die folgenden Variante ist keine Erfindung von mir, funktioniert aber trotzdem bestens[:o)]. Genau das wollte ich nämlich wissen,
a) ob tatsächlich funktionstüchtig
b) ob auch speziell als sog. Weißlicht – Interferometer.
<b>1.Experimentalaufbau</b>
<b>Bild 1</b>
Auf die üblicherweise vorgeschlagene Kollimationslinse zwischen Lichtquelle und Linse kann man getrost verzichten ("gutes", weil überflüssiges Teil). Damit bekommt man zwar hellere Interferogramme, aber wenn man Wert auf hohe Streifenazahl legt muss man bei Verwendung der Linse das Loch 1D. erheblich verkleinern. Damit wird der Helligkeitsgewinn durch die Kollimationslinse wieder verspielt.
<b>Bild 2</b>
Der verwendete Teilerwürfel hat 30 mm Kantenlänge und ist damit eigentlich viel zu groß für die Anwendung im Bath, leider hab ich derzeit keinen kleineren. Diese Übergröße stört aber erst dann wirklich wenn man lichtstarke Systeme in AC (Autokollimation) prüfen und gleichzeitig den Strahlabstand auf ca. 6 mm halten will. Obiger Aufbau wurde bis f/4,5 in ROC, entspricht R/9 problemlos getestet. D h. Abstand Prüfling –- Linse = 9 x Brennweite des Prüflings.
Der 30 mm Würfeln gehört regulär zu meinen Twyman-Green- Interferometer. Dort wird er ja in der gleichen Weise durchstrahlt wie in obiger Skizze. Selbigen Würfel hab ich auch schon in der „normalen“ Bath – Konfiguration getestet. (Diese nenne ich im folgenden 0°- Bath, weil hier die Teilerfläche 0° Neigung gegen die opt. Achse hat). Also, der Würfel hat beim 0°- Bath mit rotem Laser problemlos funktioniert. Bei grün und kürzeren Wellenlängen gab es zunehmend Kontrastverlust der Interferenzstreifen. Kurz gesagt, für das Weißlicht- 0°- Bath ist dieser Würfel nicht geeignet. In obiger Konfiguration dagegen bestens, wie noch gezeigt wird. Wenn man also mit der °0 Konfiguration absolut nicht zurecht kommt dann lohnt sich immer noch der Versuch gemäß obigem Schema.
Mit einem weiteren Teilerwürfel bin ich allerdings bei meinen ersten Weißlichtversuchen erst mal gescheitert. Der funktioniert mit Rotlicht in beiden Konfigurationen bestens, will aber ab grün und blauer absolut nicht. Der ist wahrscheinlich für rotes Laserlicht optimiert.
Die Linse sitzt in der Fassung welche direkt auf den Teilerwürfel geklebt ist. Der kleine Planspiegel klebt auf einem Blechhalter und dieser wiederum auf dem Würfel. Gut geeignetes Klebematerial für derartige Versuchsaufbauten ist doppelseitiges Klebeband. Andere Experimentatoren verwenden dafür auch „Plastilin“. Wenn man bereits die Linse mit Fassung sowie die XYZ- Mechanik besitzt dauert der Zusammenbau weniger als 15 Minuten.
Prinzipiell erreicht man mit dem 45° Bath bei gegebener Würfelgröße eine kompaktere Bauweise als mit dem 0°- Bath. Der Weg durch den Würfel wird um den Faktor 0,707 verkürzt. Man kommt somit näher an den Fokus des Systems heran und hat weniger Probleme mit der Vignettierung durch die Blende in Kameraobjektiv.
<b>2.1. Anforderungen an die Linse</b>
Sie funktioniert hier genau so wie bei dem 0° Bath. Demnach gelten die gleichen Anforderungen. Sie sollte Idealerweise symmetrisch- Bikonvex sein. Ob als Sammel- oder Zerstreuungslinse spielt keine Rolle. Als Richtwert für die Brennweite kann man 5 - 10 mm annehmen.
Andere Linsenformen (z. B. Plankonvex, plankonkav) sind ebenfalls verwendbar, bringen aber bereits bei geringer Fehljustierung Koma und Asti ins System.
Der Durchmesser der Linse sollte natürlich so klein sein dass das parallel geführte Referenzstrahlenbündel nicht von der Linse vignettiert wird. Zur Not muss man die Linse stirnseitig etwas abschleifen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Linse vergütet ist. Sonst muss man insbesondere bei Lasern als Lichtquelle verstärkt Artefakte in Kauf nehmen.
<b>3.Lichtquellen</b>
<b>3.1 Laser</b>
Die üblichen Laserpointer rot oder grün können problemlos verwendet werden. Natürlich funktionieren auch He- Ne Laser genau so gut oder gar besser , weil diese meistens weniger Artefakte in den Interferogrammen produzieren. Diese sind aber etwas sperriger und teurer.
<b>3.2 Power-LED</b>
<b>Bild 3</b>
Das Bild zeigt eine 1 W Power LED , die ist zwecks sicherer Wärmeableitung auf einer 20 x 5 mm Aluschiene geschraubt, mit Wärmeleitpaste als Zwischenschicht! Zum praktischen Gebrauch wird die eigentliche LED durch eine Kappe mit 1 mm Bohrung abgedeckt. Man kann auch schon ohne diese Kappe Interferenzstreifen sichten, aber man hat dann viel störendes Streulicht um die Augen bzw. im Kameraobjektiv.
Bisher hab ich zwei Typen getestet:
1.Luxeon LXHL-MWEC (Farbtemp. 5500K)
2.Luxeon LXHL-MWGC (Farbtemp. 3300K)
<b>3.3 Miniatur Halogenlampen (HL)</b>
Für „multicolor“- Interferometrie sind kleine Halogenlampen ebemnfalls sehr gut geeignet.
<b>Bild 4</b>
Der Durchmesser des Glaskolbens beträgt 9 mm. Die Nennleistung liegt bei ca. 3 Watt.
<b>Bild 5</b>
Der Durchmesser des Glaskolbens beträgt 9 mm. Die Nennleistung liegt bei ca. 3 Watt.
<b>3.4 Vergleich HL vs. Power LED</b>
Wider erwarten haben derartige HL eine deutlich höhere Oberflächenhelligkeit als die Power- LEDs. Man bekommt mit den HL also bei sonst gleichen Bedingungen deutlich hellere Interferogramme. Nachteilig ist nur die relativ kurze Lebensdauer von wenigen Stunden. Da kann es durchaus passieren, dass man gerade den Prüfling mit einiger Mühe sauber vor dem Interferometer kollimiert hat und mitten in einer multicolor- Fotosession stirbt die Hl...Sehr wahrscheinlich erreichen HL höherer Leistung länge Lebensdauer. Aber man hat dann immer einen „Wärmebrätling“ in unmittelbarer Nachbarschaft zur Prüfstrecke.
Wider erwarten ist aber die Oberflächenhelligkeit dieser HL erheblich höher als die der Power-LEDs. Man erreicht daher geringere Belichtungszeiten. Mit der LED Nr. 1 muss bei Blaufilterung ca. 1,5x länger belichten als mit der HL. Im roten Bereich wird der Unterschied noch erheblich größer. Im Vergleich dazu liefert die LED 2. im roten Bereich annähend so viel Helligkeit wie die HL, schwächelt aber im blauen Bereich. Dieser Unterschiede sind insgesamt weniger dramatisch so lange man Refraktoren oder belegte Spiegel prüfen will.
<b>4. Anwendungsmöglichkeiten des 45°- Bath </b>
<b>4.1 bei unbelegten Spiegeln mit Laserlicht</b>
Das wäre wohl der interessanteste Anwendungsfall für Spiegelschleifer. Mit grünem Laserpointer als Lichtquelle bekommt man z. B. solche Interferogramme.
<b>Bild 6</b>
Der Prüfling ist mein 12“ f/4,8 „Quarzmonster“- Parabolspiegel (durchbohrt) ohne Verspiegelung, aufgenommen in ROC. Derartige Interferogramme kann man problemlos auswerten. Sie sind völlig gleichwertig mit Interferogrammen des 0°- Bath. Hier zum Vergleich ein derartiges von einem anderen unbelegten 12“- Parabolspiegel, siehe auch
http://www.astrotreff.de/topic…OPIC_ID=90619&whichpage=1
<b>Bild 7</b>
In beiden sieht man die scheinbare Rauheit, die sich aber auch in der Fläche außerhalb des Spiegels fortsetzt. Das sind typische Laser. Artefakte, die aber die Auswertbarkeit der Interferogramme nicht beeinträchtigen. Da wird man sich fragen wozu braucht man denn Interferogramme
<b>4.2 bei unbelegten Spiegeln mit „Weißlicht“ und/oder Farbfilterung?</b>
Bis zu den nachfolgend beschriebenen Versuch war ich der Meinung, dass das Bath- Weißlicht Interferometer (egal ob 45° oder 0°- Konfiguration) wg. der Lichstschwäche ungeeignet ist zur Prüfling von unbelegten Spiegeln. Das gilt sicher immer noch, wenn man derartige Prüflinge in Autokollimation (AC) prüfen will, aber im ROC Aufbau sieht das doch recht interessant aus.
<b>Bild 8</b>
Das ist derselbe Prüfling wie in Bild XX mit dem selben 45°-Bath aber mit Power- LED als Weißlichtquelle. Die Belichtungszeit beträgt 1/6 bei niedrigster Empfindlichkeitseinstellung der Kamera-
Was derart bunt interferiert kann man natürlich auch schmalbandig filtern und dabei auch mehr Streifen einstellen.
<b>Bild 9</b>
Als Filter wurde ein H-beta von Baader verwendet. Dieses hat ca. 8 nm HWB und eine sehr hohe Transmission im Maximum. Ein solches Filter hat wohl jeder engagierte Himmelsbeobachter. Deshalb hab ich es ausgewählt. Prinzipiell ist es ja fast egal mit welcher Wellenlänge man Spiegeloptik interferometriert. Die Belichtungszeit betrug 1s. Die Streifenauswertung derartiger Interferogramme läuft unter „openFringe“ fast von alleine. Man kann mit obigem Filter bis ca. 30 gut auswertbare Streifen einstellen. Somit wären auch noch Spiegel bis ca. 16“ f/5 ohne3 Laser interferometrisch erfassbar.
Aber wo liegt der Vorteil im Vergleich zur Laserlichtquelle? Den sieht man erst dann richtig, wenn man Strukturen von Wellenfrontfehlern abschätzen will die mit der üblichen Streifenauswertung und Auswertesoftware nicht erfasst werden können. Wahrscheinlich kennt jeder die „fürchterlich“ rau aussehenden Lyot- Testbilder. Nur hab ich noch keines gesehen steht bei dran oder drauf stand wie groß denn die dargestellte Rauheit als RMS Wert ist. Ohne dem sind derartige Bilder vielleicht als skurrile Tapetenmuster geeignet aber weniger zur quantitativen Beurteilung einer Teleskopoptik. Dazu hab ich schon vor Jahren Versuche gemacht und mir eine willkürlich raue Spiegeloberfläche poliert siehe Kap 4 in
http://www.astrotreff.de/topic…HIVE=true&TOPIC_ID=32994:
<b>Bild 10</b>
Die radialen Rillen sehen wirklich schaurig schlimm aus. So etwas wird man bei normaler Politur kaum zustande bringen. Wahrscheinlicher könnten aber schon die schwächer ausgeprägten tangentialen Rillen vorkommen.
So sieht das Interferometer die Störungen:
<b>Bild 11</b>
<b>Bild 12</b>
Man kann aus den Streifen in <b>Bild 12 </b>gut abschätzen, dass sie am stärksten ausgeprägte Rille einen Wellenfrontfehler von ca. 1/6 lambda wave (kurze Pfeillinie) bewirkt. Das wäre der PtV Wert der Wellenfrontdeformation der üblicherweise von der Auswertesoftware erfasst werden kann. Die Häufigkeit dieser Störung bezogen auf die Gesamtfläche ist gering, mit Sicherheit geringer als 10%. Man kann damit eine „worst case“- Abschätzung für den RMS-Wert der Rauheit machen:
RMS = 1/6 x 0,1 lambda wave = 1/60 lambda wave.
(Andere Angebote herzlich willkommen!)
Damit kann man nach Schroeder „Astronomical Optics“ einen Minderungsfaktor t für die MTF abschätzen:
<b>t = e^-(2 x pi x 1/60)²
t = 0,99</b>
Das soll heißen, die Kontrastübertragung wird durch die Rauheit schlimmstenfalls um 1% gemindert. In der gleichen Größenordnung liegt auch der Fehler der Stehlzahl. Anders ausgedrückt, die nach Streifenauswertung ermittelte Strehlzahl wäre ohne Berücksichtigung der Rauheit schlimmstenfalls um 1% „geschönt“.
Die gleiche Abschätzung könnte man auch an Hand von Bild 11 also ohne Verwendung eines relativ teuren Filters vornehmen.
Wie sieht es denn das Interferogramm bei Laserbetrieb aus?
<b>Bild 13</b>
Man kann die Spuren der stärksten Rillen zwar noch erkennen, aber eine quantitative Abschätzung wie vorhin demonstriert scheint mir hier zu gewagt.
Das relativ einfach zu realisierende Weißilichtinterferometer liefert hier Interferogramme die auch zur Erfassung von irregulären Wellenfronfehlern geeignet sind. Das wird auch durch die wesentlich aufwändigere FFT- Analyse bestätigt.
<b>Bild 14</b>
Hier sind praktisch alle Wellenfrontfehler in der Strehzahl erfasst. Die Information zum Betrag der lokalen Wellenfrontabweichung kann man an der Farbskala ablesen.
Diese Analyse wurde auf Basis von I-Grammen mit meines Twyman- Green Interferometer erstellt, also mit 532 nm- Laser. Ob das ähnlich gut mit den 45° oder 0° Bath und Weißlicht mit/ohne Filterung funktioniert hab ich noch nicht ausprobiert.
<b>4.3 bei belegten Spiegel</b>
Was bei unbelegten Spiegeln geht das geht bei belegten Spiegeln selbstverständlich noch besser. Das muss wohl nicht erst bewiesen werden. Ein praktisch wesentlicher Vorteil: Die Belichtungszeit der Interferogramme verkürzt sich unter sonst gleichen Bedingungen um den Faktor 0,05.
4<b>.4 bei Refraktoren und katadioptischen Systemen</b>
Es besteht kein Grund die Funktionstüchtigkeit des 45°-Bath für diesen Einsatz zu bezweifeln. Diese Optiken werden vorzugsweise in AC interferometriert. Man muss nur beachten dass man z. B. bei einem f/6 Refraktor tatsächlich f/6 Strahlenkegel durch den Teilerwürfel schickten will. Da kann es bei falscher Auslegung zur Vignettierumg kommen, übrigens genau so wie beim 0° Bath.
<b>Fazit</b>
Das 45°-Bath Weißlichtinterferometer scheint mir etwas einfacher bezüglich des mechanischen Aufbaus zu sein und ist bezüglich der Strahlenteilerwürfel weniger kritisch als das 0°-Bath.
Gruß Kurt
Gruß Kurt
