Dazu kann ich einige Details aus eigener Praxis zum besten geben.
Fangen wir mal gaanz langsam an:
1. Das Bath- Interferometer
wurde hier schon öfters erklärt. Meine eigenen Verse dazu kann man hier nachlesen.
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=9593
Zwischenzeitlich hab ich versucht das I- Meter nach dem Prinzip der guten Teile zu optimieren. Das sind solche, die man weglassen kann ohne dass die Funktionstüchtigkeit leidet. Herr Bath hat aber bereits so genial einfach vorgearbeitet, dass mein Optimierungsversuch nicht so recht deutlich wurde. Ich habe mich also darauf beschränkt, seine Erfindung den Belangen eines Spiegelschleifers anzupassen. Die haben ja nie genug an alternative Messverfahren.
a) besondere Belange
Zu den besondern Belangen zählt natürlich die Eignung zur Messung unbelegter Spiegel während ihrer Entstehungsphase, natürlich ohne die Verwendung eines fast unerschwinglichen Planspiegels. Kurz gesagt: Messung aus dem Krümmungsmittelpunkt vereinfacht die Auslegung, weil z. B. nur f9 anstatt f/4,5 ausgeleuchtet werden muss für einen F/4,5 Spiegel. Das mindert auch die prinzipiell vorhandenen off axis Fehler praktisch bis zum Verschwinden.
So sieht meine Ausführung im Schema aus:
Der Strahlenteilerwürfel ist immer noch einer mit nur 3 freien Flächen, Kantenlänge 15 mm. Die dick markierte Seite ist herstellerseitig matt geschliffen. Durch einen zusätzlichen Auftrag von schwarzer Farbe lässt sich das von dieser Fläche ausgehende Streulicht wirksam mindern. Der kleine Schutzschirm S unterbindet Sekundärreflexe vom Strehlenteilerwürfel in Richtung Beobachter/Kamera.
b) Die Linse
sollte idealer weise bikonvex und hoch vergütet sein. Ohne Vergütung knallt sonst zuviel Licht zurück, das bei unbelegten Spiegeln den Kontrast der I- Gramme ganz wesentlich stört und zu unerwünschten. Neben- I Grammen führt. Bisher hab ich noch keine empfehlenwerte, d, h. preigünstigen Lieferadressen gefunden. Ersatzweise kann man aber auch die beiden Linsengruppen eines kurzbrennweitigen Plössl- Okus zusammenlegen und als Linse verwenden. Dazu gibt es im Fachhandel sehr preisgünstige Angebote. Ein Vergleich Messergebnissen mit Bikonvexlinse vs. Linsenpack wird weiter unten diskutiert.
c) Die Mechanik
dürfte für Selbstbauer von präzisen Foucault- Messanordnungen kein Problem darstellen. Der Kreuzschlitten des Foucault- Testers kann sehr gut als Basis verwendet werden. Es muss ja nicht unbedingt genau so gemacht werden wie auf dem folgenden Foto meiner Version.
d) Auslenkung des Lichtes zur Beobachtung und Fotografie
Dazu verwende ich einen semitransparenten Planspiegel D2, wie bereits von Bath vorgeschlagen. Dazu sind neutralgraue Dämpfungsgläser wie z. B. Okularfilter für Mondbeobachtung bestens geeignet. Bei der heute üblichen Verwendung von Laserpointern als Lichtquelle ist eine Lichtdämpfung zum blendfreien arbeiten sogar zwingend notwendig. Bei grünen Laserpointern verwende ich deshalb noch ein zusätzliches D1 Dämpfungsglas mit der Dichte ND2 (verschluckt 99% des Lichtes). für die Fotografie der I- Gramme wird es aus dem Strahlengang entfernt. Wohlbemerkt, das gilt alles für die Prüfung von unbelegten Spiegeln und Laser grün.
2. Kamera, Bildgröße, Belichtungszeiten, störende Reflexe
Prinzipiell ist jede Digi- Knipse geeignet. Meine „Gehvesuche“ hab ich mit einer kleinen Nikon Coolpix 885 gemacht. Es war aber ein arger Krampf und Kampf, bis man das I- Gramm richtig und vor allem vignettierungsfrei auf dem Chip hatte. Neuerdings bin ich glücklicher Besitzer einer Nikon D70 mit einem Satz hochwertiger Wechselobjektive. Damit hat man keinerlei Probleme mehr.
Für die präzise Auswertung der I-Gramme ist naturgemäß ein scharfes, pixelreiches Bild der I-Gramme anzustreben. (Hat mir doch neulich tatsächlich jemand glaubhaft erklärt, Interferometrie habe etwas mit Präzision zu tun. Ich wäre sonst nie darauf gekommen[:o)].... ). Die im folgenden sichtbaren I- Gramme messen zwischen 650 und 780 Pixel im Durchmesser.
Bei Verwendung eines grünen Laserpointers kommt man mit Belichtungszeiten von 1/100 bis 1/200 gut zurecht, mit rotem Laser braucht man dagegen ca. 1/20s. Das könnte bei Störungen durch Erschütterungen schon problematisch werden. Mit einem zweiten Teilerwürfel zur Auslenkung wäre das Problem gegessen. Man muss sich dann aber mit den störenden Reflexen an den zusätzlichen Begrenzungsflächen herumplagen. Die wollen dummerweise alle aufs Bild, mitten in die I- Streifen hinein. Ich hab noch nicht ausprobieren können, wie das bei Verwendung eines Teilers mit 4 freien Flächen ist, weil selbiger in guter Qualität und passender Größe zu teuer.
3. Das Auswerteprogramm „FringeXP“
wurde von Dave Rowe geschrieben. Es liefert jede Menge quantitative Daten in Form der sog. Zwernike-Koeffizienten zu typischen Fehlern wie:
sphärische Aberration
Astigmatismus
Koma
Verspannung
Diese Fehler werden bei der Berechung des RMS sowie des Strehl– Wertes mit erfasst.
Zusätzlich gestattet das Programm die Mittelung obiger Messdaten aus praktisch beliebig vielen I- Grammen und es liefert farbige Contour- Plots des Flächen und/oder Wellenfrontfehlers. Diese Auflistung ist sicher nicht vollständig. Selber nachlesen lohnt sich!
4. Einige spezielle Messbeispiele
a) Messungen zur Reproduzierbarkeit bei Auswertung von I- Grammen mit unterschiedlicher Streifenlanlage und Dichte
Als Prüfling wurde mein ältester Parabolspiegel 8“ f/5, belegt mit Alu+ Schutzschicht verwendet.
Diese Messreihe ist als eine Art von Stichprobe zu verstehen um eine ungefähre Vorstellung von der Reproduzierbarkeit unter definierten Versuchsbedingungen zu gewinnen. Theoretisch sollte die Streifenlage nur geringen Einfluss auf die Messergebnisse haben, sofern der Gesamtfehler der Optik nicht durch Mini und/oder Mikrorauhigkeit bestimmt wird.
Diese Messserie mit insgesamt 20 Einzel- I- Grammen ist in der Tabelle 1 aufgelistet.
Dabei wurde die Längs- Verstellung („Fokus“, Verstellung mittels Drehknopf A im obigen Foto) von der „Mittellage“ ausgehend in genau definierten Schritten verstellt. Die „Mittellage“ entspricht der Position, bei der man die geringst mögliche Anzahl von konzentrischen Interferenzringen einstellen kann. „Fokus –0,5 mm“ in der Tabelle bedeutet demnach Längs- Verstellung um 0,5 mm in Richtung Spiegel. Bei jeder der definierten Fokus- Einstellungen wurden 4 I- Gramme mit unterschiedlicher Ausrichtung aufgenommen, jeweils unngefähr um 90° nach augenmaß gedreht und ausgewertet. Das nächste Foto zeigt die entsprechenden I- Gramme der Messung Nr. 1 bis 4.
Alle hier wiedergegebenen I-Gramme wurden aus Platzgründen auf ca. 25% ihrer Originalgröße verkleinert.
Die Einzel-Messergebnisse Strehl und CC = Conic Constant einer solchen Vierer- Gruppe wurden unter „Mittel“ zusammengefasst.
Bis einschließlich Messung Nr. 12 sahen die I- Gramme recht ähnlich aus. Auf die fotografische Wiedergabe wurde deshalb hier verzichtet. Erst bei den Einstellungen auf Fokus 2 mm bzw. –2 mm änderten sich die I-Gramme drastisch.
Wie die Daten in der Tabelle zeigen, kann man bis einschließlich Messung Nr. 16 noch keine sichere Unterscheidung der Strehl- bzw. CC-Mittelungen treffen, also kein signifikante Abweichung als Folge sehr unterschidlicher Streifenlage und Anzahl. Erst der aus Messung Nr. 17 bis 20 gemittelte Strehlwert zeigt einen Abfall von 4 bis 5%.
b) Vergleich Bikonvex – Linse 10 mm vs. Plössl- Kombination 8 mm
Dazu wurde unmittelbar im Anschluss an Messung 20 die Bikonvex- Linse gegen die Linsenkombination ausgetauscht und die Messreihe Nr. 21 bis 24 analog zu Messreihe 1 bis 4 durchgeführt. Nach Vergleich der entsprechenden Mittelwerte ist kein Unterschied feststellbar.
c) Messung an einem unbelegten Parabolspiegel
Ein solcher Prüfling entspricht eher der Praxis der Amateur-Spiegelschleifer. Hier konnte ich den unbelegten 10“ f/6 Parabolspiegel aus meinem Helio- Newton verwenden. Aus Foucault- Messungen, Ronchi- und Labor Startest sind mir dessen Macken bekannt. Es wurden je 4 I- Gramme wieder mit unterschiedlicher Streifenlage mit grünem (s1 bis s4) sowie mit rotem Laser (s5 bis s8) aufgenommen und wie oben beschrieben jeweils gemittelt. Die Tabelle 2 zeigt die Auflistung.
Danach wird ein Unterschied von 2% im gemittelten Strehl- Wert sowie im CC angezeigt. Das kann aber bereits durch die nicht exakt bekannte Wellenlänge des roten Lasers bedingt sein und/oder gehört schlicht zu Messwertestreuung. Echte 2% Differenz im CC- Wert würden hier ungfähr 1/50 lamba Wellenfontfehler ausmachen und sind daher vernachlässigbar.
Abschließend zu den Messungen noch zwei I- Gramme aus der letzten Messserie sowie die gemittelten Contour Plots aus den Messungen mit rot und grün. In beiden Plots erkennt man den abgesunkenen Rand als schmales blaugrünes Band sowie eine erhabene Zone bei ca. 80 % Radius.
5. Fazit
Als routinierter Foucault- Anwender kann ich mich durchaus mit „FringeXP“ und Interferometrie anfreunden. Wird doch mit dieser Mess-und Auswertetechnik der erfolgreiche Einsatz von Foucault, Star, Dall- 0 und Ronchi zum wiedertholten Male bestätigt. Ernsthaft, mit FringeXP und Interferometer geht es deutlich schneller als nach Foucault. Sicher werde ich beim Ausbaggern der Macken am 10“ die für mich relativ neue Messtechnik Technik mit verwenden und die Ergebnisse gründlichst vergleichen. Übrigens, den oben genannten 8“ f/5 Messbeispiel hab ich vor 33 Jahren ausschließlich nach der klassischen Dall 0 Methode korrigiert.
Gruß Kurt
