Beiträge von mkoch im Thema „Round Robin Bericht“

  • Round Robin Bericht

    Hallo Alois,


    danke für die Klarstellung, so sehen die Werte schon viel sinnvoller aus. Noch eine Frage zum Verständnis:
    Schwerpunktverlagerung "0" bedeutet dass die Lager genau in der Ebene des berechneten Schwerpunkts sind, richtig?


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Alois,


    > Hier die Ergebnisse zusammen auf einen Bild.


    Hast du in dem Bild nur den Betrag des Knick-Asti (ohne Vorzeichen) angegeben?
    Oder ist es wirklich so dass der Spiegel bei den -2mm und +2mm Versuchen in die gleiche Richtung kippt?
    Ich hätte vermutet dass das Vorzeichen des Knick-Asti wechselt.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Kalle,


    > die Überbestimmung kommt letztlich durch die radiale [:)] Auflagerpunkte und deren Reibungwiderstände zustande.


    das stimmt.



    > Mich interessiert ja, ob damit der "Kartoffelchipeffekt" nicht plötzlich drastisch reduziert wird.


    Wie der Kartoffelchipeffekt vom Neigungswinkel abhängt ist keine einfache Frage. Ich sehe nur zwei Möglichkeiten eine zuverlässige Antwort zu finden: Entweder durch komplizierte FEM Berechnungen, oder durch sorgfältige Versuche.
    Dass sich da "plötzlich" etwas ändert wenn die Neigung vergrössert wird, das vermute ich eher nicht (im Sinne von "kleine Winkeländerung, grosse Wirkung" ). Aber ich kann mich irren.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Kalle,


    > zur Krafteinwirkung der rückseitigen Lagerung (Axial oder Radial verwechsele ich immer, gibt es da eine Eselsbrücke?)


    Axial = in Richtung der optischen ACHSE
    Radial = in Richtung des RADIUS des Spiegels (womit aber nicht der Krümmungsradius gemeint ist, sondern die Hälfte vom Spiegeldurchmesser)



    > Mit den Auflagepunkten erreicht man eine sog. statisch (über-?)bestimmte Lagerung des Spiegels ...


    Die Lagerung des Spiegels muss "statisch bestimmt" sein.
    "Statisch überbestimmt" wäre schlecht.
    Ein Tisch mit 3 Beinen ist statisch bestimmt, die Kräfte in den 3 Beinen kann man genau berechnen.
    Ein Tisch mit 4 Beinen ist statisch überbestimmt, er kann kippeln und die Kräfte in den 4 Beinen kann man nicht so einfach berechnen, jedenfalls nicht ohne zusätzliche Annahmen über die Flexibilität der Tischplatte.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Andreas,


    > Wenn ich die Zernickes richtig verstanden habe müßte aber doch aufgrund der einfachen Symmetrie der Situation bei Knickasti (180 Grad Rotationssymmetrie -> C2 Achse durch die mechanische = optische Achse des Spiegels) die Koeffizienten Z4 und Z5 völlig ausreichen um die Deformation zu beschreiben.


    Der primäre Astigmatismus wird durch die Koeffizienten Z4 und Z5 beschrieben. Wenn wir nur die lagerungsbedingten Fehler betrachten, dann wird Z5 sehr klein sein, weil die Lagerung üblicherweise eine links-rechts Symmetrie hat.



    > Höhere Ordnung Asti kann meiner Meinung nach nicht durch Knickasti hervorgerufen werden, das hieße Knickasti kann aus Symmetrieüberlegungen heraus nur Z4 und Z5 beeinflussen (oder?).


    Würde ich nicht so sagen. Man macht zumindest keinen Fehler wenn man erst mal annimmt dass der lagerungsbedingte Fehler eine Überlagerung aus allen Zernike-Polynomen ist. Wenn einige Koeffizienten sehr klein sind, dann wird eben genau dies bei der Messung herauskommen. Wenn der Teststand eine perfekte links-rechts Symmetrie hat, dann müsste theoretisch fast die Hälfte der Koeffizienten Null sein.
    Zu den Symmetrien der Zernike-Polynome habe ich hier einiges geschrieben:
    http://www.astro-electronic.de/faq2.htm#4


    Es gibt neben dem "Knickasti" auch noch Fehler die durch die Krafteinleitung an den beiden Lagern entstehen. Und Alois hat schon gezeigt dass es eine Koma-Komponente gibt.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Andreas,


    > Durch ungleichmäßige Belastung jedes einzelnen Lagers werden durch die große Anzahl der Punkte die Unterschiede (die ja den Spiegel verbiegen) relativ klein.


    Die ungleichmässigen Belastungen auf den einzelnen "Bubbles" müssen aber nicht statistisch zufällig verteilt sein, weil sich
    a) die eventuelle Krümmung der dahinterliegenden Platte überlagert und
    b) die Luftpolster-Folie aufgrund des Fertigungsverfahrens systematische Fehler haben könnte, z.B. könnten die Bubble-Reihen unterschiedlich stark aufgeblasen sein (was bei dem normalen Verwendungszweck des Produkts niemanden interessiert). Stell dir mal vor was passiert wenn die Bubble-Reihe, die waagerecht in der Mitte ist, etwas stärker aufgeblasen ist.



    > Falls ich recht habe hast Du dann zwar die Verformung durch unterschiedliche Kräfte (lagerungsbedingt) in achsialer Richtung minimiert, es kommt aber voll der potatochip / Knickasti durch.


    Das ist richtig. Die beste Lagerung hinsichtlich Reproduzierbarkeit muss NICHT gleichzeitig die Lagerung sein bei der die Oberfläche des Spiegels am wenigsten verformt wird.



    > Dann sollte es auch zulässig sein, den Knickasti nach Alois rauszurechnen, da der Effekt so in der Spiegelzelle nicht auftreten sollte.


    Wobei ich unter "Knickasti" nicht nur die Zernike-Terme Z4 und Z5 verstehe, sondern eine Überlagerung von allen möglichen Fehlern.
    Und wenn die lagerungs-bedingten Fehler gut reproduzierbar sind, dann kann man all diese Fehler rechnerisch korrigieren, ausgenommen die wenigen rotationssymmetrischen Terme Z8, Z15, Z24...


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Andreas und Ulli,


    von der Luftpolsterfolie halte ich auch nix, das ist eine völlig undefinierte Auflage.


    Vermeidung von Potato-Chip-Effekt durch leichte Neigung nach hinten: Nach den Erläuterungen von Andreas könnte mir eventuell vorstellen dass es was bringt, bin mir aber nicht sicher. Bei zu grosser Neigung könnte der Effekt vielleicht "umkippen", also Astigmatismus in die andere Richtung.
    Leichte Neigung nach hinten ist auf alle Fälle einen Versuch wert.


    Ich werde aber erst mal die andere Idee weiter verfolgen. Minimierung der Anzahl der Auflagepunkte auf zwei Stück bei +-45 Grad, und gar keine Lagerung auf der Spiegelrückseite. Optische Achse genau horizontal.
    Ich verspreche mir davon bessere Reproduzierbarkeit der Messergebnisse, und das ist die wichtigste Voraussetzung für das Herausrechnen der Teststand-Aberrationen.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Andreas,


    > Ich denke man muß die Verformung durch die laterale Lagerung (und die damit eingetragenen randnahen achsialen Kräfte) von dem echten Potatochip Effekt (oder wie Alois sagt Knickasti) unterscheiden.


    Worin soll der Unterschied bestehen? Meiner Meinung nach sind das nur zwei verschiedene Beschreibungen für den gleichen Effekt.



    > Um ein einfaches Modell zu bemühen: man stelle sich ein an ein massives Holzbrett (repräsentiert die Spiegelzelle) vor und lehne ein Blatt Papier (den Spiegel) dagegen. Nun neige man das Brett in die Vertikale und beobachte die obere Papierkante. Die beginnt sich erst unter dem eigenen Gewicht vom Brett zu lösen, wenn das Brett fast senkrecht steht.



    Wenn sich die Papierkante bereits von der Platte löst bevor das Brett vertikal steht, dann war das Blatt vorher, als es noch eben auf der Platte aufgelegen hat, durch äussere Kräfte verformt.
    Im unverformten Zustand wäre das Blatt nicht eben.
    Wenn wir dein Modell auf den Spiegel übertragen, dann würde das so aussehen:
    Die Rückseite des Spiegels ist im unverformten Zustand leicht gekrümmt, so dass er am Rand nicht auf dem ebenen Brett aufliegt. Erst wenn wir die Neigung erhöhen, dann biegt er sich durch und liegt überall auf.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Marty,


    > Als erfolgversprechenden Ansatz sehe ich den Versuch die Messtrecke so zu neigen, dass der größte Anteil der Kraft auf die Rückseite des Spiegels wirkt, die kleinere auf den Rand.


    Das wäre erst dann der Fall wenn die Neigung grösser als 45 Grad ist.
    Und wenn die auf den Rand wirkende Kraft signifikant kleiner sein soll als die auf die Rückseite einwirkende Kraft, dann brauchst du schon fast eine vertikale Messstrecke.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Gert,


    > Ich bin immer etwas skeptisch, wenn ich eine Messgroesse bestimme indem ich eine ziemlich grosse Groesse messe, dann einen fast genauso grosse Korrektur anbringe und dann die Differenz als Ergebnis nehme.


    Deine Skepsis ist berechtigt. Wenn eine Störgrösse wesentlich grösser ist als das Messsignal, dann leidet darunter die Messgenauigkeit.


    Im konkreten Fall trifft das aber nicht zu, denn zumindest nach meiner Messung war der Astigmatismus des Spiegels 0.945 waves PV, und die "Störgrösse" Teststand-Astigmatismus war nur 0.11 waves PV, also deutlich kleiner.



    > Ein 'Messinstrument' sollte immer 10x so genau sein, wie dass was man messen will.


    Schön wär's, aber solche idealen Verhältnisse haben wir beim Optik-Test leider nicht.



    > Sackt der Spiegel wirklich immer gleich in seiner Halterung zusammen? Ich denke, da muss noch viel an Arbeit geleistet werden,


    das denke ich auch.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Kurt,


    > Ich sehe nur das Problem, dass man nicht auf Anhieb sagen kann welches der Rechenmodelle an besten die mechanisch bedingten Deformationen beschreibt.


    Allgemein formuliert würde ich sagen, die Teststand-Aberrationen werden durch eine Überlagerung von Zernike-Polynomen dargestellt. Wobei der primäre Astigmatismus sicherlich den grössten Teil ausmacht, und wenn man es genauer haben möchte dann nimmt man eben noch weitere Polynome hinzu. Man kann die Grösse aller nicht-rotationssymmetrischen Polynome ermitteln, indem man zwei Messungen macht und den Spiegel dazwischen um einen geeigneten Winkel weiterdreht. Der Winkel hängt davon ab um welches Polynom es geht.
    Für Koma 180°, für Astigmatismus 90°, für Triangular 60°, und so weiter. Es gibt auch andere Methoden, die mit weniger Messungen auskommen. Nur die Grösse der rotationssymmetrischen Polynome (also sphärische Aberration) kann man mit dieser Methode nicht ermitteln.
    Voraussetzung ist natürlich eine Spiegellagerung, die reproduzierbare Messungen ermöglicht. Es kommt überhaupt nicht darauf an wie gross die Teststand-Aberrationen sind. Wichtig ist allein die Reproduzierbarkeit der Messungen.



    > Eigentlich kein Problem,weil man den Parabolspiegel im Teleskop beliebig exakt auf Komafreiheit kollimieren kann. Damit wäre der Fehler hinreichend weggebügelt.


    Wenn ein Parabolspiegel Koma auf der optischen Achse zeigt, dann kann man diese Koma wegkollimieren indem man den Parabolspiegel verkippt. Die Sache hat nur einen grossen Haken:
    Nach der Verkippung geht die optische Achse nicht mehr durch die Bildmitte, und das bedeutet dass an dieser Stelle die anderen Abbildungsfehler nicht mehr Null sind, wie es beim Newton eigentlich sein sollte.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Kurt,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
    <br />Spiegeleigene Koma kann man ja nicht durch Drehung um 90° wegbügeln. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Die spiegeleigene Koma wollen wir ja auch nicht wegbügeln. Wenn der Spiegel Koma hat, dann muss sie im Messprotokoll auftauchen. Du meinst sicher die Teststand-Koma, die wir gerne aus der Messung herausrechnen möchten.
    Um Teststand-Koma wegzurechnen sind zwei Messungen notwendig, zwischen denen der Spiegel um 180 Grad verdreht wurde. Siehe
    http://www.astro-electronic.de/faq2.htm#11
    Zu Teststand-Koma insbesondere der Abschnitt etwas weiter unten, in englisch geschrieben.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Ulli,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: ulli_v</i>
    <br />Warum das? Was spricht dagegen einen Spiegel in der ihm zugedachten Zelle zu messen?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ich meine man muss hier klar unterscheiden zwischen zwei verschiedenen Dingen:


    a) Man möchte eine möglichst kleine Verformung des Spiegels durch Kräfte, die von der Fassung her auf ihn einwirken. Dieses Ziel ist nur näherungsweise erreichbar, es wird immer ein Restfehler bleiben.


    b) Man möchte reproduzierbare Messergebnisse. Das heisst, wenn ich den Spiegel aus der Fassung rausnehme und wieder reinsetze, dann sollte die zweite Messung möglichst gut mit der ersten Messung übereinstimmen.


    Im Teleskop ist ganz klar Punkt a) die wichtigste Anforderung an die Spiegelfassung.
    Aber im Teststand ist Punkt b) viel wichtiger. Die Verformung des Spiegels lässt sich problemlos rausrechnen, indem man mehrere Messungen macht und den Spiegel immer ein Stück weiter dreht. Zur Beseitigung des primären Teststand-Astigmatismus genügen zwei Messungen in 90 Grad Abstand.
    Das Rausrechnen funktioniert aber nur dann, wenn die vom Teststand hervorgerufene Verformung bei allen Messungen identisch ist. Und deshalb muss die Testfassung so optimiert werden, dass die Reproduzierbarkeit möglichst gut wird. Die so optimierte Fassung muss nicht gleichzeitig die beste Fassung hinsichtlich Punkt a) sein.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hi Marty,


    &gt; Was mich dabei auch interessiert wie sich das auf die Konstruktion von Spiegelzellen übertragen lässt.


    Ich fürchte da wird sich nicht viel übertragen lassen, weil es ganz verschiedene Anwendungen sind.
    Wenn ich eine Spiegel-Halterung für Optik-Test optimiere, dann gehe ich davon aus dass die optische Achse immer horizontal liegen wird. Auf andere Winkel brauche ich bei der Konstruktion keine Rücksicht zu nehmen.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
    <br />Hier die Zusammenfassung nach Anwendung dieser Methoden, Protokollwellenlänge 550 nm.
    Michelson Interfero von mir mit L 532 nm Astigmatismus 1,171 L Wellenfront
    Bath Interferometer von mir mit L 635 nm Astigmatismus 1,182 L Wellenfront
    David Fink Bath Interferometer mit L 633 nm Astgmatismus 1,179 L Wellenfront
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Alois,


    ich habe aus meinen interferometrischen Messungen auch mal den reinen Astigmatismus des Spiegels berechnet, also nach Abzug des Teststand-Astigmatismus:
    Ich komme auf 0.945 lambda PV in der Wellenfront bei 633nm,
    das entspricht 1.088 lambda PV in der Wellenfront bei 550nm.
    Wie ich den Wert berechnet habe steht als Nachtrag in meinem Testbericht.


    Was ich aus der ganzen Aktion gelernt habe?
    Ich hätte vorher nicht gedacht dass die Lagerung des Spiegels während der Messung so wichtig ist. Das muss ich in Zukunft besser drauf achten, und die Pläne für eine neue Spiegel-Test-Halterung sind im Kopf schon fertig :)
    Lagerung und Teststand-Astigmatismus scheint zur Zeit gerade DAS Thema zu sein... Alois hat sich intensiv damit beschäftigt, Steve Koehler probiert neue Algorithmen aus die den Teststand-Asti herausrechnen sollen... da kommt noch einiges Interessantes auf uns zu.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
    <br />Der Astigmatismuswert war bei 0° 1,142 und bei 90° 1,204 = 0,062 L Wellenfront Differenz.
    Da der Knickasti einmal mitwirkt und einmal dagegen wirkt ist er bei der Mittelung noch zu halbieren und dann kommt man auf 0,031 L Wellenfront.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Alois,


    vielen Dank für deine Klarstellung. Demnach war es richtig was Kurt geschrieben hat: In deiner Auswertung ist der Knickasti 0.031 lambda PV, und in meiner Auswertung sind es 0.11 lambda PV, beide Messwerte jeweils bezogen auf die Wellenfront.
    Der Unterschied wird wohl durch unterschiedliche Lagerung des Spiegels zustande kommen. Ich bin mir nicht mehr ganz sicher ob der Spiegel bei meiner Messung wirklich ganz frei gestanden hat. Da muss ich in Zukunft besser drauf achten.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
    <br /> Alois findet nach seinen einfach nachvollziehbaren Berechnungen und Messungen aber nur 0,03 lambda wave "Knickasti". Michael berechnet aus den Messungen 0,11 lambda Teststand- Asti.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Kurt und Alois,


    in der Auswertung von Alois ist mir noch nicht ganz klar wie der Wert 0.03 für den "Knickasti" zu interpretieren ist.
    Ist damit der Zernike-Koeffizient Z4 gemeint (was ich vermute), oder der daraus resultierende PV Fehler? Der wäre nämlich um den Faktor 2 grösser, weil das Zernike-Polynom für den Asti so aussieht:
    z[4] = r^2 * cos(2 * winkel)
    Für den Rand des Spiegels ist r = 1, damit ist das Minimum dieser Funktion -1 und das Maximum ist +1, daher der Faktor 2 um vom Zernike-Koeffizienten zum PV Wert zu kommen.


    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hi Andreas,


    &gt; (die Rauhigkeit und Mikrodefekte werden soweit ich es verstanden habe ja auch im Zygo nicht erfasst).


    Das kommt drauf an in welcher Grössenordnung die Rauhigkeit liegt. Bei Phase Shift Interferometrie ist die räumliche Auflösung durch die Pixelgrösse der Kamera gegeben, das war im konkreten Fall etwas weniger als 1mm auf der Spiegeloberfläche. Über diese Fläche (1mm^2) wird gemittelt.
    Bei statischer Interferometrie, also Auswertung von einem einzelnen Streifenbild, kann die räumliche Auflösung prinzipiell nicht besser sein als der halbe Abstand der Streifen, also typischerweise irgendwo im 5...30mm Bereich.

    Gruss
    Michael

  • Round Robin Bericht

    Hallo Frank,


    &gt; na weis nicht so blind ist der Foucaulttest gar nicht bei Asti,
    ich finde Horias 3D Darstellung den Interferogrammen in den groben Astizügen recht ähnlich


    Ich glaube das ist nur Zufall dass die 3D Darstellung astigmatisch aussieht. Die Amplitude ist ja auch etwa um den Faktor 5 zu klein. Mit dem Foucault-Tester kann man die unterschiedlichen Radien auf verschiedenen Achsen nicht messen, weil der Spiegel zwischen den Messreihen bewegt wird.
    Schade dass Kurt's rotierender Foucault-Tester hier nicht zum Einsatz gekommen ist, das wäre interessant gewesen.


    Gruss
    Michael