Ein 12” Spiegel wird parabolisiert

Hallo,

Es ist so weit: die Mechanik steht, der Spiegel ist auspoliert. Es muss nur noch die Parabel erreicht werden.

Dafür habe ich vorerst, nach Kurts Vorlage, einen motorisierten Drehtisch zusammengebaut:

Und dann die Tools, insgesamt 5 Stück, mit D = 240, 180, 160, 140 und 115mm Durchmesser. Die 240mm Scheibe war schon da, ist aus Zement gegossen und hat die richtige RoC. Sie wurde die ganze Zeit fürs Polieren benutzt. Die anderen vier sind aus Hartgips gemacht und haben eine plane Oberfläche. Alle Gips-Tools haben auf der Rückseite eine M12 Hutmutter eingelassen. Für das große Tool, da die Idee zu spät gekommen ist, habe ich eine dicke Alu-Platte auf der Rückseite geklebt. Die Tools werden so, ohne Druck am Rand, bewegt. Hier das 240 mm Tool im Einsatz:

Die Tools sind alle mit Pech-Quadrate (ca 25 x 25 x 8mm) nach Texereau beklebt. Härte 28°. Als Poliermittel kam Ceri3000, eine sehr dünne Suspension (ca. 0,5%, d.h. zwei Teelöffel Ceri in einer 1,5 liter Wasserflache)

Nach so viel Vorbereitung kam endlich mal der Spiegel dran. Ganz am Anfang sah er so aus:

Gut auspoliert, eine etwas unruhiger Oberfläche und eine schnell abfallende Kante. Somit ist die erste Aufgabe, den Spiegel für das Parabolisieren glatter zu kriegen.

Es wurde mit dem großen Tool (D=240mm) gearbeitet, ToT. Hauptsätzlich habe ich ovale Bewegungen gemacht, wobei das Tool vorne und hinten ca. 60mm über den Spiegel hinaus ging und seitlich zwischen 10 und 40mm. Dadurch sollte der Rand zurückgeholt werden. Zwei Stunden und ein Muskelkater später sah das ganze so aus:

Es ist etwas besser geworden, die Kante ist enger, fällt aber weiterhin ganz schnell ab. Hier hätte ich mit dem Parabolisieren anfangen sollen, aber nein, ich wollte unbedingt die Kante noch gerade biegen. Ich habe mich für den Einsatz eines künstlichen Daumens entschiden (40mm Dia Pech-Tool). Nach einigen Touren am Rand habe ich es geschafft die berümte hässliche Rille einzugraben:

Das ist nicht ganz OK. Die hätte noch weiter zu Rand gezogen sein. Um den Zustand besser zu verstehen, habe ich noch eine fotografische Foucault-Auswertung gemacht:

Jetzt habe mich entschlossen, die Oberfläche wieder glatt zu machen, in der Hoffnung, dass die Kante auch integriert werden kann. Besser wäre es gewesen, wenn die Oberfläche schon kaputt war, den Rand noch weiter zu bearbeiten. Die 50nm Abfall am Rand sind in Wirklichkeit etwas mehr (ich schätze ca. 100-150nm), da mit Foucault der Rand nicht richtig erfasst werden kann. Nach weitere drei Stunden (mit Pausen!) mit der gleichen ovalen Bewegung wie am Anfang, ist die Oberfläche wieder da wo wir schon mal waren, d.h. relativ glatt und fürs Parabolisieren bereit:

Hier hatte ich leider vergessen zu fokussieren, man sieht aber in etwa, dass die Kante weiterhin fällt, fast genau so viel wie am Anfang. Ab jetzt wird Parabolisiert.

Viele Grüße
Horia

Hallo Marty,

ich hatte mich leider selber unter Zeitdruck gesetzt – wollte den Spiegel für ITT fertig haben, was wohl kaum noch zu schaffen ist. Darum habe ich weiter mit dem Parabolisieren gemacht. Das hat den Rand einiges verbessert, jedoch nicht ganz. Die letzten ca. 5mm sind noch zu tief. Werde ein etwas detailierter Bericht noch dazu schreiben.

Da anderseits die Spiegelzelle so gebaut ist, dass die letzten ca. 3mm rum herum abgedeckt werden, wird das – hoffe ich mindestens – noch in Ordnung sein.

Ich habe die alten Fotos, die ich beim Schleifen noch gemacht hatte, durchgeschaut. Bin mehr und mehr der Meinung, dass der abgesunkene Rand eigentlich die Folge eines nicht bis zum Rand sphärisch geschliffenen Spiegels ist.

Viele Grüße
Horia

Hallo,

das Parabolisieren geht weiter. Vorerst aber die Spielregeln:

1. Es wird ausschließlich ToT, auf dem Drehtisch gearbeitet. Der Spiegel liegt auf eine kurzhaarige Teppichunterlage, ca. 8mm dick. Der Tisch dreht mit ca. 5 UPM. Alle 5 bis 10 min wird der Spiegel auf der Unterlage gedreht, damit eventuelle Unebenheiten sich nicht durchdrücken können.

2. Die Polierbewegung ist – so gut es mit der Hand geht – linear. Ein kompletten Strich (hin und zurück) dauert 2 bis 3 sec. Das Tool darf nicht am Rand angefasst werden, es wird nur in der Mitte mit einer Art Hebel (ein Holzstiel mit einer Schraube) bewegt.

Pro Minute mache ich 15 bis 20 Striche, die ich auch Zähle, da die Strich Parameter – Überhang und Offset - immer wieder verändert werden. Für die Bedeutung der Parameter habe ich folgende Skizze gemacht:

<b>Der Überhang</b> ist als „Längs-Überhang“ zu verstehen und nicht mit dem seitlichen Überhang zu verwechseln. Der Überhang ist positiv, wenn das Tool über den Spiegelrand hinaus geht, kann aber auch negativ sein, wenn das Tool innerhalb des Spiegels bleibt. Der soll nicht mehr als 25% des Tools Durchmessers werden, da sonst das Tool über den Rand kippelt und die Kante angegriffen wird.

<b>Das Offset</b> zeigt wie weit von der Spiegelmitte der Polierstrich verläuft. Offset = 0 bedeutet genau CoC. Das Offset wird nicht negativ – es wird nur auf einer Seite des Spiegels gearbeitet.

3. Die Parabolisierung wird nach dem Prinzip „Vertiefe die Mitte“ durchgeführt. Dabei wird als erstes die Randzone korrigiert, in dem die darunter liegenden Zonen eines kürzeren Krümmungsradius bekommen. Dann wird die vorletzte Randzone korrigiert, in dem die inneren Zonen weiterhin vertieft werden. Das geht so weiter bis zu Mitte. In der Praxis kann man gar nicht die Zonen so gezielt bearbeiten (und es soll auch nicht, die Korrekturen verschiedenen Zonen sollen ineinander fließen). Das ist nur die Grundidee.

4. Für die Steuerung der Paraboliserung wird der Korrekturzustand der Zonen, in Prozent, eingesetzt. FigureXP liefert diese Werte unter den Punkt „M-L Plot“ (Millies-Lacroix Analyse). Für diese Art von Steuerung braucht man feste Messzonen, d.h. eine Couder-Maske. Die Fotografische Auswertung kann nur zu Kontrolle eingesetzt werden. Ich habe eine 5-Zonen Maske benutzt.

5. Für die Steuerung stehen folgende Parameter zur Verfügung:

- Tool Durchmesser.
Desto kleiner der Durchmesser, desto schneller die Mitte vertieft wird und desto kleiner der Bereich in der Mitte der noch Sphärisch bleibt. Ab ein Durchmesser von ca. 80% in Bezug auf spiegel und ein Überhang von ca. 30% des Radius wirkt das Tool über den Ganzen Spiegel neutral – der Spiegel bleibt Sphärisch.

- Offset.
Ein größeres Offset wirkt wie ein größeres Tool.

- Überhang.
Steuert wo auf dem Spiegel die größte Korrektur einpoliert wird. Das Tool bringt die größte Korrektur da wo am Ende des Strichs die 80% Zone des Tools – bezogen auf Tools Radius - sich befindet. Sowohl darunter als ach darüber ist der Korrektur Effekt kleiner.

So, jetzt wird poliert.

<b>Erste Session</b>

Die Aufgabe ist die Oberfläche noch etwas glatter zu machen, wobei ganz wenig Korrektur eingebracht werden soll. Dafür wird mit lange Striche und relativ viel Offset gearbeitet. Der Plan ist:

Tool: 180 mm

Überhang	Offset	Zeit
45mm		15 mm	8 min
		25 mm	3 min
		35 mm	2 min
		
45 mm		15 mm	8 min
		25 mm	3 min
		35 mm	2 min
		
45 mm		15 mm	8 min
		25 mm	3 min
		35mm	2 min

Gesamtzeit: 40 min

Ergebniss:

Das hat gut funktioniert. Die Oberfläche ist glatter geworden und sogar die Kante ist etwas besser. Nicht viel aber immerhin. Eine Auswertung der Oberfläche mit Foucault habe ich nicht gemacht, da die Abweichung von der Sphäre viel zu klein ist.

<b>Zweite Session</b>

Weil der Plan so gut geklappt hat, wird die Sequenz teilweise wiederholt. Danach werden sowohl Strichlänge als auch Offset Schritt für Schritt reduziert, damit etwas mehr Korrektur reinkommt.

Der Plan:

Tool: 180 mm

Überhang	Offset	Zeit
45mm		15 mm	8 min
		25 mm	3 min
		35 mm	2 min
		
45 mm		15 mm	8 min
		25 mm	3 min
		35 mm	2 min
		
45 mm		10 mm	5 min
		20 mm	3 min
		30 mm	2 min
		
35 mm		10 mm	5 min
		20 mm	3 min
		30 mm	2 min
		
30 mm		10 mm	5 min
		20 mm	3 min
		30 mm	2 min
		
30 mm		10 mm	5 min
		20 mm	3 min
		30 mm	2 min

Gesamtzeit 66 min

Ergebniss:

Die Kurve sagt nicht viel. Wichtiger sind die Prozente in der letzten Spalte, unten-rechts. Dor sieht man, dass die meiste Korrektur in die dritte und vierte Zone einpoliert wurde. Nicht gut ist, dass die letzte Zone zurück geblieben ist. Und das obwohl die Striche sehr lang waren. Ich vermute, das Hauptproblem war die zu hohe Umgebungstemperatur. Dadurch wurde das Pech weicher und das Tool wirkt kleiner.

<b>Dritte Session</b>

Hauptaufgabe ist zu testen, wie man die letzte Zone besser erreichen kann. Dafür wird der Überhang bei 40 mm belassen und die Zeiten für verschiedene Offsetwerte werden gleichmäßig verteilt. Dadurch soll das Tool grösser wirken. Insgesamt wird wenig poliert da ich nicht genau weis, was passieren wird.

Der Plan:

Tool: 180 mm

Überhang	Offset	Zeit
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	2 min
		30 mm	2 min
		
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	2 min
		30 mm	2 min
		
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	2 min
		30mm	2 min

Gesamtzeit: 18 min

Ergebnis:

Zone 1	-
Zone 2 zu 1	21%
Zone 3 zu 2	31%
Zone 4 zu 3	50%
Zone 5 zu 4	47%

Die Richtung stimmt, es war aber nicht genug. Die letzte Zone ist immer noch zurück. Die Session wird wiederholt.

<b>Vierte Session</b>

Die ist eine eins zu eins Wiederholung des vorherigen Plans.

Ergebnis:

Zone 1	-
Zone 2 zu 1	37%
Zone 3 zu 2	40%
Zone 4 zu 3	57%
Zone 5 zu 4	54%

Das hat insgesamt mehr Korrektur eingebracht, die Letzte Zone bleibt aber weiterhin zurück. Es muss besser werden!

<b>Fünfte Session</b>

Hauptaufgabe ist den Strich zu finden, der die Korrektur der letzten Zone weiter bringt. Es wird wieder ein Test-Plan aufgelegt.

Der Plan:

Tool: 180 mm

Überhang	Offset	Zeit
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	4 min
		30 mm	1 min
		
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	4 min
		30 mm	1 min
		
40 mm		10 mm	2 min
		20 mm	4 min
		30mm	1 min

Ergebnis:

Zone 1	-
Zone 2 zu 1	26%
Zone 3 zu 2	34%
Zone 4 zu 3	57%
Zone 5 zu 4	70%

Jetzt haben wir es. Das hat gut gegriffen und die Korrektur sieht gut aus.

<b>Sechste Session</b>

Jetzt sollen alle Zonen, insbesondere 4 und 5 weiter korrigiert werden. Dabei soll die Zone 5 vorne bleiben aber die 4 auch etwas vorankommen.

Der Plan:

Tool: 180 mm

Überhang	Offset	Zeit
40 mm		10 mm	3 min
		20 mm	2 min
		30 mm	1 min
		
40 mm		10 mm	3 min
		20 mm	2 min
		30 mm	1 min
		
40 mm		10 mm	3 min
		20 mm	2 min
		30mm	1 min

Ergebnis:

Vorerst ein Paar Bilder:

Das sieht nicht schlecht aus. Die Oberfläche ist glatt, sogar die Kante leuchtet rum herum, als wäre sie fast richtig.

Die Korrektur:

Zone 1	-
Zone 2 zu 1	17%
Zone 3 zu 2	46%
Zone 4 zu 3	59%
Zone 5 zu 4	26%

Die ist ganz daneben jetzt! Etwas stimmt hier nicht. Ich werde die Messung wiederholen, befürchte aber, dass gestern, bei der letzten Session, die Temperatur (26°C) doch zu hoch war und das Pech extrem weich wurde.

Es geht weiter!

Viele Grüße
Horia

Hallo Kai

Labor-Sterntest muss ich noch machen, das ist sehr wichtig. Warum aber nur den Rand und nicht den ganzen Spiegel nach Asti untersuchen?

Viele Grüße

Horia

Hallo,

ich muss mich korrigieren, und darüber bin ich sehr froh:

Bei der letzten Auswertung, ist mir einen Fehler bei der Übertragung der Messreihen passiert. Ich hatte einen Schnittweiten-Wert falsch eingetippt und schwupp, hat FigureXP den bösen Korrekturwert errechnet. Mit dem richtigen Wert, sieht die letzte Auswertung so aus:

Korrektur:

Zone 1	-
Zone 2 zu 1	17%
Zone 3 zu 2	46%
Zone 4 zu 3	59%
Zone 5 zu 4	64%

Das ist genau richtig, und passt in dem gesamten Konzept viel besser.

(==&gt;)Kai

Jetzt verstehe ich, was Du mit der Randauswertung meinst. Gegen Asti habe ich folgendes gemacht:

- Den Rohling habe ich vom Stathis (Borofloat) bekommen, und die Rohlinge haben keine nennenswerten inneren Spannungen (glaube ich mindestens).

- Die Spiegelrückseite habe ich mechanisch plan geschliefen - bis 25u Microgrit.

- Zwischen Spiegel und Tisch liegt eine haarige Teppichmatte die den Spiegel praktisch schweben lässt.

- Der Spiegel wird regelmäßig (alle ca. 5 min) auf der Auflage gedreht.

- Und selbstverständlich, der Drehtisch hilft.

Sollte sich am Ende trotzdem herausstellen, dass sichtbaren Asti drin ist, werde ich den Spiegel zurück zu Sphäre bringen und noch mal das Ganze machen. Bis jetzt muss ich sagen, das Parabolisieren macht richtig Spaß. Es läuft alles nach Plan!

Den Zambuto Yahoo Group kenne ich sehr gut. Die Methode die ich hier anwende basiert auf Carls Vorgaben. Ich habe dort viele alte Postings durchgesucht und meine, das Prinzip verstanden zu haben.

Viele Grüße
Horia

Hallo allerseits,

am Wochenende konnte ich wieder an den Spiegel arbeiten. Das waren Runde 18 und 19. Die Auswertung – Couder Maske mit 5 Zonen - sieht so aus:

Und ein Foucault-Bild:

Der dürfte jetzt so weit sein.

Viele Grüße
Horia

Hallo Gerhard, hallo Alois,

vielen Dank für eure Glückwünsche.

(==&gt;)Alois
Ja, der Rand ist viel besser geworden als ich es am Anfang für möglich gehalten hatte.

Ich bin noch skeptisch in Bezug auf Messung: der Spiegel ist zu gut um war zu sein. Werde aber versuchen eine alternative Methode noch einzusetzen. Idealerweise würde ich den interferometrisch testen, bin aber noch nicht so weit. Die Bauteile für das Bath-Interferometer liegen noch in der Schachtel. Vor dem Verspiegeln, werde ich mindestens einen Sterntest machen.

Der Fotografischen Auswertung traue ich definitiv nicht mehr. Das ist aber eine lange Geschichte.

Viele Grüße

Horia

Hallo Micha,

und vielen Dank. Ja, Schleifen macht süchtig. Ich überlege auch schon den nächsten Spiegel – dieses Mal 18 Zoll – anzufangen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
1. was sind das für konzentrische Kreise in deinem letzten Foucault-Bild?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das sind Hilfskreise, welche ich auf der Rückseite des Spiegels, alle 10mm, mit einem Wasser festen Marker gezogen habe. Ich habe sie benutzt um sowohl die Strichlänge als auch den Strich-Offset zu kontrollieren. Beim letzten Foto war das Zimmer nicht ganz abgedunkelt, deswegen kann man sie sehen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
2. Du schreibst ganz zu Anfang, nur dein größtes tool hätte die Spiegelkurve drin (konvex), die anderen seien plan! Neulich las ich bei a.de, dass das problematisch sei, wenn das Pech in der Mitte einige Millimeter dicker sei als am Rand! Du kannst das offensichtlich nicht bestätigen ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Es ist Relativ: Die Tools die plan sind haben Durchmesser von 180, 160, 140 und 115 mm. Für das 180mm, ergibt das bei meinem Spiegel (f=1590mm) eine Sagitta von 1,27 mm. Die Pechhaut war am Anfang 8mm dick. Es schien ganz gut zu funktionieren. Ich muss noch dazu sagen, die Idee, den Träger für die kleineren Tools plan zu machen habe ich das erste Mal beim Carl Zambutto gelesen. Er nimmt eigentlich Aluminium scheiben, ca. 12 mm dick.

Viele Grüße
Horia

Hallo Karl,

während der ganzen Parabolisierung habe ich ab und zu, zusätzlich zu der Couder-Maske, auch eine fotografische Auswertung gemacht. Die war als Kontrolle gedacht. Dabei habe ich festgestellt, dass die Foto-Auswertung immer etwas weniger Korrektur anzeigt. Habe aber lange Zeit mir nicht viel dabei gedacht, da die Werte doch relativ nah zu der Couder-Maske waren. Fast ganz am Ende, habe ich dann eine Auswertung gehabt, die extrem weit weg war, und zwar so, dass der Spiegel einen hochgezogenen Rand haben sollte. So ein Rand war aber nicht da, der war mit Foucault nicht zu sehen, der war mit Ronchi gitter nicht zu sehen.

Jetzt habe ich versucht, dahinter zu kommen woran es liegt und habe eine ganze Reihe Foto-Auswertungen gemacht. Es hat sich herausgestellt, entgegen jeder Erwartung, dass die Auswertung relativ empfindlich auf Belichtung und LED-Helligkeit reagiert. Desto heller das Bild, desto unkorrigierter wird der Spiegel gemessen. Die größte Veränderung findet dabei am Spiegelrand statt.

Habe dann etwas gegoogelt und habe eine sehr lange Diskussion gefunden, in der genau dieses Phänomen beschrieben war. Der Thread Starter, James Lerch, ist einer der als erster mit der fotografischen Auswertung experimentiert hat. Die Diskutanten dort haben auch keine klare Lösung des Problems gefunden, die Meinungen gehen teilweise auseinander. Eine der aussagen war, dass die fotografische Auswertung nur mit einem festen Spalt oder mit einer Pinhole korrekt läuft, nicht jedoch in der Slitless Anordnung. Hier der Link dazu.

Aus dem Grund, werde ich vorerst die fotografische Auswertung nicht mehr einsetzen. Ich tendiere noch dazu das ganze gar nicht weiter zu verfolgen sondern als Kontrollmessung direkt zu dem Interferometer rüber zu gehen. Für die Sphäre am Anfang würde ich weiterhin einen Ronchi-Gitter einsetzen und das Parabolisieren mit der Coudermaske steuern.

Viele Grüße
Horia