erhalte ich in Autokollimation keine guten Streifen, habe die Schlussprüfung deshalb mit einem grün beleuchteten Pinhole mittels WinRoddier ausgewertet. Dies sind die Daten und die Ergebnisse:

Der Primärspiegel ist etwas unterkorrigiert, der Sekundäspiegel wenig überkorrigiert, was sich konstruktiv ergänzt. Es bleiben erwartungsgemäss hauptsächlich der Tetrafoilfehler und die Oberflächenrauhigkeit des Sekundärspiegels, wie der Vergleich mit der Interferometrie der Einzelspiegel ergibt. Das Ziel Strehl über 0.94 wurde erreicht.

Alle meine Fragen sind noch nicht gelöst: Eine wichtige: Wir gut wird das Toroid bei Verspannung? Ob nicht doch einmal die entsprechenden Besitzer eine Objektivierung versuchen wollen?

Ich habe im Lauf der Arbeit aber einiges gelernt aber auch bestätigt erhalten:
Ein Toroid mit der notwenigen Genauigkeit lässt sich relativ einfach schleifen.
Die Strehlverluste der zwei Spiegel im Yolo addieren sich. Der Primärspiegel kann mit einer Genauigkeit nahe Strehl 1 geschliffen werden, sodass praktisch nur die Fehler des Sekundäspiegels (Toroid) ins Gesamt System eingehen.
Die Einzelspiegel lassen sich einfach und hervorragend mittels Point Diffraction Interferometrie und DFTFringe messen. Damit sind die Fehler des Gesamtsystems einfach berechenbar.

Ich möchte alle Freunde eines Schiefspiegler animieren, ein Yolo Teleskop zu bauen. „It beats hands down…“ bei 150 mm 1:12, bei 130mm 1:10.

Gruss, Beat

Hallo Guntram
Vielen Dank für die Anerkennung. Nicht unerwähnt seien Heri Ziegler, der die Vorzüge des Yolos entdeckt hat, Alois Ortner, der diese Vorzüge objektiviert hat (beide leider verstorben) und Dale Eason, der uns mit DFTFringe ein geniales Programm zur Fehleranalyse zur Verfügung stellt.

Hallo Rainer,
danke für die klärenden Angaben. Nun ist der Tetrafoil Fehler etwa 5 mal grösser als die Oberflächenrauhigkeit. Beide Fehler sind allerdings so klein, dass sie nur theoretischen Wert haben. Wenn die Striche beim Toroid nicht kreuzförmig sind, wird Tetrafoil zunehmen und es werden wohl noch andere Fehler auftreten. Ich habe keine Lust gehabt, dies auszuprobieren, nachdem der Spiegel die gewünschte Genauigkeit aufweist.

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer, danke für das Kompliment!

Ich vermute einen Zusammenhang der Striche (sie müssen möglichst kreuzförmig sein!) mit den Strichspuren und der Vierwelligkeit. Mehr seitliches Ausladen gibt weniger Strichspuren, zentrische Striche weniger Tetrafoil und damit ist wohl ein Kompromiss möglich. Ich werde auch das mal ausprobieren. Wir bewegen uns da aber auf hohem Perfektionsniveau. Bei moderater Oeffnung des Yolo ist das Problem nur "kosmetischer" Art.

Dein Delta verstehe ich wahrscheinlich nicht richtig. Die Radiusdifferenz beim Yolo - Toroid liegt in der Grössenordnung von 10 cm, beim aktuellen 14 cm. Bei einem Parabospiegel von 40 cm 1:4,5 beträgt die longitudinale Aberration (in Analogie) 2,2 cm. Beim Paraboloid gibt es das Problem der orthogonalen Striche nicht.

Mit Gruss,
Beat

Hallo Alle

Habe inzwischen die Grenzen beim Schleifen eines Toroids auszuloten versucht und den alten, nicht optimal geratenen Sekundärspiegel revidiert. Das Endresultat sieht so aus:

Es zeigt sich nun, dass der hauptsächliche Strehlverlust auf „Tetrafoil“ zurückgeführt werden muss. Dieser beträgt 0.025. Er dürfte durch die kreuzweisen Striche bedingt sein. Sichtbar wird er beim Ellipsentest des Toroids bei geringem Defokus am Okular (beachte die 45 Grad Rotation):

Oder in DFTFringe an der Randwelligkeit der Oberfläche:

Der Ronchi Test ist dafür zu wenig empfindich:

Auch bei meiner kurzbrennweitigen Version des Yolos (1:8) wird er kaum eine Rolle spielen bei Strehl von 0,96 und dem inzwischen fertigen Primärspiegel mit Strehl von 0.99. Trotzdem wäre es interessant herauszufinden, wie man polieren muss, damit dieser Fehler nicht auftritt. In der mir zugänglichen Literatur habe ich nichts darüber gefunden. Ich weiss jetzt aber warum ich bei meinen Yolos in AK ein diskret angedeutetes Oktogon in ersten Beugungsring gesehen habe, (nicht am Stern).

Das bekannte Problem der im Vergleich zum sphärischen Spiegel grösseren Oberflächenrauhigkeit habe ich nun doch mittels Foucault sichtbar machen können, nachdem ich nun ein Pinhole von 15 mikron habe, beleuchtet mit einer 3 W grünen LED.

Man sieht quasi eine Abbildung der kreuzweisen Striche, welche auftreten, obwohl die Kanäle der Pechhaut nicht in diese Richtung zeigen. Ob kleinere Facetten besser wären? Wahrscheinlich spielt auch der Druck beim Polieren eine Rolle. Sie führen zu einem Strehlverlust von 0.005, soweit mir das DFTFringe oder WinRoddier rechnen, also zerbreche ich mir den Kopf nicht darüber. Aber auch hier wäre interessant, wie noch besser machen.

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Auch bei mir geht gar nicht alles immer planmässig. Wir haben ja für’s Yolo noch keine Kochbücher.

Planspiegel: für die Kollimation braucht ihn es nicht unbedingt, ist einfach sehr praktisch. Er muss auch nicht „high end“ sein, nicht die volle Oeffnung ausleuchten, habe ich erwähnt. Lichtquelle ist bei mir für diesen Zweck eine rote Laserdiode.

Hyperbel (Primäspiegel): Ist mir beim ersten Yolo auf Anhieb gelungen, aber mit Glück, muss ich sagen. Achtung vor einer abgesunkenen Kante! Der sicherste Weg ist das Hyperbolisieren in Autokollimation im (im Rohbau) aufgebauten Yolo. Dazu braucht es aber einen guten Planspiegel mit mindestens Durchmesser des Yolo Primäspiegels. Ich muss ja neu auch noch einen Primärspiegel fertig polieren. Ich werde jetzt AK am Gesamtsystem erstmals mit WinRoddier und DFTFringe am Primärspiegel allein vergleichen können. Für den Test in AK brauche ich am besten Foucault, am liebsten als Slitless Tester mit der herkömmlichen Lichtquelle. Für DFTFringe eine rote Laserdiode im „lasenden“ Zustand und für WR dieselbe Diode im LED Modus oder eine weisse Glasfaser Punktquelle von Pierro Astro à 9 mikron. Am besten wäre wohl eine Lochblende von Edmund. Ich werde damit auch noch Versuche machen, sobald ich eine habe. Die Punktquelle soll ja theoretisch nicht mehr als den halbe Airy Disk Durchmesser der zu testenden Optik haben. Am Einzelspiegel sind wir da gut dran mit etwa 15 bis 20 mikron. Bei der fertigen Optik je nach F Nummer ist das ja anders.

Spiegelzellen: möglichst einfach und leicht! Einen Flansch braucht es nicht, nur drei Halterungen wie üblich. Drei Stellschrauben und kräftige Federn, damit man keine Konterschrauben braucht. Den Rand decke ich bei Bedarf mit einem ausgeschnittenen ½ mm Sperrholring ab, den man mit einem Zirkel ausschneiden kann, schwarz lackiert.

Tubusseeing: Wenn das Instrument Wärme abstrahlt kann es nicht „austemperieren“. Darum die Alufolie.

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Zu Deiner Frage… Zuerst mal müssen wir zum fertigen Toroid den passenden Primäspiegel rechnen. Zu beachten ist, dass der Sekundärspiegel für die axiale Abbildung nicht ganz ausgeleuchtet werden soll. Zudem möchten wir vielleicht die äussersten mm abdecken, weil da die Aberrationen am grössten sind. Bei meinem aktuellen Design ist etwas schade, dass die Rohlinge nichtmehr 105, sondern 100 mm sind, das hätte besser zum Primärspiegel von 130 mm gepasst. Den Weg am Okularauszug möchten wir möglichst gross haben. Das gibt einen Kompromiss. Ich plane es etwa so:

Für den Bau des Kastens mache ich ein Gerippe, etwa so:

Kann man gut aus Holz machen, aber sicher auch aus Metall. Für mich hat Metall den Nachteil, dass ich es nicht gut bearbeiten kann. Was die Steifheit betrifft, gibt es wahrscheinlich kaum Unterschiede. Zuerst mache ich die Spiegelzellen und damit dann eine Art Wanne. Der Spiegelabstand ist kein Problem, der Winkel des Sekundärspiegels etwas mehr, deshalb ein Aufsatz für den Okularauszug derart, dass dieser Winkel noch gut angepasst, der Auszug in der Meridionale verschoben werden kann.

Jetzt kollimiere ich und passe das Gerüst bei Bedarf an. Kollimationslaser und Lochblenden, dann Autokollimation. Ohne letzteres geht es ja schon auch, nur muss man den Kasten dann schon so steif machen, dass eine Ausrichtung zum Polarstern möglich ist. (Ein Hilfsteleskop im umgekehrten Strahlengang habe ich nie ausprobiert. Ein Wasserbad als Planspiegel schon…).

Ich würde empfehlen, dass beim Schliff der Spiegel ein Planspiegel mit geschliffen wird. (Der Primärspiegel kann zum Prüfen gebraucht werden, vgl. Texereau.) Ein Durchmesser von 100mm bei 130 mm Öffnung des Teleskops reicht aus. Später wird er eine hervorragende Kollimationshilfe im Feld sein. Ein Bino (Strahlteiler) wird man als Yolo Besitzer sowieso haben wollen.

Der Sekundärspiegel muss derart in der Zelle gelagert werden, dass man ihn auf mindestens 1/10 Grad genau rotieren kann. Das habe ich bisher leider nicht gemacht, das ist dann mühsam… Auf kleinen Rollen die man dann fixiert etc., bin selber froh um Ideen.

Den Kasten mache ich dann mit 1mm Birken Sperrholz fertig, verstärke in Modellflugzeugbau Technik, was dann gerade auch einige Baffles gibt und die Luftzirkulation im Tubus hemmt. Die „Nase“ so leicht wie möglich aus ½ mm Sperrholz erst wenn der Strahlengang definitiv ist.

Ganz wichtig ist, dass der Kasten mit Verstrebungen verwindungsfest gebaut wird.
Ich klebe in der Regel Alufolie drauf, weil dann kaum Wärmeabstrahlung gegen den Himmel erfolgt: Weniger Tubusseeing, kein Tau oder Eis.

Geeignet ist eine AltAZ Montierung. Für die äquatoriale Montierung braucht es einen keilförmigen Unterbau, auch kein Problem.

Ich hoffe dass das hilft und bin für Fragen, aber auch Feedbacks zu haben!

Gruss, Beat

Mit Gruss, Beat

Hallo alle

Ich möchte nun noch über die interferometrische Testung des 100mm Toroids, Sekundärspiegel des geplanten 130er Reise Yolos, berichten. In Frage kam ein Point Diffraction Interferometer (PDI), weil es problemlos in die bisherigen Testmethoden passt (s.o.). Das PDI Plättchen habe ich von Michael Koch. Die Aufnahme der Interferogramme ist ohne besondere Einrichtung mit meiner alten DSLR Kamera und dem 210er Zoom Tele möglich. Nach wiederholten Testaufnahmen hier die aktuellen I-Gramme:

Bei Einlesen in DFTFringe kann man kontrollieren, ob die Aufnahmen richtig belichtet wurden.

Auswertung mit DFTFringe: wirklich tolles Programm. Dale Eason hat Videos dazu gemacht. Die Auswertung der Messungen sieht auf der Frontseite folgendermassen aus (es gibt dann noch ein ausführliches Protokoll etc etc):

Das Resultat (Strehl 0.96) entspricht dem von WinRoddier (s.o.), wenn ich dies korrekterweise rot auswerte statt grün.

Wenn das alles stimmt, haben wir ein Toroid, das den gestellten Ansprüchen genügt. Der Primärspiegel wird einen Strehl haben von nahezu eins. Der Gesamt Strehl des Yolo wird damit mindestens 0.94 sein: ein höherer Werte sei visuell nicht bemerkbar, lese ich in der Fachliteratur.

Zusammen mit meinen vorangehenden Ausführungen erhalte ich die Bestätigung für meine Vermutung, dass der Schliff eines Toroids kaum schwieriger ist als der eines Kugelspiegels und dass damit ein Yolo für hohe visuelle Ansprüche wird gebaut werden können.

Mit Gruss, Beat

Hallo Georg

Das ist eine Frage des Praktikers, Danke! Habe mit meinen fünf Yolos viel Zeit dafür aufgewendet. Darüber zu berichten wäre fast ein Thread für sich. Ich versuche mich in einer Kurzfassung und berichte dann. Zuerst aber die erfreulichen Resultate der Interferometrie.

Gruss, Beat

Hallo und danke für eure Beiträge

Vielleicht doch ein paar Statements:

Mein Thread ist gedacht für Praktiker, die sich für den Bau eines Yolos interessiert haben und vielleicht den Mut nicht hatten ein Toroid zu schleifen. Ich würde ihnen empfehlen bei einer Oeffnung von 130mm nicht 1:8, sondern 1:10, bei Oeffnung von 150 mm 1:12 zu gehen.

Die Mikrorauhigkeit ist ein interessantes Thema. Bei meinem ersten Yolo habe ich den Lyot Test gemacht, es waren keine Polierstriche zu sehen und der Experte war zufrieden. Die Wahrscheinlichkeit mit erneutem Lyot relevante neue Erkenntnisse zu machen ist klein und sprengt den Rahmen meiner Arbeit.

Die Makrorauhigket wird bei den Testverfahren miterfasst und man kann sagen, dass sie nur einen sehr geringen Einfluss auf die Abbildungsqualität hat.

Eine Verspannung setzt eine mechanische Werkstatt voraus, die für sehr viele, denke ich, nicht zugänglich ist. Wir haben eine solche nach Herrig gebaut, der Aufwand ist nicht unerheblich. Die Verspannung hat Gewicht, ein zu grosser Spiegel bedeutet auch Korrektur von grösseren Aberrationen. Es gibt etliche unter uns, die Spiegel verspannen. Unterzieht diese Spiegel doch mal einer Interferometrie oder einem WinRoddier Test, so wie ich es beschreibe! Wir möchten doch wissen, was Leonard mit "satisfactory" gemeint haben kann.

Es gibt kein Teleskop ohne Kompromisse, das muss ich nicht ausführen.

Mit Gruss, Beat

Hallo Tim und Rainer

Den Spiegel in der Verspannung herstellen, wurde schon vorgeschlagen, ist mein nächstes Projekt, ist alles vorbereitet. Ich bin sehr "gespannt"... Aber zuerst zu dem aktuellen Projekt.
Mir geht es mir wie gesagt darum zu zeigen, dass ein Toroid in genügender Präzision schleifbar ist. Ich habe selber gestaunt als mein 150 Yolo 1:12 bei der Analyse bei Alois einen Strehl von 0.98 aufwies. Ich hatte dieses Instrument vor 20 Jahren als Neuling mit einfachen Mitteln gemacht. Bewusst mache ich jetzt die Probe aufs Exempel mit einem 1:8 Instrument.

Den Lyot Test hatten wir bei Alois auch gemacht. Das sah gut aus, Genaues weiss ich aber nicht mehr.
Der Vergleich von Primär und Sekundärspiegel ist mit WinRoddier möglich, weil die grossen Fehler mit der Methode auch eliminiert werden können, wie ich gezeigt habe. Das Resultat kann ich jetzt schon voraussagen: Die Amplitude der Restfehler wird beim Primärspiegel ungefähr die Hälfte sein.

Gruss, Beat

Hallo Rainer und Emil

Noch zum Foucaultbild. Macht von mir aus keinen Sinn: Die Defekte kleiner Amplitude gehen in den grösseren unter. Diese etwas grösseren Defekte tolerieren wir beim Toroid bewusst, das haben wir diskutiert. Wir sind wir froh um die Programme wie WinRoddier oder DFTFringe: Wir können damit die Aberrationen abrechnen, welche Zernike Koeffizienten zugeordnet werden können. Was übrig bleibt, hier vorab der „Mamelonnage“, ist eine Grössenordnung weniger prominent und im Foucault unter diesen Voraussetzungen weder visuell noch fotografisch zu erfassen. Rechnerisch geht das aber schon. Im Foucault sieht man einfach ein schwierig zu interpretierendes Gemisch der Zernike.

Beim Primärspiegel wird das anders sein. Es gibt keinen Test der empfindlicher ist als der Foucault, wenn es um die Testung einer Sphäre ohne andere Aberrationen geht. Wir können darum auch davon ausgehen, dass dieser Spiegel nahezu perfekt sein wird. Auch wenn wir ihm den nötigen Hauch von Hyperbel geben, ist der Foucault noch sehr gut. Beim Testen eines üblichen Paraboloids wird man aber auch keine Defekte kleiner Amplitude sehen können. Die Empfindlichkeit vermindert sich drastisch. Denken wir nur an die Schwierigkeiten damals beim Couder Testen unserer ersten Parabolspiegel.

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer

Ich mache die aktuellen Tests alle in der Ellipsoid Konfiguration. Vom Prüfling her sieht es so aus:

Rechts ist die Punktquelle und links der Foucault Apparat. Beide sind mit einer Hülse versehen, in die ein Okular passt. Die Diode ist in ein altes Foto-Filmbüchslein gefasst. Man kann sie drehen, man kann sie auch durch eine andere Punktquelle ersetzen.

In die Hülse des Foucault Apparats kann ich verschiedene Detektoren applizieren: Okular, kleine CCD Astrokamera, aktuell das PDI Plättchen (und auf Wunsch auch von Emil später noch eine Messerschneide für das verlangte Foucault Bild, was möglich sein sollte).

Für den WinRoddier Test braucht es die kleine CCD s/w Kamera. Für den nötigen Defokus wird der Foucault Apparat axial verschoben. Die in- und extrafokalen Bildchen haben einen Durchmesser von gut einem mm.
Die Beurteilung der Oberfläche kann recht gut via WinRoddier Testung erfolgen, wenn man die Zernikes deaktiviert und nur „ordres sup“ anwählt. Die simulierte Wellenfront sieht dann so aus:

Mir scheint das passt recht gut zu dem was wir erwarten. Die Amplituden sind gering (Strehlverlust um 0.005) und eine Rolle spielen die Defekte wohl nur, wenn sie eine konstruktive Periodizität aufweisen. Ob man dies analysieren könnte z.B. mittels FFT?

Betreffs Howalds Broschüre habe ich nur diesen Link: https://de.scribd.com/document…4326/toroidschliff-Howald

Gruss, Beat

Hallo

Wie gut der toroidale Sekundärspiegel des Reise Yolo geraten ist, weiss ich bis jetzt zu wenig genau. Mittels Foucault Test lässt sich abschätzen, dass er wahrscheinlich gut ist, aber nicht mehr. Der Ronchi Test lässt sich nicht regelrecht durchführen und ist für eine quantitative Messung ungeeignet.

Nun hat der Erfinder A. S. Leonard bereits einen einfachen Test angegeben: den Ellipsoid Test. Punktquelle und Detektor (Okular etc.) werden in den zwei Brennpunkten angeordnet und das Toroid kann wie ein Kugelspiegel getestet werden. Eine verständliche Beschreibung findet sich in Lukas Howald‘s Broschüre „Der Schliff eines torischen Spiegels“ und J. Sasian hat es in seinem erwähnten Artikel in S&T (Achtung: mit seinen Massen) skizziert:

Die Punktquelle (Laserdiode) habe ich auf ein Fotostativ gebracht, die Foucault Einheit bleibt an Ort. Der Spiegel erhält mit Hilfe des Laserkollimators die richtige Position. Die Abstände sollen ungefähr stimmen. Da hilft der Lasermeter wieder enorm.

Primär wird man im Okular Asti sehen, der mit dem Abstand von Punktquelle zu Okular korrigiert wird. Wenn Asti auskorrigiert ist, wird in der Regel etwas Coma sichtbar werden. Diese erscheint, wenn die Abständen von Punktquelle und Okular zum Spiegel nicht übereinstimmen. Das sieht dann bei gut 500 facher Vergrösserung etwa so aus:

Man erkennt wenig Astigmatismus und Koma. Der Asti wird in der Regel nicht genau in horizontaler oder vertikaler Richtung sein, sondern etwas verdreht. Dies muss mit der Rotation des Spiegels korrigiert werden und dabei stellt man fest, wie genau die Rotation des Spiegels dann auch im fertigen Teleskop sein muss! Bei unserem Test ist es einfacher, die Höhe der Punktquelle und Detektors zu variieren.

Ich habe nach Kollimation einen WinRoddier Test gemacht (mit dem ich vertraut bin).

Der Strehl von 0.95 hat mich sehr gefreut. Es fehlt eine Bestätigung mit einer anderen Messmethode und das ist die Interferometrie, in welche ich mich jetzt einarbeite und dann wieder berichte.

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer und Emil

Vielen Dank für die Rechnerei, Rainer. Ich komme auf dasselbe Resultat was die longitudinale Toleranz betrifft (mein Wunsch nach Integration ist natürlich Unsinn, pardon). Wenn ich bei bewegter Quelle dies halbiere und dann noch in plus/minus aufteile gibt das etwa je 1 mm. Das kommt doch recht nahe an meine gemessenen ¾ mm. Ob das wirklich gut genug ist? Beim Foucault bleibt es bei einer Schätzung, darum investiere ich aktuell in den Ellipsentest, wie Emil ihn erwähnt. Ich werde berichten.

Eine möglichst glatte Oberfläche ist das Ziel, ja, Emil. Die praktische Frage ist aber, wie viel ist mit vernünftigem Aufwand machbar oder wie viel ist denn überhaupt nötig. Ich möchte das letztere wissen. Ich nehme ein Scheitern in Kauf, bin aber zuversichtlich. Die Methode mit zwei Tools möchte ich aktuell nicht ausprobieren: Beim Polieren erreicht man nur eine gute Oberfläche, wenn Spiegel und Pech-Werkzeug thermisch und geometrisch optimal passen. Man spürt das bei der Arbeit. Es geht jeweils 10 bis 15 Minuten bis das soweit ist. Darum empfiehlt Texereau auch, dass man nicht weniger als eine Stunde poliert. Ein Wechsel auf ein anderes Tool bringt dann von mir aus gesehen nichts.

Gruss, Beat

Hallo

Es geht weiter mit dem Bericht über den toroidalen Sekundärspiegel für das geplante Reise Yolo. Nach Erreichen der Radiusdifferenz mit dem Feinschliff kommt die Politur. Sie soll ausschliesslich Tool on Top erfolgen, ich habe damit gute Erfahrung gemacht, was die Güte der Oberfläche betrifft.

Ich wähle hartes Pech, weiss allerdings noch nicht sicher, ob das gut ist. Die Pechhaut giesse ich auf das Glastool nach umranden mit selbstklebendem Papier wie es z.B. die Maler brauchen. Das Pech ist etwa eine Stunde zugedeckt bei 140 Grad im Backofen flüssig geworden. Die Dicke der Pechhaut soll etwa 7mm betragen. Sobald sie etwas weich verfestigt ist, werden mit dem aus Holzspateln gebastelten, nassen Rechen möglichst tief Rillen eingedrückt. Das geniale Rillenholz à la H. Rohr („Fernrohr für Jedermann“) ist mir leider abhanden gekommen. Die Rillen sollen nicht parallel zum geplanten Strich verlaufen. Dann Spiegel nass machen und vorsichtig drauf, darf keinesfalls kleben. Mit den Strichen sofort beginnen, übers Kreuz ohne Druck und dann mit Cer Oxyd mindestens eine ½ Stunde, damit das Pech auskühlen kann und die Form behält.

Spiegel und Tool sind mit „kurz“ und „lang“ markiert, damit immer K auf K und L auf L kommt. Jeweils etwa 50 Drittelsstriche, dann 90 Grad um den Ständer (Fass) laufen, dann idem und etwa dreimal rundherum. Dann Tool auf dem Spiegel 180 Grad drehen und auf diese Weise weiterfahren. Der Strich soll nicht viel von der Richtung L bzw. K abweichen. Die Statistik hilft dabei mit…

Nach etwa einer Stunde kann man den Spiegel erstmals testen. Man sieht dann sofort, ob die Politur in der Mitte bis Rand gleichmässig ist, was von Vorteil ist. Dann mit dem Kreuz- und Foucault- Test kontrollieren.

Mit grossem Schreck habe ich dabei festgestellt dass der Spiegel voller ganz feiner Kratzer war. Ich wollte nicht zurück zum Feinschliff und habe von Ceroxyd auf Polierrot gewechselt. Die Kratzer verschwanden nach einer weiteren Stunde. Nach Texereau soll die Politur mit Polierrot ja signifikant besser sein. Also bin ich dabei geblieben.

Schon nach zwei Stunden schöner Kreuztest. Beim Foucault bei 0 und 90 Grad noch Unebenheiten derart, dass ich mit dem Schlitten (bewegte Punktquelle) etwa 5 mm intra- und extrafokal fahren musste um die Schneide eindeutig von oben oder von unten kommen zu sehen. Dies verringerte sich bei der weiteren Arbeit zusehends und die Radiusdifferenz veränderte sich dabei praktisch nicht.

Texereau gibt an, dass es etwas 8 Stunden brauche um einen Spiegel mit feiner Oberfläche sauber auszupolieren. Nach dieser Zeit war es so weit und die Oberfläche derart fein, dass der Schlitten nur noch allerhöchstens plus minus 3/4 mm bewegt werden musste. Die Defekte verteilen sich als lokale, angedeutete Unebenheiten auf die ganze Fläche. Wenn diese Unebenheiten bei leichter Luftunruhe sich mitbewegen, dann sind wir gut dran. Sphärische Aberration soll es nicht haben; würde man gut sehen können wie beim Parabolspiegel. Der Foucault Test ist enorm empfindlich, aber nur als „Null Test“ und wir wollen einen quasi Kugelspiegel mit zwei Radien.

Ich habe also den Spiegel in der minimalen Zeit auspoliert und ihm die nötige Form gegeben. Ist die Oberfläche wirklich gut genug?
Meine Frage: Durchmesser des Spiegels 100mm kurzer Radius 3718 mm (Radiusdifferenz 140 mm). Airy Disc Durchmesser um 50 Mikron. Die transversale Aberration soll nicht grösser sein als der AD Radius. Wie gross darf dann die longitudinale Aberration, die ich messe, höchstens sein? (Besser für stationäre Punktquelle rechnen.) Wie gross etwa ist der dazugehörige Wellenfronfehler? Ich habe die Rechnung gemacht, bin nicht sicher, ob sie richtig ist… Danke für die Kontrolle, wer Lust dazu hat!

Ich werde dann über weitere Test Möglichkeiten berichten.
Gruss, Beat

Holger, danke für die fachkompetente Klärung unserer Diskussion und meiner Frage.
Ich werde nun die Fortsetzung meines Berichtes aufsetzten.
Gruss, Beat

Hallo Guntram und Wolfram
Die Rauheit der Oberfläche ("mamelonnage") ist beim Toroid infolge der kreuzweisen Striche beim Polieren etwa doppelt so gross wie beim Primärspiegel, den man "normal" poliert.
Mich würde interessieren, wie der mamelonnage des Sekundärspiegels ins Gesamtsystem rechnerisch eingeht: Der Abstand zum Fokus ist etwa halb so gross wie der des Primärspiegels.
Man wird dies auch für die Zernike rechnen können. wobei ich erwarte, dass nicht für alle Terme dasselbe herauskommt.
Mit Gruss, Beat

Die Rauheit der Spiegeloberfläche lässt sich gut abschätzen (siehe Suiter „Star Testing Telescopes“). Sie ist im „Bench Test“ bei ruhiger Luft am aktuellen Toroid sichtbar. Sie lässt sich auch messen, ich werde darüber berichten. Vorweggenommen: Sie beträgt um die 1/90 Wellenlänge RMS. Dies „drückt“ den Strehl um weniger als 0.01. Das ist irrelevant. Die Obstruktion bei einem Newton macht da sehr viel mehr aus.

Wie die Aberrationen der einzelnen Spiegel ins Gesamtsystem eingehen liesse sich einfach simulieren oder auch rechnen. Hoffentlich findet sich im Forum jemanden, der dies für mich macht. Zu berücksichtigen ist, dass beim Primärspiegel nicht dieselben Aberrationen zu erwarten sind wie beim Sekundärspiegel.

Danke für die Anregungen. Ich werde bald wieder berichten. Mit Gruss, Beat

Hallo Emil
Das Toroid ist im Prinzip ein Kugelspiegel, ich werde darauf zurückkommen. Das Yolo System kann bei Oeffnung 1:12 und kleiner (wie der Kutter) auch mit zwei Kugelspiegeln gemacht werden, weil dann die SA genügend korrigiert ist. Kannst Du Deine Aussage anders begründen?
Ich kann mir vorstellen, dass sich die Aberrationen beider Spiegel summieren, aber nicht multiplizieren. Meine Messungen deuten darauf hin, dass die Fehler des Sekundärspiegels aber sogar weniger ins Gesamtsystem eingehen. Kann das Du oder jemand z.B. in einem ray tracing Programm simulieren: also für den Sekundärspiegel z.B. SA oder auch Tetrafoil eingeben: letzteres der bei mir auftretende Hauptfehler.
Gruss, Beat

Eine erste Frage:

Wie werden die Fehler bzw. Aberrationen des Yolo Sekundäspiegels in das fertige Teleskop eingehen. Die Annahme kann dabei sein, dass der Primär- und der Sekundärspiegel etwa die gleichen Radien haben. Kann mir das jemand rechnen oder mit einem ray tracing simulieren? Könnte es sein, dass nicht alle Zernikes dasselbe Gewicht haben? Vom "Schiff aus" könnte man vermuten, dass die Fehler etwa zur Hälfte eingehen, das ist aber wohl zu einfach.

Danke, Beat

Hallo Rainer

Mit meiner Schleifmaschine kann ich den Grob- und Feinschliff (und die Radiusdifferenz) machen; da ist sie eine enorme Hilfe: Ich werde irgendeinmal einen Interessenten suchen... Polieren geht nicht gut, mache ich immer von Hand.

Inzwischen habe ich das kleine Toroid in der minimal nötigen Zeit fertig. Ich glaube dem unerwartet hohen Strehl Wert der Abschlusskontrollen noch nicht so recht...
Ich werde berichten.

Mit Gruss und Dank fürs Interesse, Beat

Hallo

Ich habe nun mit der Politur des Toroids begonnen und sie geht regelrecht vorwärts, wie ich es kaum erwartet habe. Zuerst aber zu den Messmethoden.

Der Spiegel wird einen Teststand gebracht mit einer Zelle mit drei (oder auch zwei) Schrauben justierbar wie im fertigen Teleskop. Im Krümmungsmittelpunkt (Distanz bei mir fast 4 Meter) eine Punktquelle oder Spalt: Z.B. rote Laserdiode, Glasfaser von Pierro Astro 9 Mikron etc. Mit geringem Abstand daneben primär einmal ein Okularhalter, später Messerschneide oder Slitless Tester und dann evtl. PDI Plättchen. Das Ganze entspricht einem gut ausgerüsteten Foucault Apparat: Muss nicht Hightech sein, wichtig ist aber, dass eine Feineinstellung in drei Ebenen möglich ist mit dem grössten Weg in axialer Richtung. Bei letzterem soll eine Grobeinstellung möglich sein, die Feineinstellung mit etwa Viertel mm Genauigkeit abzulesen.

Ich kollimiere mit einem Laserkollimator. Der reflektierte Strahl ist dann gut sichtbar. Den Spiegelradius und die Radiusdifferenz messe ich mit einem Lasermeter, das ist enorm praktisch; auf den Spiegel kommt dann ein Papierstreifen, weil der Laserstrahl sonst durchgeht.

Beim Test mit der Laserdiode und einem Okular sieht es im Fokus des kurzen und des langen Radius so aus:

Unten das bekannte PSF von einem fertigen Teleskop.
Wenn man eine der Linien stark vergrössert, sieht es so aus:

Und wenn es so aussieht hat man schon eine qualitativ recht gute Kontrolle über die Güte der Spiegeloberfläche. Man kann dann gleichzeitig den Foucault Test machen: Mit der Schneide von Horizontal, dann von Vertikal je nach Fokus. Oder den Spiegel 90 Grad drehen. Der Weg vom kurzen zum langen Radius entspricht natürlich der Radiusdifferenz.

Poliert wir übers Kreuz, von Hand. Ein Parallelogramm ist nicht nötig. Ich mache mal weiter und berichte später darüber Genaueres.

Danke für jeden Kommentar. Bei mir werden Fragen auftauchen, die ich dann gerne stellen werde.
Mit Gruss, Beat