Beiträge von Kurt im Thema „größere Planspiegel ? Aktualisierung“

Kurt · 3. Dezember 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nur dir zuliebe habe ich den Faden wieder aufgenommen, der für mich eigentlich beendet war.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Hi Micha,
vielen Dank, aber Du braucht Dich nicht weiter zu bemühen.
Gruß Kurt

Kurt · 3. Dezember 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: MichaelMoser
 Hi Kurt,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">... Wechsel von 0.01 auf 0.001 mm<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Solange du nur in einer Achse mißt, stimmt das. Beim Caustic-Test wirst du ohne 0.001 Meßuhr in der 2. Achse nicht auskommen. Kann man im Texereau nachlesen.

Micha

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Micha,
ja, klar, da braucht man sehr hoch auflösende Messuhren und/oder Messmikroskope . Geht wohl auf Schroader zurück. Technische Details auch nachzulesen in Amateur Telescope Making, Book Three.

Für weniger sachkundige Mitleser :

“Kaustik :
Einhüllende eines bildseitigen Strahlenbündels bei der Abbildung eines Punktes durch ein optisches System.
Mit Loch- oder Spaltblenden werden enge Bündel erzeugt, deren Koinzidenz in der Auffangebene als Einstellkriterium dient.

Kaustik- Prüfstand: optisches Gerät zur Messung der geometrisch- optischen Abbildungsfehler von optischen Systemen.“

Zitate aus „Lexikon der Optik“ von Heinz Haferkorn.

Hast Du eine Ahnung ob schon mal ein Amateur oder Profi diese Messverfahren zur Prüfung von Planspiegeln eingesetzt hat?

Noch etwas:
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">PS.: Was verstehst Du unter "qualitativer Messung"? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Fällt die Nichtbeantwortung dieser Frage aus meinem obigen Posting in die Rubrik Getriebsgeheimnis? Wenn wir unsere Mitleser schon mit nicht ganz klar verständlichen Begriffen und exotischen Prüfmethoden konfrontieren, halte ich es für zweckdienlich auf entsprechende Fragen zu reagieren.

Gruß Kurt

Kurt · 2. Dezember 2003

Hi Michael,
ist ja nicht strittig, dass der ideale Kugelspiegel die bestmögliche Voraussetzung zum Test des Planspiegels ist. Hab ich nicht, krieg ich nicht und hab hier meinen ersten Planspiegel- Versuch mit "bordeigenen" Mitteln vorgestellt. Dabei muss ich eben etwas rechnen wie man es beim Parabolisieren halt gelernt hat. Das Ding ist vorläufig fertig. Warten wir mal ab ob ich eine professionelle Prüfstelle finde. Selbstverständlich werde ich das Ergebnis hier vorstellen.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich gehe weiter davon aus, daß du einen vernünftigen Kreuztisch benutzt, entweder mit 0.01 mm Meßuhren oder Mikrometerschrauben. Dann nämlich erübrigt sich die Diskussion um die Toleranz von 0.05 mm. Bei bestimmten Tests ist sogar eine 0.001 mm Meßuhr notwendig. Auch die gibt es im Fachhandel.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Ja mein Messtisch hat einen Kreuzsupport mit 0,01 mm Mikromerschrauben. Da mit kann ich zwar Schnittweiten auf 0,01 mm ablesen, das sagt aber noch nichts über die Reproduzierbarkeit aus. Bei einen 8" f/6 Spiegel würde einem solchen Schittweitenfehler ein Wellenfrontfehler in der Größenordnung 1/500 lambda entsprechen. Solche Fehler sieht man nicht. Daher kann in diesem Falle gar nicht auf 0,01 mm "genau" einstellen. Natürlich schadet die hochaulösende Messuhr nicht. Man sollte nur klar machen, dass in diesem Falle der Wechsel von 0,01mm auf 0,001 mm keinen nachweisbaren Gewinn bei der Genauigkeit bringt.

Zu meinen Kenntnissen in Sachen Messtechnik ganz allgemein: Ich hab als Physikingenier fast 4 Jahrzehnte lang in div. Fachbereichen gearbeitet u. a. auch bei der Entwicklung von Analysengeräten, zuletzt in der Qualitätssicherung. Dabei hab ich mehr über Messung gelernt als ein Tier mit langen Ohren, das weder Hase noch Fuchs ist tragen kann.[:D].
Gruß Kurt

PS.: Was verstehst Du unter "qualitativer Messung"?

Kurt · 2. Dezember 2003

Hi Micha,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Eine Sphäre ist und bleibt eine Sphäre und der Foucaulttest zeigt gnadenlos bis mindestens L/40 PV surface, ob noch Zonen oder irgendwelche anderen Auffälligkeiten zu sehen sind oder nicht. (Schnittweitenmessungen mit einer Toleranz von nur 0.05 mm wäre mir zu ungenau)<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Falls Du noch Lust zur Fehlerdiskussion hast: Über die Gnadenlosigkeit des Foucault- Test sind wir uns voll und ganz einig. Wenn ich darauf ein Messverfahren = Sschnittweitendifferenzmessung aufbaue ist auch eine hohe Auflösung und wenn man alles richtig macht auch eine entsprechend hohe "Genauigkeit" der Messung anzunehmen. Bei einer Toleranz von 0,05 mm erreicht man tatsächlich bei einem 16" f/5 Spiegel mit hoher statistischer Wahrscheinlichkeit nicht nur l/40 PV surface sondern eher PV wave. Wenn Dir das noch zu ungenau ist, OK. Ich vermute, dass Du mit Deiner Methode weit höhere Genauikeiten realisieren kannst, weil ja Deine Basis = ideal glatte Wasseroberfläche gar nicht mehr glatter geht und habe auch Verständnis dafür, dass Du das als Betriebsgeheimnis für Dich behalten möchtest.

Dir ist bekannt wie man mittels Wiederholmessungen und statistischer Auswertung den Vertrauensbereich des Messwertes absichern kann.
Dir ist wahrscheinlich auch bekannt dass die Aussage " Tolerenz von nur 0,05 mm" nur in Verbindung mit Spiegeldurchmesser, Radius und Messabstand Sinn macht. Bei sehr kritischer Betrachtung muss man noch die Abzahl und Radien der mit berücksichtigen. Zur Herstellung von sehr guten Parabolspiegeln begnügen sich die meisten Amateure zu denen ich mich auch zähle mit weniger exzessiver "Genauigkeit" der Oberfläche. Machen die nach Deiner Meinung etwas falsch?
Gruß Kurt

Kurt · 1. Dezember 2003

Hi Raphael,
als Anfänger in der Planspiegelei hab ich noch einige Fragen zur professionellen Messtechnik mit Hilfe einer planen Referenzfläche.

1. Hab ich das richtig verstanden, dass das "Beiwerk" , sprich Kollimator sowie die mögliche Unsicherheit der Weglänge durch die Interferenzschicht die limitierenden Faktoren bezüglich Präzision und Auflösung sind?
2. Welche Auflösung in lamba wave kann man mit obiger Methode erreichen.
3. Bis zur welcher Spiegelgröße sind Messungen nach obiger Methode möglich, d. h. welche ensprechend große Referenzflächen gibt es überhaupt?
4. Wann gilt ein Planspiegel als befriedigend, gut oder sogar sehr gut?
5. Da ich natürlich neugierig bin, was bei meinem Erstlingswerk tatsächlich herausgekommen ist, kennst Du eine Stelle, die meinen 12" zu erschwinglichen Preisen professionell vermessen würde? Das Ding ist nämlich in einem Zustand, dass ich mit meinen Messmitteln nichts mehr sicher verbessern kann.

Vielen Dank im Voraus für Deine Bemühungen.
Gruß Kurt

Kurt · 30. November 2003

Hi Michael,
also gut, ich hab meine Mmethode vorgestellt, Du die Deine. Ich finde z. B. für meine 12" Spiegel keine Kollimatorlinse, mit der ich Deine Methode nachstellen könnte. Die Fundamente zur Schwingungsdämpfung eines Interferometers durfte ich mir neulich in einem größeren Optik- Betrieb ansehen. So etwas kann ich bei mir zu Hause leider nicht realisieren.

Wie bereits gesagt, Du kannst gerne meinen fertigen Spiegel mit Deiner Wasserwannenmethode nachmessen. Bis 120 mm Durchmesser müsste es ja Deiner Schilderung nach funktionieren. Ich hab auch gar nicht angezweifelt, dass Deine Methode funktioniert. Deshalb darfst Du aber gerne weiter an der Möglichkeit solider Fehlerkorrektur mit definiert vermessenen Referenzspiegeln zweifeln. Zur Wiederholgenauigkeit und Auflösung und wie lange eine Messung dauert hast Du immer noch nix verraten und auch nicht, wie Du das Staubproblem in den Griff gekommen hast.

Gruß Kurt

Kurt · 30. November 2003

Hi Micha,
selbstverständlich hast Du recht mit der "perfekten" Sphäre. Die hat nur einen Radius und es gibt keine Schnittweitendifferenzen. Wenn aber die Sphäre nach Foucault, Star oder meinetwegen auch Ronchi nicht ganz perfekt aussieht, wie willst Du denn den die Abweichungen quantifizieren? Nach meiner Meinung geht das mit Foucault am empfindlichsten, zumindest wenn man nur Amaterumittel vergfügbar hat.
Gruß Kurt

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Hast du dich in dieser Art Messung schon einmal versucht, oder hast du nur davon gehört?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Ich hab nur davon gehört und würde gerne ein Fotos sehen, eingermaßen gesicherte Daten über die Reproduzierbarkeit und das Auflösungsvermögen, Erschütterungsempfindlichkeit und natürlich auch etwas über den Zeitaufwand zur Realisierug einer einzigen Messung erfahren. Ich hab Dir zur Liebe jede Menge Argumente auf den Tisch gelegt, jetzt tu Du mal Butter bei die Fisch[:D]. Du hast doch nach der Wassermethode bereits gearbeitet oder hab ich mich das falsch verstanden?

Weißt, wenn man wie ich bereits 64 ist, denkt man öfters daran: "Möglichst noch in diesem Leben". Speziell für die Anwendung zur Herstellung meines 12" Planspiegels hab ich auf die für mich schnell realisierbare Methode mit dem fast sphärischen Referenzspiegel zurückgegriffen.

Gruß Kurt

Kurt · 30. November 2003

Hi Micha,
selbstverständlich hast Du recht mit der "perfekten" Sphäre. Die hat nur einen Radius und es gibt keine Schnittweitendifferenzen. Wenn aber die Sphäre nach Foucault, Star oder meinetwegen auch Ronchi nicht ganz perfekt aussieht, wie willst Du denn den die Abweichungen quantifizieren? Nach meiner Meinung geht das mit Foucault am empfindlichsten, zumindest wenn man nur Amaterumittel vergfügbar hat.
Gruß Kurt

Kurt · 30. November 2003

Hi Micha,
sorry, Du kannst hier im Thread meinen Vesuchsaufbau finden.

Du darfst mir ausnahmsweise glauben, dass man die Qualität eines größeren, sphärischen Spiegels mit keiner anderen Methode so empfindlich nachmessen kann, wie mit Foucault und Schnittweiten- Differenzmessung. Evtl. Zonen die man noch soeben sieht aber eben nicht mehr mit Schittweitenmessung gesichert quantifizieren kann, liegen im Bereich von l/30 bis l/50 wave, je nach Qualität der Foucault- Apparatur. (Wird so ein Spiegel bei geringerer Empfindlichkeiteinstellung gemessen, dann erscheint er Kinderpopoglatt). Folglich kann man damit auch die Deformation bei der Lagerung wie in den zitierten Tread beschrieben sehr empfindlich nachweisen. Übrigens ist es in der Messtechnik eine durchaus gängige Methode definierte Fehler rechnerisch zu berücksichtigen, nicht nur bei hochteuren Interferometern.

Frage: Welche Genauigkeit hast Du denn mit Deiner Wassespiegel- Methode tatsächlich, statistisch nachgewiesen erreicht? Dass eine ungestörte Flüssigkeitsoberfläche auf der Erde die Krümmung des Erdradius annimmt und damit als hochgenaue Planfläche anzusehen ist, ist noch keine Garantie für die Genauigkeit der Prüfergebnisse. Raphael hat ja dazu auch schon auf einige Problemchen hingewiesen.

Wie dem auch sei, wenn mein 12“ Planspiegel fertig ist, dann kannst Du ihn gerne mit Deiner Methode nachmessen.
Gruß Kurt

Kurt · 29. November 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: MichaelMoser
 Hi Kurt,

fingeXP berechnet die gesamte 120 mm Fläche mit PV wave 1/4,377 und Strehl=0.949 bei Streifenabstand 1 Lambda und bei ca. 580 nm wave. Die Referenzfläche war Wasser.

Micha

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Michael,
dann war ja meine Blitz- Auswertung mit PV 1/4 lambda recht nahe dran[:D]. Jetzt stell Dir mal meinen 12" vor. Den hab ich während der laufenden Bearbeitung in den letzten 8 Tage mindestens 20x geprüft. Viel weniger ist wohl kaum sinnvoll. Der Aufbau und das Einjustieren dauerte jeweils ca.15 Minuten. Meinst Du mit der "Badewannen- Methode" geht das genau so schnell?

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">So etwas in der Art und sogar besser hab ich schon mit 16" Durchmesser hinbekommen.
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Was genau hast Du hinbekommen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Kannst mal die Diskussion nachlesen, was ich mit der fast 16“ f/4,7- Sphäre angestellt habe. Da ging es um den messtechnischen Nachweis der Deformation einer sehr guten Sphäre(PV mit Foucault nicht mehr messbar, weil Schnittweitendifferenzen bei stationärer Lichtquelle im Bereich < 0,05mm ).
http://www.astrotreff.de/topic…6&SearchTerms=Treppenhaus

Für den derzeit in Arbeit befindlichen 12“ benutze ich übrigens einen selbst geschliffenen 10“ f/6 Parabolspiegel. Bei alpha 30° wird er in der Horizontalen nur zu 50% ausgenutzt. Der Fehler zur idealen Sphäre beträgt dann nur 0,13 lambda wave grün. Statt rechnerischer Korrektur beim Einsatz als Referenzspiegel kann ich diesen Fehler auch optisch kompensieren. Wenn man bei der rechnerischen oder opt. Korrektur mal spaßeshalber einen Fehler des Fehlers von 25% annimmt, dann wäre eine Unsicherheit von etwa lamba/30 wave anzunehmen, so ganz flott abgeschätzt. Natürlich würde ich auch keine PV- lamba/4- Gurke mit einer Zielscheibenringstruktur rechnerisch kompensieren wollen.
Gruß Kurt

Kurt · 29. November 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Einer früheren Bemerkung von Dir stehst du der praktischen Durchführung eher skeptisch gegenüber.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Michael,
bei soo vielen Bemerkungen die ich von mir gegeben habe, weiss ich nicht, welche Du meinst. Helf mir bitte mal auf die Sprünge.
Gruß Kurt

PS.: Hab soeben Dein Beispielbild ausgemessen. Beim Test gegen eine plane Referenzfläche wäre der Streifenabstand 1 lambda wave. Die Abweischung gegeüber einer exakten Geraden liegt hier bei etwa 1/4 lambda wave. Viele Streifen sieht zunächt recht gut aus. Wir groß ist der Spiegel?

Kurt · 29. November 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich weiß, daß bei 2 Scheiben ein Kugelspiegel entsteht, es geht mir also hauptsächlich um die 3. Scheibe.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Stoffie,
es geht mit 3 Scheiben ohne Sphärometer und mit zwei Scheiben braucht man zur Vorbehandlung, d. h. bis zum Feinschliff ein Sphärometer. Letzteres hab ich versucht deutlich zu zu machen. Wenn man dann poliert, kann man ebenfalls mit 3 Scheiben arbeiten. Nennen wir sie mal A, B und C. Man kann dann allein an Hand der Interferenzstreifen bei Kontakt AB, AC und BC auf Planität prüfen. Wie man das bei 12" und mehr managen will, hab ich nicht weiter recherchiert, weil die eingangs beschriebene und skizzierte Prüfmethode mit einem sphärischen Referenzspiegel nach Prof. Ritchey´s Auffassung selbst bei 40" prima funktioniert hat. Wäre ich gestern Abend früh schlafen gegangen statt weiter an meinem Spiegel herum zu fummeln wäre er bereits fertig gewesen. Angefangen hab ich vor 8 Tagen und bisher ca. 30- 40 Arbeitsstunden incl. Prüfung verbraten.
Gruß Kurt

Kurt · 28. November 2003

Hi Michael,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">... mit vertikaler/horizontaler Scheide ..."<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
das heißt natürlich ...mit vertikaler/horizontaler Schneide...

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Pinholes gibt es bei Pörschke, bei Edmund Scientific, bei Melles Griot, bei Knight Optical UK so um die 100.- Euro das Stück.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Vielen Dank für den Tipp, werde mal danach "Googeln".

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Idee, Planflächen gegen Flüssigkeiten zu prüfen, gibt es in der US-Szene genug, Berichte darüber in Sky & Telescope ebenfalls. Wundert mich eigentlich, daß du da nicht draufgekommen bist.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Natürlich kenne ich das z. B. aus "Amateur Telescope Making" und aus dem bereits zitierten Buch von Mackintosh. Ich kenne nur niemanden, der damit schon mal erfolgreich einen 12" Planspiegel und größer korrigiert hat. Aber vielleicht outet sich noch jemand[:o)]
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Was meinst du eigentlich mit der Meßstrecke von drei Meter?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Das wäre notwendig, wenn man ein langbrennweitiges Objektiv gegen eine horizontal liegende Flüssigkeitsoberfläche prüfen wollte.
Im Zusammenhang mit Planspiegelprüfung wäre ein hinreichend großer Betrachtungsabstand schätzungsweise von mehreren Metern senkrecht über dem Prüfling notwendig, weil sonst die vom Rande des Prüfobjektes kommenden Strahlen innerhalb der Interferenzschicht eine erhebliche Phasenverschiebung gegenüber der Mitte hätten, sofern man so eine Prüfanordung für 12"-Prüflinge überhaupt mit Amateurmitteln funktionstüchtig machen könnte.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Planflächen kann man natürlich mit einem Kugelspiegel prüfen, wie ich in meinem Posting deutlich machte. Der Kugelspiegel muß aber eine hohe Qualität besitzen, da ja von ihm die Prüfung der Planflächen abhängt, also mindestens L/20 PV der Oberfläche, keine Zonen oder sonstige Störungen, also wirklich topfeben im Foucaulttest.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Selbst wenn der sphärische Referenzspiegel Fehler im Bereich von 1/4 Lamba wave hat, verhindert das dessen Anwendung nicht, weil diese Fehler als Nullmessung von den Messwerten des Prüflings abgezogen werden können. So ewtas in der Art und sogar besser hab ich schon mit 16" Durchmesser hinbekommen.
Der Witz bei der skizzierten Messanordnung ist doch gerade, dass die
Fehler des Prüflings wegen dessen Zweifach- Reflexion doppelt so stark sichtbar werden gegenüber den Restfehlern des Referenzspiegels. Je nach Größe des Winkels alpha wird der Radiusfehler nochmals verstäkt als Astigmatimus dargestellt.

Gruß Kurt

Kurt · 28. November 2003

Moin Micha,
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Herstellung exakter Planspiegel hat als weitere Schwierigkeitsstufe die Einhaltung der exakten Planität oder der Power zu berücksichtigen. Bei der Prüfung gegen einen sehr genauen Kugelspiegel prüft man leider nur auf Regelmäßigkeit und nicht exakt auf Planität.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
gestatte, dass ich korrigiere: Die o. a. Methode wie in meinem Eingangsposting skizziert, leistet genau das, nämlich eine hochempfindliche und quantitative Prüfung auf "power" des Planspiegels. Nach der Beschreibung bei Mackintosh hat Prof. Ritchey (Miterfinder des Ritchey Chretien- Systems) damit einen 40" Planspiegel gegen einen 13" sphärischen Spiegel getestet.

Ich werde voraussichtlich noch heute den letzten Stand meiner Korrektur hier mit Fotos und Berechnung dokumentieren können.

Man kann natürlich einen Planspiegel auch gegen einen bekannten Parabolspiegel prüfen und korrigieren. In diesem Falle "sieht" man die "power" des Planspiegels nicht. Außerdem wird dabei der Prüfling Planspiegel nur 1x, der Referenzspiegel dagegen 2x beleuchtet. Entsprechend schwächer wird die Fehlererkennbarkeit bei dem Prüfling während die Anforderung an die Qualität des Referenzspiegels höher wird.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Viel einfacher wäre jedoch eine richtig dimensionierte Pinhole so um die 20 Mircron, die man überall zu kaufen bekommt.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Kennst Du eine preisgünstige Bezugsquelle? Dann kaufe ich sofort so ein Pinhole. Bei Ausleuchtung mit einem Laser wäre das natürlich der ideale künstliche Stern*. Ansonsten macht die Linse erst Probleme, wenn 1. Farbreinheit und/oder 2. große Apertur gefordert
werden. Mit Laserlicht entfällt 1. Zu 2. hab ich einige Linsen auf Abbildungsfehler untersucht. Bei einem Strahlenbündel <f/10 wie normalerweise bei der Prüfung in Krümmungsmittelpunkt üblich kann man die Linsenfehler vergessen. Was echt stört ist Straub und oder Kratzer auf den Linsenoberflächen.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Kurt, was bedeutet folgender Satz in deinem Text:

"... Foucaultschnittweitendifferenzmessung mit vertikaler/horizontaler Scheide empfehlen"
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Man muss die Schnittweite jeweils bei horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Messerschneide ermitteln. Wenn man diese Messungen jeweils bei definiert um die opt. Achse verdrehtem Prüfling wiederholt, hat man einen zuverlässigen und quantitativen Test auf Astigmatismus.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei der Pfeilhöhen-Messung deiner zwei Platten wirst du sicher eine 0.001 mm Meßuhr nehmen und allen thermischen und mechanischen Verformungen zum trotz, gleiche Pfeilhöhe einzuhalten versuchen. Beim Polieren selbst ist aber die Einhaltung dieser einmal erreichten Pfeilhöhe schwierig, wenn dein Polierer mehr am Rand oder in der Mitte greift. In Lambda umgerechnet ist aber bereits eine 0.001 mm Abweichung ziemlich viel.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hier geht es doch ausschließlich um die Vorbereitung des Planspiegels vor der Politur und Korrektur. Es macht überhaupt keine Probleme wenn der Rohling mit 0,001 mm Fehler in zur Politur kommt. Die Messuhr hat dann ihren Dienst getan. Wie man relativ dünne Rohlinge zu hochwertigen Spiegeln macht, und was dabei zu beachten ist, das haben wir mittlerweile im Griff und ist z. B. mit dem o. abgelildeten Drehteller und Lagerungstechnik beschrieben. Die Deformatiosprobleme und unterschiedlich greifenden Polierern bei der Bearbeitung sind kein spezielles Problem bei der Planspiegelherstellung sondern bei jedem Präzisionsspiegel.

Zu den "Tests" mit Öl Quecksilber oder sonstigen Flüssigkeiten als Referernz- Planflächen fällt mit nur ein: Für die Amateurpraxis völlig ungeeignet. Wer hat schon eine Bastelhütte in der er 3 m oder mehr Abstand zwischen Referenzfläche und Messmimik vertikal montieren kann? Dann wäre noch der Prüfling mit der zu prüfenden Fläche nach unten horizontal zu lagern. Das ist abolut nicht "artgerecht"[V].
Gruß Kurt

* Ps.: 20 my als echter künstlicher Stern wäre bereits zu groß, wenn das Strahlenbündel größer als f/13 ist. Dann nämlich wird der Durchmesser d des Airy- Disk gleich dem des des künstlichen Sterns:
Formel: d=2,44 x lambda x f/D.
f = Abstand künstlicher Stern-Spiegel. D = Spiegeldurchmesser, lambda = 0,00064 mm = Wellenlänge Rotlicht- Laser.
Ideal wäre gemäß meiner Skizze zusätzlich eine kleinere Lochblende als 0,02 mm in der Position P. Damit würden die möglichen Fehler der Linse ausgeblendet.

Kurt · 27. November 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Roland
 Moin Kurt,
Das Ronchigitter wurde in seiner Fassung um 90° gedreht, ohne den axialen Abstand zu verändernhm, das Verfahren könnte ich doch auch bei meiner astigefährdeten Familienpizza einsetzen. Wie genau kann man denn mit 8 Linien/mm den Astigmatismus bestimmen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Roland,
Im Prinzip ja, aber viel zu unempfindlich. Auch Labor - Startest ohne Kompensation versagt hier, weil Deine Megapizza als Parabel mit f/4,5 bei Prüfung im Krümmungsmittelpunkt zu viel Überkorrektur zeigt. In Deinem Falle würde ich Foucault- Schnittweitendifferenzmessung mit vertikaler/horizontaler Scheide empfehlen. Noch mal zu Klarstellung. Bei dem Planspiegel gemäß Versuchsaufbau wird ein evtl. vorhandener echter rotationssymmetrischer sphärischer Fehler als überdeutlicher Astigmatismus dargestellt. Wie deutlich, das hängt vom Winkel alpha ab. Aus der Schnittweitendifferenz der astigmatischen Brennlinien und den übrigen geometrischen Daten lässt sich daraus der Radius der nicht exakten Planspiegels berechnen. Wie Daniel bereits sagte, kann man danach entscheiden, ob der Spiegel als Autokollimator tauglich ist.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Dazu eignet sich bei Planspiegeln bestens ein kleines, handliches Schnellinterferometer. Nimmst du dazu einen anderen Planspiegel? Ein Fangspiegel geht ja nicht, es sei du beseitigst die Verspiegelung<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Klar, ein verkratzter kl. Newton- Planspiegel 10 Minuten in Abflußreiniger gebadet und fertig ist das Schnellinterferometer[:D].
Gruß Kurt

Kurt · 27. November 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Deswegen würde ich gerne wissen wie es auch mit weniger Materialaufwand geht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hi Nils,
indem Du wie üblich mit zwei Platten schleift und mittels Sphärometer auf gleiche Pfeilhöhe achtest. Das hatte ich zu Beginn nicht gemacht und auf gut Glück bis zum Feinschliff gearbeitet, anpoliert und wie oben beschrieben getestet. Da kam ungefähr 400 m Krümmumngsradius raus, entsprechend 0,014 mm Pfeilhöhe. Danach wieder Feinschliff und mit dem Sphärometer auf ca 0,001 my korrigiert. Bei dieser Art der Grobkorrektur arbeitet man genau so wie mit dem Pechtool. für den Abtrag von 0,014 mm musste ich allewrdings noch mal auf K320 zurückgreifen. Mit K500 und feiner hätte das eine Ewigkeit gedauert. Mit K320, 500, 800 und 1200 war die Korrektur in ca 4 h erledigt. Bei Polieren gibt es nix beonderes gegenüber Korrektur einer Sphäre. Alle bekannten Tricks sind erlaubt. Jetzt nach 9 h Polierzeit liege ich bei Radius 28 km. Das entspricht einer Pfeilhöhe von 0,72 lambda. Das Ronchigramm zeigt bei 3-4 Linien (5 L./mm) bolzgerade Balken. Mit Foucault erkennt man auch nichts auffälliges. Das heißt, ich hab eine gute Sphäre mit 28 km Radius. So etwas wäre ohne Einschränkungen bereits voll geeignet zur Autokollimation. Dazu muss das Ding noch nicht einmal belegt werden. Ich will aber einen Coelostaten[:p]. Deshalb muss ich noch die Pfeilhöhe auf unter l/5 lamda wave drücken. Im Gegensatz zu einer f/5 Parabel scheint mir das leichter, weil

1. o. a. Prüfung sehr empfindlich und gleichzeitig eine Nullmethode ist.
2. man fast immer mit dem großen Polierwerkzeug arbeiten kann. Die Feinheiten werden mit Kantendruck, Strichlänge Überhang und partielles Abschaben des Polierers gesteuert. Bisher musste ich noch keine Spur von Zonen und/oder Ringen bekämpfen.

Noch ein Wort zur abgesunkenen Kante: Die stört erst dann, wenn der zu testende Spiegel den gleichen Durchmesser hat wie der Planspiegel.

So, jetzt gehts wieder an den Drehteller.

Gruß Kurt

Kurt · 27. November 2003

1. Warum so ein Planspiegel?
a) Weil ich noch keinen habe[:p].
b) Weil man damit einen Coelostat bauen kann. Das ist ein Ding wie wo nur obiger Planspiegel und sonst gar nix parallaktisch montiert wird. Der Coelostat spiegelt einem in ihn blickendes Fernrohr den Himmel. Dank der parallaktischen Nachführung des Coelostaten, meint das Fernrohr, der Himmel stände still. Das Fernrohr muss sich also gar nicht bewegen und der Beobachter am Okular auch nicht! Das Fernrohr kann daher irgendwie bequem und wackelfrei auf 2 Stützen gelegt werden. Weiterhin macht es gar nicht viel Probleme, wenn man es mittelgroß (ca. 10“ Öffnung) bis lang baut. Ist alles schon erfunden worden und soll ganz gut sein für Mond, Sonne und Planeten[8D].

c) Man kann mit dem Planspiegel andere Planflächen prüfen, Teleskope kollimieren und testen.
d) Man kann damit ein „Strehlometer“ bauen. Das werd ich allerdings nicht machen. Es sei denn, jemand zahlt mir eine 6- stellige Gage[B)]!

2. Was braucht man?

a) eine ordentliche Beschreibung. Die findet man z. B. bei
Allen Mackintosh „ Advanced Telescope Making“. Da steht auch ziemlich viel über die Prüfprozedur drin.
b) Etwas Erfahrung bei der Herstellung von Teleskopspiegeln
c) Einen Rohling! Am besten nimmt man gleich zwei. Marty hatte einen 12“ und 10“ Rohling je 25 mm dick aus Borofloat zu verkaufen. Die Durchmesser passen lt. Mackintosh gut zusammen 12“ Rohling und 10“ Tool.
d) Natürlich braucht man noch den üblichen Kram wie Schleif- und Poliermittel, Pech, Prüfvorrichtung nach Foucault mit Ronchi und Labor- Startest und gemäß Mackintosh einen sphärischen Referenzspiegel und ein kleines, handliches Schnellinterferometer. Vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich ist ein motorbetriebener Drehteller.

3. Weitere Erklärungen folgen an Hand der Fotos :
Das erste Bild zeigt das Schema der Prüfvorrichtung.

Der Laser ist mit einer Lochblende von ca. 0,5 mm abgeblendet. Diese erzeugt ein mäßig divergierendes Lichtbündel, das über den kleinen Umlenkspiegel von der Linse zu einem genügend kleinen künstlichen Stern in P abgebildet wird. P liegt annähernd im Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Referenzspiegels. Das Licht von P wird über den zu prüfenden Planspiegel zum Referenzspiegel und von dort zum Bild des künstlichen Sternes in P´ . Hier kann man in gewohnter Weise die von der Parabolspiegelherstellung bekannten Prüf- und Messtechniken anwenden. Wenn der Prüfling ein ideales Planspiegel wäre, würde man nur die evtl. vorhandenen Fehler des sphärischen Referenzspiegels erkennen. Der sollte daher schon recht ordentlich sphärisch sein. Da der Prüfling 2x reflektieren muss, macht er seine Fehler natürlich doppelt deutlich sichtbar. Wie man leicht erkennen kann, darf der Durchmesser des Referenzspiegel wegen der Schrägstellung des Prüflings deutlich kleiner sein als der des Prüflings. Bei einem Winkel alpha von z. B. 30° reicht der halbe Durchmesser.

Durch die Schrägstellung des Prüflings hat man noch einen ganz speziell scharfen Test auf „power“ . Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt das an ob, der Planspiegel evtl. einen messbaren Radius hat. Solch ein Fehler würde sich im Ronchi- und erst recht im Startest wie knalleharter Astigmatismus zeigen. Durch die Schrägstellung wird nämlich die evtl. vorhandene sphärische Krümmung in der horizontalen Ebene scheinbar verstärkt gegenüber der vertikalen Ebene.

Im Prinzip funktionieren die Tests auch mit herkömmlichem künstlichen Stern erzeugt mit Halogenlampen und/oder Hochleistungs- LED. Wegen der Zweifach- Reflexion am unbelegten Prüfling hat man damit aber etwas wenig Licht. Mit dem Laser hat man auch dann noch keine Helligkeitsprobleme wenn der Referenzspiegel ebenfalls nicht belegt ist. Für die ersten Messungen kann man auf den Umlenkspiegel sowie die Abblendung des Lasers verzichten und ihn direkt in Linie mit der Linse legen, wie im nächsten Bild gezeigt.

Die Intensitätsverteilung auf dem Prüfling wird dabei allerdings erheblich schlechter als gemäß der Anordnung auf dem ersten Bild. Die Anwendung eines Spaltes ist weniger günstig, weil bei dem Test das Ronchi- Gitter bzw. die Schneide jeweils horizontal und vertikal ausgerichtet werden muss.

So sehen die beiden Spiegel auf dem Prüfstand aus. Jeder muss für sich in allen Achsen positioniert werden können. Das ist beim ersten Aufbau eine echte Geduldsprobe, bevor man das erste Prüfbild sieht. Das geht im Prinzip aber ganz einfach: Lasestrahl ohne Linse auf die Mitte des Prüflings justieren, den Reflex auf die Mitte des Referenzspiegels, dessen Reflex auf die Mitte des Prüflings. Theoretisch landet der Strahl dann genau dort wo er hergekommen ist. Mit dem Laser als Lichtquelle findet man diesen endgültigen Zielpunkt tatsächlich als kleinen Spot, wenn man den Raum genügend abdunkelt und einen weißen Schirm zur Hilfe verwendet. Das hatte bereits nach den ersten 15 Minuten Polierzeit des Prüflings so funktioniert! Bei Wiederholungen mit fortschreitender Arbeit/Korrektur muss ja nur der Prüfling neu jedes Mal neu aufgestellt werden. fein positioniert werden nach muss.

So sieht es auf der „Okularseite“ der Prüfstrecke aus

Und hier erkennt man Referenzspiegel und den Prüfling

Das nächste Bild zeigt die „höchstkomplizierte“ Lagerungs- und Antriebstechnik des Drehtellers. Als Stromversorgung für mehrere Stunden reicht ein 1,5 Ah NiCd- Akku.

Hier sieht man die Gesamtanordnung. Wie bekannt, machen relativ dünne Rohlinge leicht Schwierigkeiten durch Verspannung während der Bearbeitung. Eine nicht hinreichend ebene und/oder anisotrop deformierbaren Auflage kann bereits zu echtem Astigmatismus des Prüflings führen. Das wird hier durch die dicke plangeschliffene Waschbeton- Platte und den Weichschaum- Matten verhindert (hoffe ich zunächst). Die massive Platte sorgt auch für den notwendigen Anpressdruck des Drehtellers auf die Antriebsrolle.

Vor dem Polieren haben die Götter des Schleifen gesetzt. Bei den Rohlingen aus Borofloat konnte man mit K320 loslegen, weil man keine Vertiefung und wenn irgend möglich wirklich keine reinschleifen sollte. Um das einigermaßen gut hinzubekommen hilft ein Sphärometer. Wenn Werkzeug und Werkstück in Kontakt sind (Bleistiftprobe) und das Sphärometer den gleichen wert zeigt, sind die Flächen hinreichend eben. Die Auflösung des Sphärometers sollte mindestens 1/1000 mm betragen.

Hier ein Beispiel für den Ronchitest nach ca. 6h Polierzeit

Das Ronchigitter wurde in seiner Fassung um 90° gedreht, ohne den axialen Abstand zu verändern. Bei fehlerfreiem Prüfling wären die Abstände der Linien genau gleich. Hier im Beispiel ist man noch etwas davon entfernt. Der Spiegel hat einen Krümmungsradius von ca. 6 km, was wie oben bereits beschrieben durch die Schrägstellung als Astigmatismus erscheint. Das kriegt man genauer raus, wenn man den Startest praktiziert. Man findet zwei Brennlinien für den „horizontalen“ und „vertikalen Fokus, deren Abstände man messen kann. Der Rest ist ein wenig Mathematik, Mittelstufe, nachzulesen bei o. a. Mackintosh.

Bei weiterer intra/extrafokaler Einstellung des Okulars erscheinen die durch den Astigmatismus verzerrten Beugungsfiguren.

Ronchi – und Startest sind weniger gut geeignet, wenn es um die Quantifizierung der abgesunkene Kante geht. Dazu eignet sich bei Planspiegeln bestens ein kleines, handliches Schnellinterferometer:
Die Bilder zeigen den praktischen Einsatz

Das reicht mir für heute[xx(]. Fragen und weitere Beiträge zum Thema sind dringend erwünscht.

Gruß Kurt

Aktualisierung:

Das obige Ronchigramm (aufgenommen intrafokal) zeigt an, dass der Planspiegel einen sehr deutlichen konvex- sphärischen Fehler hat. Die senkrecht stehenden Linien stehen dichter zusammen. Daher ist der Brennpunkt der horizontalen Ebene weiter weg als im horizontalen Schnitt. Das gleiche zeigen auch die beiden fokus- Linien im Startest. Zusätzlich war bei dieser Wölbung auch noch eine geringe konvex- Wölbung von ca. 2 my mit dem Sphärometer messbar. Dabei diente das Schleiftool als Bezugsfläche. Für den Anfang ist diese messtechnische Unterstützung recht nützlich, weil man das ungewohnte Ronchigramm- Bild und die Fokus- Differenz lt.- Startest genau falsch herum deuten könnte. Die Bescherung würde man dann erst nach der „sinnvoll“ erdachten Korrekturmaßnahme finden.

Also hier war es richtig betont die Mitte des Spiegels poliertechnisch abzutragen. Das geht genau wie beim Abtrag eines „Berges“ unter Kontrolle mit Foucault- Test. Ich hab zunächst mit dem größten Polierwerkzeug (280 mm D.) TOT mit seitlichem Überhang und Kantendruck innen gearbeitet. Doch nach rund zwei Stunden hatte sich außer der Verbesserung des Polierzustandes nix geändert. Nächste und von mir eigentlich ungeliebte Maßnahme war der Einsatz eines kleineren Polierers mit nur 140 mm Durchmesser. So etwas benutze ich sonst nur im Notfall, wenn eine Parabel nicht richtig voran geht. Meist endet so etwas mit einem dicken „Loch“ in der Spiegelmitte. Nach 1 h war der Berg lt. Sphärometer kaum noch messbar. Man schafft also größenordnungsmäßig ca. 1- 2 my Abtrag/h durch Politur.
Der folgende Ronchi- Test sah dann so aus:

Der Unterschied der Linienabstände horizontal –vertikal war immer noch beträchtlich. Die Linien sind zusätzlich innen bauchig gekrümmt, so wie bei Kegelschnitten Ellipse, Parabel oder Hyperbel bekannt. Krümmung der Linien darf auf keinen Fall sein. Das erfordert Werkzeugeinsatz und Führung wie bei der Korrektur eines überkorrigierten Parabolspiegels. Gleichzeitig musste aber wegen der immer noch insgesamt konvexen Wölbung die Mitte stärker abgetragen werden. Man kann sich das so vorstellen, als müsse man einen schwach konvexen Spiegel mit überlagerter aber noch schwächer ausgeprägter Hyperbel auf null abtragen. Das ging recht zügig mit dem großen Tool abwechselnd TOT /MOT, Toolmitte etwas abgeschabt und vorsichtigem Gebrauch des kleinen Werkzeuges mit langen W- Strichen, bevorzugt über die Mitte. Je nach Eingriff wurde in Intervallen von 30 – 60 Minuten geprüft.

Ich hab längst nicht alle Prüfungen fotografisch dokumentiert. Hier nur ein Beispiel des Zustandes im letzten Drittel der Arbeit.

Da jeder Spiegelschleifer so seinen eigenen Stil nach Art einer Handschrift entwickelt, erspare ich mir hier die genaue Auflistung aller Maßnahmen. Es ging wie bereit gesagt mit den beiden o. a. Tools.

Vorgestern, nach insgesamt schätzungsweise 15- 20 Polierstunden und doppelt so vielen Prüfungen ging es dann um den möglichst genauen „Zieleinlauf“. Die Gesamtwölbung war fast vollständig weggebaggert. Dazu kann man auch aus der Differenz der astigmatischen Brennlinien im Startest anschaulich den Krümmungsradius in km berechnen. Bei geglückter Werkzeugführung sieht man dann beim Ronchi- Test nur noch geringe Differenzen im Linienabstand bei horizontaler/vertikaler Ausrichtung der Linien. Zur Erinnerung: Das Gitter darf während der Drehung nicht axial verschoben werden. Noch bevor der Ronchi- Test an seiner Auflösungsgrenze kommt, kann man zum Startest selbstverständlich den Foucault- Test einsetzen.

Für Planspiegel zur ausschließlichen Verwendung als Autokollimator ist der Radiusfehler weniger gravierend. Angenommen der sei 5km. Bei der Anwendung in Autokollimation „sieht“ das Teleskop oder ein einzelner Parabolspiegel als Prüfling den künstlichen Stern in ca. 5 km Entfernung. Das hat auf den Korrekturzustand des Systems keinen messbaren oder sichtbaren Einfluß. Es ist nur schwierig, einen solchen „gewölbten“ Planspiegel genügend sauber von sonstigen Übeln zu korrigieren. Deshalb ist es sinnvoll
1. den Radius doch möglichst groß in den Bereich von 30 oder gar 40 km zu bekommen. Ich lasse mich von Leuten mit einschlägiger Erfahrung gerne korrigieren.
2. den Winkel alpha möglichst n den Bereich von 40- 50° zu legen. Die optische Wirkung des Radiusfehlers verringert sich auf 1/3, wenn man alpha von 30° auf 45 Grad erhöht.

Will man dagegen einen Planspiegel für einen Coelostaten bauen, so muss der Radius im Bereich von 300 – 400 km liegen. Sonst je nach Winkelstellung des Coelostaten zum Teleskop erhebliche Astigmatismus- Fehler in Kauf nehmen. Da ich solchen Einsatz plane, hab ich meinen Planspiegel bisher ausschließlich bei alpha = 30° korrigiert. Ob das so OK- ist, hoffe ich baldmöglichst Live testen zu können. Auch hier lasse ich mich gerne von einschlägig „vorbestraften“ Praktikern beraten.

Da hier im Prinzip alle 3 Tests Nulltests sind, braucht man gar eigentlich gar nicht zu messen. Man könnte auch so verfahren: Ronchi-Test zeigt ideale waagerechte und senkrechte Balken jeweils mir gleichem Abstand, Spiegel ist OK., weil dann der Restfehler im Bereich lamba/10 liegt. Der Planspiegel reflektiert ja zweimal, was die Empfindlichkeit aller Tests verdoppelt. Aber welcher Spiegelschleifer hat nicht den Ehrgeiz das Letzte aus seinem Stück herauszuputzen. Dazu hilft nur Foucault. Auch wenn man sich sagt, davon sieht man in der Praxis nix, will man zumindest wissen, wie denn die Restfehler zahlenmäßig aussehen, braucht man Foucault mit Schnittweitendifferenzmessung. In beiden Fällen braucht man natürlich einen (nirgends existierenden) „perfekten“, so sagen es zumindest die geübten Theoretiker. Wer schon mal nach Foucault eine ordentliche bis sehr gute Parabel hinbekommen hat, dürfte hierbei keine Schwierigkeiten bekommen. Man macht erst eine Nullmessung allein mit dem verfügbaren Referenzspiegels. An Hand dieser Messungen kann man mit den üblichen Auswerteprogrammen die Qualität hinreichend genau berechnen. Natürlich sollte man hier auf ausgemachte „Gurken“ verzichten.

Hier nun der vorläufigen Abschlussbericht:

1. Ergebnisse Startest

Das Bild zeigt in der oberen reihe zwei mit Aberrator generierte intra/extrafokale Sternbilder, die bei sphärischer Aberration von 1/10 lambda zu erwarten wären.
Die mittlere Reihe sind auf der Prüfstrecke fotografiert. Die untere Reihe des gleichen aber nur mit allein mit dem Referenzspiegel. Es wurde versucht, alle Aufnahmen und die Simulierten Bilder mit möglichst gleich großer extra/ intrafokaler Defokussierung zu gewinnen. Das ist nicht so sicher möglich wie bei der visuellen Beurteilung am Okular. Die Fotos sollen nur die Vorgehensweise verdeutlichen. Sie sind nicht zur quantitativen „offline“ Beurteilung geeignet.

a) Astigmatismus und Radiusfehler.
Der Nachweis des Radiusfehlers wird durch den Astigmatismus des Versuchsaufbaus begrenzt. Pessimistisch rechnerisch abgeschätzt ist der Radius nicht kleiner als 100 km. Durch Einsatz eines Strahlungsteilers lässt sich der Offset- Fehler bei der Messung vermeiden. Das gleiche gilt für eine kritische Beurteilung des Astigmatismus der Spieges selbst.

b) Sphärische Aberration
Durch direkten Vergleich der Okularbilder untereinander sowie mit den simulierten Fotos kann diesen Fehler als <1/10 lambda wave abschätzen.

c) Zonenfehler
keine nachweisbar.

2. Ronchi Test

Zwischen den Ronchi- Bildern des Referenzspiegels allein und in Kombination mit dem Prüfling sind keine Unterschiede nachweisbar. Das stützt die Beurteilungen 1a) sowie 1 b)

2. Foucault- Test
Noch nicht abgeschlossen.

3. Geplante weitere Vorgehensweise
a) Erst mal Polierwerkzeuge verschließen.
b) Autokollimationstests mit diversen Teleskopen.
c) Versuchsaufbau als Coelostat mit einem 10“ Solar-Newton
d) Falls keine Fehler deutlich werden Test in einem professionellen Prüflabor, sofern finanziell erschwinglich.

In der Hoffnung einige Schleiffreaks zu Nachahmung und Verbesserungen ermuntert zu haben grüßt Euch
Kurt