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
