CaF2 APO Bino Selbstschliff

Hallo zusammen,

nachdem ich vor einigen Jahren einen Fraunhofer aus unbekannten Gläsern geschliffen habe (der immer noch regelmäßig im Einsatz ist), habe ich mich entschlossen, mein nächstes Projekt in Angriff zu nehmen.

Ich bin durch glückliche (und leider einmalige) Umstände an zwei 91 mm Kalziumfluorid Ronden gekommen, leider nur mit ca. 13 mm Dicke.

Damit stand mein nächstes Projekt schon fest, die Details für das Design haben aber viel Zeit in Anspruch genommen.

1.) Es sollte ein möglichst kleines Öffnungsverhältnis haben, was durch die "Dicke" der Rohlinge limitiert war.
2.) Es sollte ein Voll-Apo werden, also mit einen gut korrigierten Gaussfehler. Außerdem natürlich ein Aplanat.
3.) Es sollte beherrschbar sein, also herstellbar. Alle nachfolgenden Punkte ordnen sich dem im Prinzip unter... in absteigender Reihenfolge.
4.) Alle Toleranzen des Systems sollten (entsprechend meiner Erfahrung beim Fraunhofer, was ich herstellen/messen kann) realistisch sein, also Radien, Zentrierung, Dicke, etc.
5.) Es sollte ein klassisches Teleskop-Objektiv sein, also kein Petzval, Cooke Triplet, Tessar oder ähnliches, um die Anforderungen an die Zentrierung realistisch zu halten.
6.) Die Luftspalt(e) sollten 0 bis sehr dünn sein. Idealerweise sollte das ganze ölgefügt werden, um zumindest beim CaF2 ein auspolieren zu ersparen. Außerdem sind Luftspalte Meniskuslinsen aus Luft und damit extrem zentrier-empfindlich.
7.) Es sollten keine Asphären benötigt werden.
8.) Die Gläser sollten sich idealerweise in meinem Fundus befinden.
9.) Die Zahl der unterschiedlichen Radien sollte idealerweise gering sein.

Ich bin froh und denke tatsächlich alle Anforderungen mit meinem Design erreicht zu haben. Es hat folgende Eigenschaften:

1.) Das Design hat F/8, für alles andere ist das CaF2 zu dünn. (genau: 87,5 mm mit 700 mm Brennweite).
2.) Ein ungewichteter Polystrehl von g bis r kommt auf 0,81 Strehl, mit 0,9981 theoretischer Strehl bei e. Der aus dem besten Focus berechnete RC Wert liegt bei ca. 0,4.
3.) Alle Toleranzen liegen bei einem Mehrfachen dessen was ich in der Vergangenheit beim Fraunhofer erreichen konnte.
4.) Es ist ein Triplett Design mit 2 unterschiedlichen Gläsern.
6.) Es ist vollständig ölgefügt.
7.) Es ist vollständig sphärisch.
8.) Alles Glas was ich benötige habe ich zu Hause.
9.) Die mittlere Linse ist equikonvex, also sind alle Innenradien identisch und ich kann die CaF2 Linse theoretisch umdrehen...

Das Design ist bezüglich der Innenradien wirklich bemerkenswert. Da die Dicke quasi egal ist (ein halber cm bei den Linsen bringen irgendwas um 1/20 Lambda Unterschied) bleiben eigentlich nur noch die 2 Radien außen und der eine Innenradius um sphärische Aberration, chromatische Aberration, Gaussfehler, Komafreiheit und bis zu einem gewissen Umfang auch eine Kompensation von Petzval Krümmung und Astigmatismus zu erreichen. Das geht schon nur mit sehr wenigen Glaskombinationen mit 4 Radien ohne Luftspalt, mit 3 Radien muss man meistens R1 recht deutlich asphärisieren. Wenn ich mein Design mit CC auf R1 neu optimiere bleibt sie unter 0,01, ich kann es mir also sparen.

Details gebe ich mal nicht, vielleicht will ja mal einer mit verschiedenen Gläsern rumspielen. Bin mal gespannt ob es Ideen gibt. Kleiner Tipp, beide Gläser sind von Schott, allerdings ist eines obsolet. Es gibt aber auch noch ein aktuelles (allerdings kein "N-" Glas), das notfalls auch geht.

Ich habe übrigens die Bearbeitung aller Linsen bereits begonnen (incl. des CaF2) und bin bisher auf keine Schwierigkeiten gestoßen, außer dass ich mir einen total bescheuerten Muschelbruch bei einer der Linsen (nicht im CaF2) eingefangen habe. Da er aber nicht in die freie Apertur hineinreicht, habe ich es mir erspart einen neuen Rohling zu fräsen. Ich bin momentan bei den Innenseiten mit 15µ Microgrit durch und komme morgen zum 9µ. Die Außenseiten bearbeite ich dann wenn die Innenseiten fertig sind.

Soviel für heute.

Nächstes mal gibt's noch eine Übersicht über die Toleranzen und dann Fotos und Updates über die Bearbeitung.

Ich bin gespannt, was ihr davon haltet.

Grüße,

Nikolas

Hallo zusammen,

nun wie versprochen die Fortsetzung mit den Toleranzen...

Zu den Toleranzen:

Ein Wedge von 0,02 mm in den beiden Linsen Außenlinsen wäre gerade noch zu akzeptieren, das entspricht einem Wedge von ca. 45". Erreicht habe ich in der Vergangenheit problemlos unter 0,01. Außerdem, da es ein Triplet ist, kann man die Fehler der Linsen durch drehen noch etwas auskompensieren. Ein Wedge beim CaF2 ist, da equikonvex, vollkommen irrelevant. Es kann immer in der Fassung auszentiert werden, solange die Linse nicht so schief ist dass sie beim zentrieren an einer Seite "aufhört". Trotzdem werde ich auch diese auf unter 0,01 mm Wedge bringen.

Ich habe 2 Sphärometer, die beide nach letzer Vergleichsmessung trotz unterschiedlichem Durchmessers auf einen Unterschied von unter einem 1/1000mm kommt, wenn man die Messwerte wechselseitig in den Wert des anderen umrechnet. Die Innenradien sind relativ unkritisch da recht stark gekrümmt und mit dem Sphärometer entsprechend genau messbar. Die relative) Messgenauigkeit ist absolut ausreichend.

Nach alter Tradition bei mir klammere ich nicht sklavisch an die F/8, es können auch F/8,2 oder F/7,8 werden. Wenn ich merke, dass ich bei den Innenradien mit einer Körnung nicht mehr genug Sagitta gewinne, dann ist das halt so, die CaF2 Linsen sind so zierlich, dass ich da nicht riskieren will sie runterzuschleifen, nur um die Blende zu treffen. Die Außenradien muss ich dann aber genauer einhalten. Dafür habe ich aber reichlich Material.

Die erste Radius ist allerdings kritisch, da sollte ich die Sagitta auf +/- 0,002 mm treffen. Der vierte ist ähnlich, allerdings sind da durch den großen Radius 0.001 mm auf dem Sphärometer auch gleich schon 2,5 mm Brennweite. Vielleicht kann man da die finale Brennweite eher durch anpolieren der Spiegelschale ermitteln, als zu versuchen sie vom Sphärometer abzulesen.

Hier nun der erste Teil des Berichts.

Das Glas für die Frontlinse hatte ich als Block, so etwa 12 auf 15 cm und 3 cm dick. Daraus habe ich mit einer Fliesenschneidemaschine mit sehr feiner Trennscheibe erst einmal einen gut 90x90 mm großen rechteckigen Block geschnitten, den ich dann weiter 8-eckig, 16-eckig, usw. geschnitten habe, bis er rondiert werden konnte (auf der Mirror-o-matic).

Auf die Lochsäge hatte ich diesem Teil bewußt verzichtet. Ich hatte mir in der Vergangenheit bereits Rohlinge damit ruiniert, die gebrochen sind. Das Glas ist einfach empfindlicher als Borofloat. Und einen 2. Versuch hatte ich nicht...

Den Runden Block habe ich dann mit einer Trennscheibe an der Standbohrmaschine waagerecht in 2 Hälften geteilt. Die Fliesenschneidemaschine hat nur eine Schnitttiefe von 2-3 cm.

Die CaF2 Rohlinge waren soweit fertig, die Rohlinge für die hinteren Linsen waren Linsenrohlinge die ich entsprechend kleiner schleifen musste. Außerdem hatten sie zwei stark konvexe Seiten, die habe ich mit der Flex begradigt, um nicht so viel runterschleifen zu müssen.

Fotos habe ich von diesem eher rustikalen Teil des Projekts keine gemacht. Ich habe nicht so viel Erfahrung damit und es ist alles recht improvisiert, da gibt es sicher schönere Verfahren.

Im Anschluss habe ich dann noch Schutzfasen gezogen und dann ging es los...

Mein Plan war und ist es, zuerst die Innenseiten fertigzustellen und dann die Außenseiten zu bearbeiten.

Das CaF2 ist so weich, dass man nicht einfach das Glas dagegen konkav schleifen kann. Wenn man das mit einem ebenen Rohling versucht, bleibt von dem CaF2 nichts mehr übrig.

Also war die Strategie das Glas primär gegen ein Glastool zu schleifen und nur gelegentlich gegen das CaF2 um da den Radius anzupassen. Der Radius der Gläser ändert sich bei dabei übrigens wie erwartet kaum. Wenn man nun vier Linsen gegen ein Glastool schleift, auch wenn es 2 cm dick ist, geht das ganz schön schnell runter. Daher benutze ich 2 Tools. Am besten geht nach meiner Erfahrung das Schleifen "im 3/4-Takt". Also Linse 1,2,3 werden gegen Tool 1 geschliffen, dann Linse 4,1,2 gegen Tool 2, dann 3,4,1 gegen Tool 1 und zu Schluss Linse 2,3,4 gegen Tool 2. Damit wurde jede Linse 2 mal gegen jedes Tool geschliffen und sie wechseln immer durch welche Linse zuvor gegen das Tool geschliffen wurde. Dadurch erreicht man sehr schnell eine hohe Uniformität und Sphärizität.

Das Glas habe ich am Anfang mit Carbo 80 geschliffen, gegen das CaF2 aber schon von Anfang an nur mit Carbo 220, es schleift sich auch so schon schnell genug.

Hier mal ein Familienfoto aus der Zeit als noch mit C80 geschliffen wurde. Leider hatte ich da schon den Chip an der einen Linse...

Das Calciumfluorid hatte ich schwarzem Klebeband umklebt, um es zu schützen, falls es ausversehn irgendwo anschlägt...
Es war poliert, also kann man noch das unbearbeitete "Auge" erkennen. Inzwischen ist es verschwunden.

Und hier Ein Bild bei dem man erkennen kann was für Vasen die Linsen werden...

Die Linse hat auf 5 mm noch einen stark abfallenden Randbereich, der inzwischen jedoch komplett verschwunden ist.

Soweit erstmal für heute, nächstes mal schreibe ich noch ein paar Zeilen über die Bearbeitung des CaF2.

Grüße,

Nikolas

Hi Roland,

der Fraunhofer-Wert auf der Site ist auch ungewichtet aber nur von F bis C wie bei Achromaten üblich, steht weiter oben auf der Seite. Meiner war von g bis r.

Von F bis C hat mein Apo-Design einen Polystrehl von 0,9923...
Das erreicht ein F2/BK7 Achromat bei ca. F/110 bis F/115.
Photopisch gewichtet von 400 bis 700 nm über 11 Wellenlängen komme ich noch auf 0,9893

Ich denke das sollte ok sein.

Grüße,

Nikolas

Hi Gert,

tatsächlich neigen Kristallwerkstoffe zum Bruch an Schwächezohnen bei starken Temperaturveränderungen, was auch immer das heißt.

Dabei geht es sicher nicht um ein paar Grad, aber die kalten Rohlinge mit heißem Wasser aus dem Hahn zu übergießen würde ich mich nicht trauen. Vor allem weil die CaF2 Linsen so schlank sind...

Es schadet wohl nichts sie wie rohe Eier zu behandeln...

Ich schleife die 4 CaF2- und 2 Tool-Oberflächen abwechselnd gegen die 4 Linseninnenseiten, bis 3 µm Microgrit. Dann gieße ich Gips-Tools auf den Glastools und Pech auf die Gips-Tools und forme die heißen Pechlappen gegen die Glastools, nicht das CaF2. Aber die Radien sind durch das abwechselnde Schleifen bis auf wenige Lambda gleich.

Erst wenn der Pechlappen schon auf die Glastools passt, werde ich ihn bei warmer Zimmertemperatur gegen das CaF2 pressen, das sind dann ja nur Veränderungen im sub-µm Bereich. Poliert wird übrigens mit Diamantpulver, da CaF2 nur rein mechanisch und nicht mit Cero poliert werden kann.

Für den Feinschliff und die Politur blocke ich das CaF2 auf die Außenlinse, mit etwas feuchtem Packpapier als Puffer dazwischen und dann mit Klebeband umwickelt. Mit dieser Sandwich-Konstruktion habe ich beim Fraunhofer gute Erfahrungen gemacht.
Und daher bearbeite ich auch erst die Innenseiten fertig, bevor ich außen anfange. Dann kann ich die Außenlinsen problemlos auf ihre noch flache Außenseite stellen.

Hier noch ein Bilder von meinem "Arbeitsplatz".

Wenn man Linsen schleifen möchte (und ich hab noch viel Glas zuhause rumliegen) kommt man irgendwann um so etwas nicht mehr herum.

Ein Drehteller oder auch Optikerbank ist eine sehr nützliche Angelegenheit und beschleunigt das Schleifen erheblich. Meine habe ich aus der "Allzweckbasis" BEKVÄM von Ikea gebaut, die mechanischen Komponenten sind von Mädler und die elektrischen aus der Bucht. Einen Frequenzwandler empfehle ich dringend. Die Linsen liegen auf dem Block aus Holz der mit Klarlack versiegelt wurde. Der Block ist an eine Spannbuchse geschraubt. Wenn man ein Gewinde in die Welle schneiden kann, kann man natürlich den Block auch direkt auf die Welle schrauben. Leider übersteigt das Schneiden eines M14 Gewindes in Wellenstahl die Möglichkeiten meiner Werkstatt...

Den Grobschliff habe ich dann bei 400 rpm beim Glas mit 80er Carbo und 200 rpm bei den CaF2 mit 220er Carbo gemacht. Beim Feinschliff mit Microgrit 9 µm läuft sie inzwischen nur noch mit 100 rpm. Auf der Platte steht die Spritzflasche mit Wasser und hinten aufgereiht das Microgrit 3µm bis 25 µm.

Der Antrieb erfolgt über einen 1450 rpm 370 Watt Motor, der sicher ein wenig zu groß ist, über einen Keilriemen auf eine 14 mm Welle. Diese lagert in 3 Buchsen aus Sinterbronze. Kugellager sind bei den niedrigen Umdrehungen sinnfrei. Selbst bei maximaler Drehzahl bin ich bei den Buchsen nur bei 20% der Spezifikation. Das geschirmte Motorkabel muss ich noch mal irgendwann kürzen und das ganze bekommt auch noch einen Notaus-Pilzschalter.

Und zu guter Letzt noch der Messplatz.

Von links nach rechts (Ich bitte die gruselige Verzeichnung an der unteren Tischkante durch das Zoom zu verzeihen):

Links ist ein alter Messtisch, nicht mehr ganz tau frisch aber für mein Zwecke völlig ausreichend. Links auf der Metallfläche kann ich die Linsendicke überprüfen. Rechts auf den Stahlkugeln mit den Seitenanschlägen kann ich das Wedge der Linsen testen. Die Uhr geht zwar auf 1/1000 mm genau, hat aber nur 1 mm Messweg. Das ist aber für die Vermessung des Keilfehlers völlig ausreichend, schließlich soll er 0 sein.

Daneben kommt ein Mikroskop zur Überprüfung des Schleiffortschritts. Davor liegen Vergleichsmuster als Referenz, Objektträger die ich jeweils mit der entsprechenden Körnung geschliffen habe.

Neben dem Mikroskop steht das Sphärometer auf seiner Referenzplatte. Diese habe ich in der 3 Scheiben Methode bis 5 µm Microgrit geschliffen, bis das Sphärometer auf allen drei Scheiben 0 µm angezeigt hat.

Davor liegen die Linsen, das CaF2 auf Watte und rechts die beiden Tools.

Hi Roland,

C und F sind zwei alte Bekannte, h-alpha und h-beta, also ca. 656 und 486 nm. Das sind bei klassischen Achromaten die Wellenlängen, die in den gleichen Focus gebracht werden. g ist die blaue Linie von Quecksilber bei 435 nm, r die dunkelrote Linie von Helium bei 706 nm.

g ist eigentlich noch recht wichtig, da die Augen dort gerade beim "Nachtsehen" noch sehr empflindlich sind. Zu Zeiten von chemischer Fotographie war das auch so, da die Filme vor allem im Blauen empfindlich waren. Daher gab es neben der Standard F-C Korrektur noch eine fotographische Korrektur, bei der C geopfert wurde um g einzufangen.

Zur Zentrierung der Linsen: Kurz gesagt, das Design ist sehr unanfällig gegenüber Zentrierfehlern. Warum ist das so?

Am einfachsten sieht man dass, wenn man sich anschaut, welche Linsen am zentrieranfälligsten sind. Und das sind dicke Meniskuslinsen mit engen Radien und starker relativer Brechkraft. Paradebeispiel ist hier die dicke, stark gekrümmte "Luftlinse" im Zeiss B, umgeben von Flintgläsern. Die Anforderungen and diese Luftlinse waren enorm, bezüglich Zentierung und Formhaltigkeit. Und das mußte erreicht werden allein durch die Position der beiden umgebenden Linsen, sonst bekommt man gleich einen ganzen Strauß an optischen Fehlern, wie Achskoma, Astigmatismus, laterale Farbe, etc.

Durch die Ölfügung habe ich zentrierempfindliche Luftspalte erst einmal vermieden. Ein paralleles Verschieben der Linsen ist damit nicht möglich, sie können ja nur noch entsprechend dem Innenradius über die mittlere Linse "rollen", damit verändert man aber nur das Wedge. Ich hatte ja schon geschrieben das ein Wedge von 0,02 mm keine erhebliche Auswirkungen hat (<lambda/20 P/V).

Der Winkel der Linsenkrümmung innen am Rand ist ca. 12°, das entspricht einer Steigung von ca. 20%. Für Wedge von etwa 0,02 mm muss man also die Linse um 0,1 mm verschieben. Bei Stellschrauben mit M2 Regelgewinde ist das eine viertel Umdrehung, also hinreichend feinfühlig. 1/10 mm ist im Vergleich zum Zeiss B, wo es eher um 1/1000 oder 2/1000 mm geht echt entspannt... Damit erübrigt sich übrigens auch eine Temperaturkompensierte Fassung für das Glas, die akzeptabele Temperaturdifferenz beträgt 65°C. Nur das CaF2 werde ich temperaturkompeniert lagern, da es sich nicht verschieben soll und jeglicher Druck am CaF2 sofort zu Astigmatismus führt. Dazu kann man entweder die Fassung aus Messing drehen anstatt aus Alu, oder man fügt in die Alufassung einen ca. 2,5 mm dicken Polyamid (Nylon) oder PTFE (Teflon) Ring ein. Ich tendiere zu letzerem, da ich bei CaF2 direkt auf Metall kein gutes Gefühl habe.

Grüße,

Nikolas

Hallo zusammen,

etwas Schleiffortschritt gibt es auch noch zu berichten.

Nachdem ich einen Fehler im Excelsheet gefunden habe, mit dem ich den Werte vom Sphärometer überprüfe (mir war aufgefallen, dass ich teilweise die Sphärometergleichung für Parabeln verwendet hatte, anstelle der von Sphären),
musste ich noch mal einen Schritt zurück und die Sagitta anpassen. Das ist jetzt fast abgeschlossen, ich bin bis auf 1,5 mm Radius oder 0,025 mm Sagitta an den Zielwerten dann. Das sind so 99.5%. Damit wird mein Teleskop maximal ein F/8,04

Die nächste Körnung wird dann benutzt um die Sphärizität wieder herzustellen und dann wird ganz langsam weitergeschliffen bis auf 3µm.

Grüße,

Nikolas

Hallo Gerd,

Vielen Dank für deine Antwort, das bringt einen echt weiter in der Diskussion.

Ich lüfte dann mal das Geheimnis um das Design...

335.92 LLF2
219,53 CaF2 (beide Seiten)
880,54 N-FK5

Die Dicke der Gläser ist quasi egal, ich hab in der Mitte mit 5/12,5/5 gerechnet.

Die Gläser hatte ich noch zu Hause aber der Unterschied zu einem N-BAF10/N-BK10 Design ist rein akademisch. Auf dem p(g,F) Diagramm liegen N-BAF10 und LLF2 quasi an der selben Stelle, und N-FK5 und N-Bk10 zumindest auf der selben Höhe. Die Performance ist quasi identisch. Deine Kombination hat 10% weniger sphärische Aberration auf der Achse, meine etwa halb so viel Coma, wobei ich denke beides wäre nur unter Laborbedingungen nachweisbar. Mein Design hat sphärisch auch nur einen Restfehler von 0,018 Lambda P/V bei 550 nm. Wenn ich die so erreiche, bin ich mehr als zufrieden... [:)]

Meinen gewichteten Polystrehl-Wert hatte ich dann mit 11 Wellenlängen in 30 nm Abstand von 400 bis 700 nm und den photopischen Werten von Vladimirs Seite berechnet. Aber das Ergebnis dürfte hinreichend genau sein.

Grüße,

Nikolas

Hi Gerd,

freut mich dass das Design Dir gefällt.

Eine etwas größere Linsendicke bringt noch etwas bessere chromatische Korrektur, das stimmt absolut.

Ich bin aber in zwei Beziehungen eingeschränkt. Erstens ist das Glas das ich habe nicht beliebig dick. Ich werde aber "hinten raus" wohl eher nur auf 6,5 mm kommen. Zweitens bringen 2x5 mm statt 2x8 mm ca. 25% schnellere Auskühlung, vs. 0,01 Polystrehl. Das kann man durchaus gegeneinander abwägen.

Ich hatte mich entschlossen doch noch etwas tiefer zu schleifen weil ich noch weit von der Sagitta entfernt war und bin nach dem Schliff bei allen Linsen auf exakt den Wert gekommen den ich haben wollte, also 1,428 mm auf dem Sphärometer.

Allerdings hatte ich die Linsen kalt abgespühlt. Bei Zimmertemperatur waren es dann auf einmal 1.433 mm. Das ist aber am Ende egal. Zum einen macht das kaum 1/20 Lambda aus, zum anderen kann ich das nun durch Tool on top noch etwas reduzieren. Außerdem verbessert das die Sphärizität an den Innenflächen.

Was auch immer das bringt. Dadurch dass die Brechungsindices an den Innenflächen so nah beieinander sind, machen 0,75 lambda auf er Oberfläche weniger als lambda/10 wave. Ich kann mir also den Foucault nach dem Polieren eigentlich sparen. Ein Spiegel wäre mit so einer Abweichung zu schlecht zum Rasieren... [;)]

Aber mein Ehrgeiz lässt mich die Linsen natürlich im Foucault testen (Bath macht bei F/1,25 nicht wirklich Sinn).

Vielleicht probiere ich auch mal ein Twyman-Green Interferometer. Den Aufbau hatte ich bisher nicht, aber ich habe mir mal eine sehr präzise Referenzsphäre geschliffen. Und ich hab einen kleinen aber feinen 1/20 l Strahlteiler von Edmund O.

Als dritten Test würde ich noch Ronchi auf der Achse testen, ebenfalls mit einem Strahlteiler, das Setup habe ich schon mehrfach benutzt. Zuletzt (oder besser zu erst) kann ich noch die Brennweite mit dem Moving Microscope von Malacara überprüfen. Mein China-Digitalmessstab ist zwar sicher nicht temperaturkompensiert, aber mit einen Heizlüfter bekomme ich den Kellerraum schon auf 20°C, sooo weit weg ist er auch nicht.

Das erstmal für heute. Die Woche grüßt erst nochmal das 5µm Microgrit und dann geht's ans eingemachte.

Grüße,

Nikolas

Hi Kai,

das mit dem Foucault hatte ich schon fast vermutet. Ich will aber neben dem Interferometer noch einen Test machen, der "idiotensicher" ist, Hubbel lässt grüßen.

Das wird dann wohl Ronchi durch den Beam-Splitter auf der Achse sein. Für Linsen-Flächen wird das wohl gut genug sein...

Gegen Koherenzlängenmangel habe ich zum Glück ein gutes Heilmittel...

Leider ist die HeNe-Röhre schon etwas runter und die flackert ab und an. Aber die Regelung zeigt nach ein paar Minuten ein "Lock" and und hält es dann auch eine Weile. Nach den Specs von Melles Griot hat er eine Koherenzlänge von 300 m über eine Stunde und 30 m über einen Monat. Wenn er noch 1/100 schafft wäre das für alle meine Zwecke mehr als ausreichend.

Ich habe auch schon eine adequate Ersatzröhre zuhause, ich muss sie nur noch bei Gelegenheit mal verheiraten. Sam's Laser FAQ ist zum Glück sehr detailliert bei dem Typ (Syncrolase 100).

Die Spindel zum Schleifen ist im Prinzip alles, die Linse oder das Tool (was gerade oben ist) halte ich mit der Hand (mit den 1/3 Pendelbewegungen wie beim Spiegel. Aber die Spindel dreht schneller als mein Mirror-o-Matic und irgendwie fühlt sich das besser an als so eine Winzlinse auf einen 60 cm Teller...

Ich hatte auch schon überlegt eine Pendelmaschine zu bauen wie Fraunhofer:

http://www.hdbg.de/magazin/fli…ts/basic-html/page68.html

Noch besser zu sehen im Buch "Fernrohre und ihre Meister".

Da hängt die Linse an einem Art Galgen auf einer Nadel, der in einem Lager sitzt. Aber irgendwie scheint sich das nicht durchgesetzt zu haben, vermutlich weil solche Arbeiten heute mit Diamantschleifköpfen auf CNC Fräsen gemacht werden...

Ich für meinen Teil hab aber auch kein Problem, beim Schleifen noch anwesend zu sein und den Linsen selber ein wenig zu bewegen...

Zum Travelling Microscope schicke ich dann noch mal Bilder, wenn es soweit ist.

Grüße,

Nikolas

Hallo Zusammen,

Nur ein kurzes Update.

Erstens hab ich heute mit meinem 80 mm Fraunhofer Catalina bei 22° Azimut mit 30x aus Frankfurt a.M. eindeutig gesehen um ca. 21:55, bei einer 9.11 mag Grenzhelligkeit (SOA 28902 war im Feld zu sehen). Und ich habe ihn auch spontan wiedergefunden, also er war nicht nur eingebildet.

Ich hab einen Baader UHC Filter benutzt, der hat beim Stadtlicht noch etwas geholfen. Aber ich hätte nie gedacht, dass ich so ein diffuses Objekt aus Frankfurt sehen kann, mit Halbmond, und am Abend, und bei gut 20°. Sehr cool. Mein Standort ist genau zwischen Frankfurt, dem Frankfurter Flughafen und dem Chemiepark Höchst, alle leuchten "like a forrest of Christmas trees on steroids". zu deutsch: nix ist so hell wie da wo ich wohne, es sei denn Du lebst ein einer Glühbirne...

Auch cool finde ich dass ich nun 9µ microgrit durch habe. Und das beim einem guten Radius. Ich bin jetzt bei 697/700 mm Brennweite. Das wäre schon schön....

Jetzt werde ich ganz gemütlich die 5 µm angehen. Das Glas ist jetzt schon extrem glatt und in einem super Zustand.

Nur keine Unfälle mehr.

Grüße,

Nikolas

Hi Roland,

Der Lyot-Test ist sicher sehr empfindlich, aber wenn man nicht gerade eine Optik für Hochenergie Laser schleifen möchte oder eine Fabry-Perot Etalon ist die Oberflächenrauheit eher nachrangig, insbesondere bei Linsen.

Ich denke bei sphärischer Optik muss man schon grundlegende Fehler beim Polieren begehen, damit die Politur wirklich schlecht wird. In der Industrie wird maschinell mit hohen Druck und hoher Geschwindigkeit poliert, selbst da scheint die Politur in der Regel kein Problem zu sein. Bei großen Asphären wie Telekopspiegeln scheint es noch gelegentlich Probleme zu sein, aber da werden ja auch sub Diameter Tools eingesetzt (bei kleinen Asphären wird zum Teil ein ziemlich krasser Prozess namens magnetorheologisches Polieren eingesetzt, das muss extrem leistungsfähig sein. Dabei wird ein Werkstück nach interferometrischer Vermessung CNC gesteuert über eine Poliersuspension geführt, die über ein drehendes Rad führt wird, wobei Eisenbestandteile in der Suspension zusammen mit einem Magnetfeld erlauben, die Viskosität der Suspension einzustellen um damit die Abtragsrate zu regulieren)

Ich habe bisher 6 Spiegel und 2 Linsen geschliffen. Gerade bei Spiegeln mit längeren Brennweiten kann man auch im Foucault schon Polierprobleme erkennen, wenn es welche gibt. Bei meinen Spiegeln habe ich bisher keine Polierprobleme erkennen können, auch nicht bei dem mit 2 Metern Brennweite bei F/13 für mein Stevic-Paul, und da ist der Foucault wirklich super empfindlich. Bei einem sphärischen Spiegel ist er so empfindlich wie ein Lyot Test bei einem F/4. Ein Vermessen ohne 4 Meter Styroportunnel zum Vermeiden von Strömungen und Temperaturgradienten war da fast unmöglich.

Insofern bin ich zuversichtlich, dass meine Linsen auch gut werden. Roger Ceragioli schwört ja für das Feinpolieren auf Polierrot, sehr feinem Eisen(III)oxid. Auch Texereau (am 11. Februar jährt sich sein 2. Todestag) war ein großer Freund von feingemahlenem und dekaniertem Polierrot. Hierzu wird normales Polierrot etwa eine Woche bis einen Monat in einer Kugelmühle feingemahlen, dann in Wasser suspendiert und durch mehrfaches abgießen und erneutes setzen lassen von jeden größeren Partikeln getrennt.

Leider poliert kugelgemahlenes Polierrot nur extrem langsam, aber dafür auch extrem gut.

Übrigens, ich hatte mal einen außergewöhnlich guten Artikel als PDF über Poliertheorie (auf Englisch) gefunden, der hauptsächlich das Polieren von Edelsteinen zum Thema hatte, vor allem Diamanten, aber auch Granat und andere. Auch das Polieren von Quarz war dort ein Thema was natürlich besonders interessant war. Leider ist dieser Artikel zusammen mit einem schönen Smartphone verschollen. Für sachdienliche Hinweise bezüglich des Artikels wäre ich sehr dankbar.

Ich bin jetzt bei der ersten Linsenfläche mit 5µm durch und habe die zweite angefangen, ich bin also nicht nur am schreiben...

Grüße,

Nikolas

ps. Mich wundert das keine Nachfragen zur themperaturkompensierten Fassung kamen. ist das alles bekannt oder egal? Ich will ja auch keinen mit Details langweilen...

pps. Schöner 22° Halo um den Mond zurzeit.

Hallo,

kleiner Nachtrag zu dem was ich gestern geschrieben habe. Ich hab noch etwas mehr gelesen und einige neue Erkenntnisse gewonnen.

1. Man kann aus dem Kontrastverhältnis von Interferogrammen die Oberflächenrauheit abschätzen. die Formel ist: sigma = wurzel(ln(1/K))/(2*wurzel(2)*lambda) wobei K das Kontrastverhältnis ist (als 1-dunkelste Stelle/hellste Stelle), lambda die Wellenlänge und sigma die Standardabweichung der Oberflächenrauheit bei angenommener Normalverteilung. Das ist umgeformt aus einer Formel die in einem Slide-Deck der Univ. of Arizona gegeben wurde. Allerdings ist die Methode nicht allzu empfindlich. Sie ist eher geeignet um früh den Polierfortschritt quantitativ abzuschätzen, weniger, um das Endergebnis zu überprüfen. Sie wurde bei der UA verwendet um mit einem CO2 Laser bei 10 µm Wellenlänge Schleiftiefen im µm Bereich zu vermessen. Das Kontrastverhältnis der Interferogramme ändert sich (auch mit Wellenlängen im sichtbaren) im niedrigen nm Bereich kaum noch, was den Schluss zulässt, dass das Kontrastverhältnis auch bei anderer Verwendung nur noch gering beeinflusst wird. Ich komme so z.B. auf ein Kontrastverhältnis von 0,9997 oder als 1/(1-K) von 3400 bei 1 nm Oberflächenrauheit.
Das dürfte nur noch schwer zu messen sein, da die meisten Kameras ein geringeres Kontrastverhältnis haben. Die Integration aus vielen Aufnahmen dürfte aber gerade bei Interferogrammen schwierig werden.

2. Ich hab den Artikel gefunden den ich gesucht habe. Er heißt "Mystery of Gemstone Polishing Part 1". Leider scheint Part 2 nie geschrieben worden zu sein. Er ist meiner Meinung nach für die des Englischen mächtigen absolut lesenswert, wenn man sich für Poliertheorie interessiert und er beschreibt einige Versuche mit wirklich verblüffenden Ergebnissen, die durchgeführt wurden um die Vorgänge während des Polierens zu erklären. Es mag Artikel geben die im Detail dann noch neueres Wissen vermitteln, aber es ist sicher der perfekte Einstieg.

3. Ergänzend dazu noch ein Artikel namens "The Characteristics of Optics polished with a polyurethane pad" auf der Website der Optical Society of America. Hierbei werden interessante Einsichten vermittelt, die mich daran zweifeln lassen, ob Pech für Transmissionsoptik wirklich ideal ist, wo hingegen es bei Reflektionsoptik ja zu hervorragenden Ergebnissen führt.

Hat jemand noch unbenutzte PU Polierpads zu Hause die er mir vermachen oder verkaufen kann? Ich habe bei meinem Teleskop ja reichlich Oberflächen, bei denen ich CerO oder AlO3 gegen Diamant und Pech gegen PU testen kann, und das bei einem Kron, einem Flint und CaF2...

Grüße,

Nikolas

Hi Michael,

danke dafür das Du mich so höflich auf einen Fehler hinweist. Das lambda gehört natürlich in den Zähler vor die Wurzel, nicht den Nenner. Dann passen auch die Einheiten.

sigma = lambda * wurzel(ln(1/K))/(2*wurzel(2))

Die Formel wurde von den Jungs in Arizona mit einem Twyman-Green Interferometer experimentell überprüft. Allerdings mit einem CO2 Laser und feingeschliffenen Oberflächen. In dem Maßstab ist es sicher um einiges leichter "Referenzrauheiten" herzustellen als für kürzere Wellenlängen. Sie haben eine polierte Fläche mitgemessen und diese als Referenz für K=1 verwendet.

Man muss das Verfahren also an einer Fläche hinreichend guter Politur kalibrieren, bei 10,6µm Wellenlänge reicht da eine halbwegs polierte Platte wohl aus. Denn wie gesagt, es ist nicht sonderlich empfindlich und eignet sich wirklich eher um den Polierfortschritt zu messen als für eine abschließende Beurteilung der Qualität. Nur wenn man die Messwert durch die Messungen während der Politur sozusagen "gratis" bekommt, warum nicht?

Hier mal ein paar Beispielwerte:

1/10 lambda rms = 0,78
1/20 lambda rms = 0,94

Das wäre wohl noch gut zu messen, aber ich würde es kaum Politur nennen.

1/50 lambda rms = 0,99
1/100 lambda rms = 0,997
1/500 lambda rms = 0,9999 (Das wäre etwa ein nm rms, womit klar wäre welche Genauigkeit die Referenz haben sollte.)

Wohlgemerkt, es geht hier um Rauheitswerte, welche Abweichung die Oberfläche in größeren Skalen hat ist nicht entscheidend, solange man noch ein ordentliches Interferogramm hinbekommt.

Polierversuche die ich im Netz finden konnte, kommen mit klassischen Methoden (Pech oder PU) oft auch auf 1 bis 2 nm auch wenn eine "super fein Politur" nicht Ziel des Versuchs war, und ich sehe keinen Grund, warum eine Handpolitur zu Hause bei ausreichend Geduld nicht auch solche Werte erreichen sollte.

Das lässt vermuten, das die Oberflächenrauheit nicht so ein Thema für uns sein sollte, insbesondere bei sphärischer Optik.

Grüße,

Nikolas