Hier der versprochene Nachschlag:
<b>Forschritte mit dem Lochinterferometer und erste Vergleichsmessungen mit zwei anderen Interferometern</b>
Nach einigen Versuchen die „richtige“ Schichtdicke der Silberschicht reproduzieren zu können hab ich mich mit dem zufrieden gegeben was halt so herausgekommen ist. Dazu wurden einige Mikroskop- Deckgläser mehrere Stunden lang zwecks Reinigung in hochkonzetrierter Reinigungsbrühe liegen lassen. Diese besteht aus dest. Wasser mit ganz viel Granulat „Dr. Beckmanns Oximagic“. Danach wurden die Plättchen nach dem Brashear- Verfahren versilbert und nach dem Trocknen einseitig die Silberschicht wegpoliert.
<b>Bild 6</b>
Dabei sind 2 von 4 Plättchen zerbrochen. Für den Anfang fand ich diese Ausbeute aber recht ordentlich.
Nun muss ich noch erklären was mich zum Umstieg von handfesten, 2 mm dicken Glasscheiben auf die nur 0,15 mm dicken Deckgläser getrieben hat. (Zu deren Bearbeitung bräuchte man eigentlich Mäusemelkerfinger). Was man auf meinem <b>Bild 3</b> (rechtes I- Gramm) nicht so recht erkennen konnte, das ist die Rippelung der Interferenzstreifen. So richtig knallhart kommt das raus, wenn man mit einem grünen Laserpointer und Strahlaufweitung arbeitet.
<b>Bild 7</b>
Diese lästigen Stör- Interferenzen werden sehr wahrscheinlich durch Teilreflexion an der unbelegten Glasfläche des PDI- Filters verursacht. Daher war es naheliegend ein hoch- antireflexbeschichteres UV- Sperrfilter als Schichtträger zu verwenden. Das widersetzte sich aber hartnäckig meinen Versilberungsversuchen. Nach dem dritten Fehlschlag gab ich es auf, weil mir eingefallen war wie ich das UV- Filter bezüglich seiner Silberaversion austricksen könnte. Dazu hab ich versuchsweise mein Erstlingsfilter mit Immersionsöl auf das UV- Filter geklebt. Tatsächlich waren danach die störenden Interferenzen deutlich reduziert, aber die Gesamtglasdicke von nunmehr 4 mm erschien mir zu viel. So verfiel ich auf die dünnen Mikroskop- Deckgläser als Träger der Silberschicht, die ich mittels Immersionsöl auf das vergütete UV- Filter bringen wollte. Nur war zwischenzeitlich mein 22€ teures UV- Filter auf den hart gefliesten Fußboden gefallen...also fiel dieser Versuch aus. Ich probierte es mit einem dünnen, silberbeschichteten Deckglas allein. Zu meiner Überraschung gab das dann hochprächtige Interfererentbilder nach diesesr Art:
<b>Bild 8</b>
Das Foto ist echt life mit meinem Lochinterferometer an meinem 10“ f/6 entstanden und nicht etwa synthetisiert.
Wes sich nicht so recht vorstellen kann wie man denn zu der Einstellung solcher Interferenzbilder kommt:
<b>Bild 9</b>
Die Lichtquelle (Laser- Diode) ist hier der Übersicht halber nicht eingezeichnet.
<b>Bild 10</b>
Wenn der Abstand a ca. 10 – 15 mm beträgt, dann sieht man als folge der feinen Löcher auf den Filter mehr oder weninger kontrastreiche „Bullaugen“ wie in Teilbild 1 erkennbar. Zentriert man nun eines dieser Augen annähernd in Bildmitte und verkürzt man den Abstand a auf wenige mm, dann wird das Bullauge schnell größer, dabei auch erheblich kontrastreicher und heller. Im Teilbild 3 ist man sehr nahe an Fokus. Verschiebt man jetzt das Filter nur um einige Mikrometer seitlich zur Achse, dann findet man das z. B. mit FringeXP auswertbare Streifenbild. Man kann auf diese Weise auch ohne Mikroskop ein passendes Löchlein in der Silberschicht finden. Bei dem neuen Filter war es wiederum unregelmäßig begrenzt mit ca. 0,01 mm maximaler Ausdehnung.
Doch nun zum Kern meiner Rede:
Es ist ja nicht unbedingt einleuchtend, dass so ein PDI- Interferenzstreifenbild die gleiche Information enthält wie eines das mit einem Bath oder LUPI gewonnen wurde. Was LUPI heißt das hab ich gleich an zweiten Tag nach meiner Anmeldung in der Yahoo Interferometry Group gelernt. Also, LUPI heißt Laser Unequal Path Interferometer. Unter Unequal Path versteht man die total ungleich langen Wege der aufgeteilten Lichtbündel zur Referentquelle bzw. zum Prüfling und zurück. Wie man mir dort mehrfach glaubhaft überzeugend versichert hat gehört mein heißgeliebtes „Michelson“ exaktgenau zu dieser Art von Interferometern.
Natürlich liebe ich auch mein "Bath", welches zur geschätzten Gruppe der Common Path Interferometer gehört, genau so wie das PDI. Hier sind die Wegunterschiede der Lichtbündel sehr klein, so dass man prinzipiell auch mit Lichtquellen geringer Kohärenzlänge arbeiten kann. Ganz ohne Kohärenzlänge funktioniert prinzipiell kein Interferometer.
Die Abkürzung LUPI gefällt mir noch besser als PDI für das Lochinterferometer*. Ich werde aber aus praktischen Gründen im folgenden diese Abkürzungen benutzen. Natürlich erhält man man in der Interferometry Group auch erheblich wertvollere Infos.
Um mal ganz einfach anzufangen hab ich mich mit allen 3 Inteferometern nacheinander an meinen unverspiegelten 10“ f/6 heramgemacht. Dabei wurde der Aufbau im Krümmumgsmittelpunkt (RoC oder auch CoC?) gewählt. Hier zur allerersten Begutachtun eine Probe typischer Interferogramme aus der weiter unten diskutierten Messserie:
<b>Bild 11</b>
Man erkennt in allen 3 Fällen zweifellos den deutlich abgesunkenen Rand. Aus dem vollen Bilddurchmesser kann man abmessen, dass die Absenkung bei ca. 3- 4 mm von außen beginnt. Aus Erfahrung mit mehreren andern Spiegeln hab ich gelernt, dass eine solche Randpartie erhebliche Streuungen bei der Auswertung verursacht. Das gilt nicht nur für intererometrische Auswertungen wie z. B. mit FringeXP sondern ebenfalls für Schnittweitendifferenzmessungen nach Foucault. Anderseits würde ich einen solchen Spiegel in der Praxis um einige mm abblenden. Ich habe deshalb die Interferogramme mit vollem Durchmesser 256 des Spiegels aufgenommen, aber für die eigentliche Auswertung die Interferogramme af 2590 mm Durchmesser markiert. Das geht mit meinem Bildbearbeitungsprogramm pixelgenau.
Nun ist es zwar noch nicht soo richtig Winter draußen, aber die Temperaturdifferenz zum zwangsweise unbeheiztem Prüfraum macht erheblichen Ärger, wenn man Vergleichsmessungen statt Turbulenzmessungen machen will. Daher wurde die Messtrecke in einen Iso- Tunnel eingepackt. Der besteht aus einen Tubus mit Spiegelzelle, der vorne durch ein aus Iso Tapete gewickeltes Rohr verlängert wurde. Damit bekommt man die Luft in der Messtrecke tatsächlich ruhig, aber es bildet sich trotzden ein der Raumtemperatur entsprechende vertikale Temperaturschichtung in der Messstrecke aus. Unmittelbar vor dem Spiegel konnte ich Temperaturdifferenzen zwischen Spiegelunter- Oberkannte von 0,4 – 0,5°C messen. Das reicht für einen satten vertikal/horizontal ausgerichteten asti von 0,4 lambda Wellenfront aus. Wenn diese Störung aber reproduzierbar ist, so kann man sie durch zei Messreihen in zwei um 90° verdrehten Spiegelpositionen mitsamt evtl. vorhandenen Prüfstandsastigmatismen hinreichend gut eliminieren. Es reicht schon, wenn man sich bei den Messreihen jeweils auf 4 Einzel- Inteferogramme beschränkt.
Das läuft also so ab:
1. Vier Interferogramme möglichst mit um 90 ° gedrehter Streifenlage aufnehmen.
2.Spiegel um 90 ° drehen
3.Weitere 4 Interferogramme wie unter 1. aufnehmen
4.Diese Interferogrammbilder bildtechnisch um 90^zurückdrehen
5.Alle Interferogramme per Auswerteprogramm „mitteln“
Durch die Drehung der Bilder gemäß 3. hebt sich der Asti des Versuchsaufbaus heraus. Verzichtet man auf die Drehung, dann erhält man als Asti den des Versuchsaufbaus. Alois Orter hat sich sehr ausführlich mit dieser Auswertetechnik beschäftigt und mir überzeugend „verkauft“. Diese relativ einfache Vorgehensweise funktioniert aber nur dann hinreichend genau wenn man keine deutlich x- eckig verspannte Spiegel zu prüfen hat.
In de folgenden Tabelle hab ich die Mittelungen zusammengefasst. Nur damit nicht wieder jemand Unsinn versteht oder mutwillig verzapft, Mittelung heißt hier unter Nutzung des Programms FringeXP, Option „Zernikes“, „Edit AverageList“, „Add File“. Ich hab das noch nie anders gemacht. Die nachfolgende Tabelle sowie die Grafik gründen auf insgesamt 24 jeweils unterschiedlichen Interferogrammen.
<b>Bild 12</b>
Danach erscheint der Spiegel dem Bath –Interferometer etwas stärker überkorrigiert mit entsprechend kleineren Strehlzahlen. Dieser Unterschied von 0,03 bzw. 0,04 Strehlpunkten ist aber nicht statistisch gesichert. Dazu wären umfangreichere Messreihen bei geringeren Störungen durch Lufttemperaturunterschiede erforderlich. Außerdem könnten die im Bath und PDI verwendeten roten Laserdioden etwas unterschiedliche Wellenlängen haben und damit das Messergebnis beeinträchtigen.
Hier noch die Betrachtung des Spiegelprofils bei achssymmetrischem Schnitt. Die Kurven sind im Maßstab angepasste Kopien einzelner FrimgeXP- Plots. Der Übersicht halber wurden die durchweg sehr kleinen Deformationen unter „Trefoil“ und „Tetrafoil“ ausgeblendet. Diese haben hier praktisch keinen Einfluss auf die Strehlzahlen.
<b>Bild 13</b>
Wie man erkennt, wird das Spiegelprofil von allen Interferometern gleichsinnig wiedergegeben. Die Kurven LUPI und PDI sind sogar fast deckungsgleich. Der max. Unterschied zur Bath- Kurve beträgt weniger als 0,1 lamba Wellenfront. Danach sind die Messungen auf Basis des Lochinterferometer voll konkurrenzfähig.
Gruß Kurt
*Dieser Satz ist wahrscheinlich missverständlich. Es soll richtig heißen:
Die Abkürzung LUPI für das Michelson- Interferometert gefällt mir besser als PDI für das Lochinterferometer.
(Korr. 24.01.07)
Kurt
