Das wollte ich eigentlich schon immer mal ausprobieren. Das Thema „Schwingende Schneide“ von Holger war dann der Auslöser, siehe auch:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=35878
Also, das Drehfoucaultdings funktioniert und ich bin mitten drin am herausamfinden ob es zu etwas taugt. Es sieht derzeit so aus:
<b>Abb.1</b>
Auf der Basis ist eine Büchse geschraubt. Darauf sitzt stramm das Kugellager. Selbiges ist in den Schwenkarm eingepresst. Der Schwenkarm lässt sich in jede belibige Position drehen. Die Friktion der Dichtringe des Kugellagers bewirken, dass der Schwenkarm ohne zusätzliche Kraft in seiner Position verharrt. Auf dem Schwenkarm ist das „Slitless“ axial spielfrei gelagert. Der federverspannte Feintrieb erlaubt eine spielfreie Feineinstellung der Schneide. Die Vorrichtung ist mit dem Kreuzschlitten fest verbunden.
Mit dieser Anordnung kann man also ohne Verstellung des axialen Abstandes der Schneide und Lichtquelle in jeder beliebigen Bewegungsrichtung der Schneide messen. Zur Diagnose und näherungsweisen Quantifizierung von Astigmatismus dürfte es aber ausreichen, wenn man sich maximal auf 4 Positionen z. B. 0°, 45°, 90° und 135° beschränkt. Die Position 180° enspricht prinzipiell der Einstellung 0°, allerdings mit Umkehr der Bewegunsrichtung der Schneide. Bei nicht astigmatischem Spiegel, richtig zentrierter Anordung der Drehachse, des Kugellagers und fest eingestellter Schnittweite darf sich der Zonenradius nicht ändern, wenn man die Messungen in verschiedenen Positionen des Schwenkarmes durchführt.
Als ersten Versuch hab ich das an einem 10“ f/6 Parabolspiegel getestet. Dieser ist 42 mm dick und aus Zerodur. Nach inteferometrischen Messungen ist er nicht astigmatisch. Außerdem wurde er für diesen Versuch schlingenfrei gelagert.
Hier eine Skizze der Anordnung.
<b>Abb. 2</b>
Die Radialkraft greift annähernd in der Mittelebene des Prüflings an. Sie wird über die Alu- Bleche 5 auf die Teflonlager übertragen. Durch die leichte Rückwärtsneigung wird eine dem Sinus des Neigungswinkels proportinale Kraft auf die Filzpads 3 übertragen. Durch die Kombination Teflon- Lager- Blechstreifen wird die Einleitung von Scherkräften weitgehend unterdrückt.
Zurück zu dem ersten Versuch mit dem drehbaren „Slitless". In den 4 Winkelpositionen wurden jeweils 5 Schnittweiten im Abstand von genau 0,7 mm und gleichem Anfangwert eingestellt. Bei jeder dieser Schnittweiteneinstellungen wurde 2 Foucaultbilder fotografiert. An Hand dieser Fotos wurden mit dem Programm FoucaultXP von Horia die Zonenradien ermittelt und schließlich für alle 4 Positionen des Schwenkarmes mit FigureXP ausgewertet. Die Tabelle zeigt die Ergebnisse:
<b>Abb. 3</b>
Die aufgelisteten Zonenradien sind jeweils Mittelwerte aus zwei Foucaultbildern. Die Streuungen der Werte innerhalb einer Zeile sind offensichtlich gering. Danach wird kein signifikanter Astigmatismus angezeigt.
Zum Vergleich noch das Ergebnis aus einer umfangreichen Messreihe mit Interferometer im Iso- Tunnel. Danach beträgt die Strehlzahl 0,91.
Details siehe:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=17200&SearchTerms=Zufällige+Fehler
Es handelt sich um den Spiegel A. Die relevanten Messsergebnisse sind dort im Diagramm 4 aufgelistet.
Man kann also sagen, dass zwischen den Foucault- Messungen entlang einer Linie und der „Flächenmessung“ mit einfachen Interferometern kein Unterschied im Strehl- Ergebnis nachweisbar ist. Das gilt allerdings nur unter folgenden Voraussetzungen, die in obigem Beispiel gegeben sind:
1.Der Spiegel darf nicht astigmatisch oder sonstwie asymmetrisch deformiert sein.
2.Die Messungen müssen in beiden Fällen in schlierenfreier Laboratmosphäre durchgeführt werden.
3.Die Lagerung des Spiegels darf keine zufällige nicht reproduzierbare Deformation verursachen.
Das war nur zur Übung. In Kürze folgt die Dokumentation zu einem handfest astigmatischen Spiegel.
<b>Nachtrag 23. 02. 06.</b>
Jetzt also zu dem astigmatischen Spiegel. Es handelt sich um mein 16“ „Pünktchen“, genau D= 404 mm F = 1900 mm nach jüngster Messung. Das sollte eigentlich nicht astigmatisch sein. Wie man das auch ohne die hier vorgestellte Methode zuverlässig prüfen kann wusste ich schon lange. Aber wissen und danach handeln muss ja nicht immer zusammen passen. Außerdem will ich das Scherblein nicht verkaufen.
Die Besonderheit von Pünktchen ist nämlich dessen Profil und die Lagerung.
<b>Abb.4</b>
<b>Abb.5</b>
<b>Abb. 6</b>
Besonderes Kennzeichen: Leichtgewicht.
Pünktchens Asti fiel mir erst so richtig auf, als ich den 16“ eines Freundes interferometriert und hinterher zum Vergleich Pünktchen rangenommen hatte. Der 16“ des Freundes zeigte so gut wie nix an Asti, Pünktchen dagegen unverkennbar deutlich. Diese Wahrheit kam aber erst zwei Jahre nach Pünktchens FL. heraus. Noch ein weiteres Jahr später, das war vor 4 Tagen hatte sich daran nichts geändert.
Zur Aufbau in der Messstrecke wurde der Gittrerohrtubus mit der oben beschriebenen Lagerung genutzt. Die Tubusachse ist um ca. 5° gegen die Horizontale aufgerichtet. Dadurch liegt der Spiegel auf der Rückseite an allen 6 Lagerpunkten an.
Wie üblich mache ich bei I- Meter- Messungen jeweils mehrere I- Gramme in zwei um 90° gedrehten Positionen des Prüflings.
Hier je ein Beispiel zu beiden Messreihen:
<b>Abb. 7</b>
<b>Abb. 8</b>
Und hier die Contourplots nach der Mittelung der beiden Gruppen:
<b>Abb. 9</b>
Man erkennt zweifellos, dass nach Drehung des Spiegels der Asti gleichsinnig mitdreht. Der ist also zumindest überwiegend im Spiegel selbst „eingebaut“. Man kann an Hand der Farbcodierung gut abschätzen, dass im Randbereich ca. 0,6 lambda wave Astigmatismus vorliegt. Die Symmetrieachsen Achsen liegen bei 30° bzw. 120° in Bezug auf die Horizontale.
Nach dieser Vorgeschichte wieder zurück zur Messung mit dem drehbaren „Slitless“ (Kürzel Sd). Der Spiegel wurde unangetastet in der 9 Uhr Position belassen und das I- Meter gegen das Sd ausgetauscht. Bei Einstellung auf 30 ° bzw. 120° müssten wegen des Asti im Randbereich für gleiche Schnittweiten die größtmöglichen Differenzen der Zonenradien messbar sein. Das Ergebnis ist in der Tabelle aufgelistet.
<b>Abb. 10</b>
Diese Tabellendaten wurden mit FigureXP verarbeitet.
Daraus resultieren die beiden Plots für die Position 30° bzw 120°.
<b>Abb. 11 </b>
<b>Abb. 12</b>
Leider ist die Übertragung von meiner HP hier ins Board z. Zt. noch nicht optimal. In beiden Plots sieht man das Mimimum bei ca. 75% des Radius. Bei der Kurve 30° steigt der Rand auf ca. 130 nm an, bei 120° also um 90° versetzt ist der Anstieg des Randes auf nur 65 nm erheblich geringer. Auch die Höhen in der Mitte sind unterschiedlich.
Die Foucaultserien wurden bei etwas anderen Schnittweiten aber jeweils mit 30° und 120° Einstellung und unveränderter Spiegelposition mehrfach wiederholt. Die Profilplots waren stets ähnlich. Sogar der kleine Buckel bei 85 % Radius wie in Abb. 12 zeigte sich.
Um nun den tatsächlichen Asti besser abschätzen zu können wurde die Mitte des 30°- Plots per FigureXP durch Variation des Radius auf das gleiche Niveau bei 120° angeglichen. Zur Verdeutlichung wurde die Abweichungen der Oberfläche in dem nachfolgenden Diagramm dargestellt.
<b>Abb. 13</b>
Danach ergibt sich am Rande eine Differenz von 120 nm zwischen der Pos. 30° zu 120°, entsprechend 0,44 lambda bezogen auf 550 nm. Das scheint etwas weniger zu sein als die ca. 0,6 lamba wave Differenz gemäß der interferometrischen Auswertung nach Abb. 9. Die rechnerische 0,16 Lambda wave Differenz des Fehlers Astigmatismus scheint mir nicht sonderlich problematisch zu sein.
Vom Aufand her ist die interferometrische Methode zweifellos schneller, aber dazu muss man erst eines haben und damit üben. Das drehbare „Slitless“ wie hier vorgestellt enstand im Laufe eines Nachmittags.
Gruß Kurt
Ps.: 3. 03. 06 einige Fotos mit besserer Auflösung ersetzt.
