Изготовление телескопа, часть 4. Фигуризация зеркала под сферу и параболу. Дневник. Алюминизация.
В книге Texereau рекомендуется не начинать измерения раньше времени, а сначала довести полировку до конца. Утверждается, что начинающий может всё испортить, если в процессе полировки попытается что-то исправить, но если он, несмотря на ошибки, будет спокойно продолжать полировку, то большинство ошибок поверхности исправятся "автоматически".
Я этому хорошему совету не последовал :) Но принял его к сведению. Измерять начал с самого начала (интересно же!), и не пугался, если поверхность оказывалась с дефектами. Впрочем, ничего страшного не было - почти всё время был подвёрнутый край (который легко сполировать), в центре же возникали то углубление, то выступ.
У меня совсем мало фотографий про то, как я выводил зеркало сначала на сферу, а потом на параболу. Связано это с тем, что большая часть работы проводилась на приборе Фуко в темноте, и фотографировать было трудно. Я пробовал, но почти ничего интересного не получилось.
Суть теста Фуко состоит в том, что он позволяет увидеть мельчайшие ошибки формы поверхности зеркала. То, что видно с помощью правильно настроенного прибора Фуко - это рельеф поверхности зеркала, но как бы "усиленный" во много раз, так, что его видно простым глазом.
Вот одно из нескольких фото. Это классический тест с "ножом Фуко". Изображение не центрально-симметричное, но это не ужасный астигматизм, а просто сильная конвекция - зеркало ещё не остыло как следует после очередного сеанса полировки.
Тем не менее рельеф виден отчётливо. Лезвие было слева, поэтому рельеф следует интерпретировать, как если бы свет падал справа.
В средней зоне кольцеобразное углубление (зональная ошибка), край подвёрнут.
Следующие две картинки - тест с решёткой Ронки. Я совершенно не помню, когда именно они были сделаны, и в каком положении - в предфокальном или зафокальном. На самом деле я почти не использовал эту разновидность теста, потому что не умею читать поверхность по такой картинке. Я знаю только, что если идеальная сфера, то полоски должны быть абсолютно ровными. :)
(А судя по тому, что я читал в интернете, некоторые ухитряются даже параболизовать зеркало по таким картинкам!)
В конце концов я получил сносную сферу и начал фигуризировать под параболу. Здесь задача усложнилась - на простом домашнем оборудовании невозможно проделать тест, который сразу покажет форму поверхности, как для сферы (это называется "нуль-тест"). Нужно измерять положение ножа Фуко (т.е. фокуса) для разных зон, сводить данные в таблицу и вычислять по ним поверхность.
Во время работы над зеркалом я вёл подробный дневник. Это очень полезно: всегда можно посмотреть, какие делал ошибки, и какие действия приводили к какому результату.
Дневник разбит на три части. Если кому-то интересно, здесь ссылки на него:
1) Шлифовка.
2) Полировка.
3) Фигуризация.
[Несколько пояснений по поводу дневника - кому интересно, кликайте.]Несколько пояснений по поводу дневника. При фигуризации я пользовался книгой Texereau, все виды штрихов взяты оттуда. Там очень подробные инструкции, как исправлять ту или иную ошибку на поверхности зеркала. MOT означает mirror-on-top, TOT соответственно tool-on-top.
При фигуризации я проводил измерения с помощью трёх масок Кудера (границы зон для всех трёх описаны в дневнике) и прибора Фуко, про который я писал раньше, измерения записывал в виде таблицы (все таблицы тоже есть в дневнике), потом вводил результат в программу FigureXP, и она показывала форму поверхности. Я срисовывал профиль и выписывал два числа - P-V WaveFront error (ошибку волнового фронта, т.е. волновую аберрацию) и Strehl Ratio (число Штреля).
Например, вот картинка из третьей части дневника от 18.10.2012 (начало второй параболизации):
Сверху схематическое изображение штриха. TOT - полировальник наверху. Жирный чёрный кружок показывает, к какому краю было приложено большее давление, а белый, соответственно, к какому меньшее.
Использовалась 6-зонная маска. Таблица введена в программу FigureXP, профиль зеркала и числа скопированы с результатов:
Зеркало на стенде с наложенной маской Кудера:
Измерения зон на приборе Фуко (на самом деле это делается при очень слабом свете, конечно):
(эту картинку я уже публиковал ранее)
Вот ещё одна фотография теста Фуко. Она сделана в процессе параболизации, поэтому зеркало уже "имеет рельеф" (в кавычках, потому что на самом деле, конечно, никакого рельефа нет - тест показывает отклонение от сферы):
При фигуризация всё происходит очень быстро: буквально за 5-10 минут рельеф поверхности может измениться до неузнаваемости. Поэтому процесс очень кропотливый: 5-10 минут работы, потом зеркало остывает на стенде минут 10-20, потом измерение по зонам. И так много раз (см. дневник).
Мне удалось довольно быстро получить параболу с волновой аберрацией 1/9 длины волны (согласно FigureXP) на обеих 5-зонной и 7-зонной масках, то есть критерий Рэлея выполнялся более чем вдвое, но критерий Милье-Лакруа не выполнялся - несколько точек не ложилось. Я изготовил ещё одну маску, на 6 зон и без центральной области, и почему-то получил на ней всего 1/4.7. В принципе всё равно критерий Рэлея удовлетворялся, но я после долгих колебаний решил рискнуть и продолжить, и не прогадал. К счастью, всё получилось, и течение нескольких часов в тот же день мне удалось получить 1/11, согласно измерению по 6-зонной маске. Измерения по 7-зонной маске дали еще лучший результат - аж 1/18! Впоследствии по результатам многих измерений я скорректировал эту величину до 1/13.
И теперь точки ложились внутрь "торнадо" Милье-Лакруа.
После этого я начал измерять и переизмерять заркало всеми возможными способами. Я измерял ещё примерно месяц, прежде чем решился отправить на алюминизацию. Переворачивал маски вверх ногами. По совету Максутова измерял вообще без маски, а только с наложенной планкой с делениями. Изготовил насадку и попробовал метод щели и нити Максутова (не получилось - кажется, этот метод работает только для короткофокусных зеркал, а не для длиннофокусных с таким большим фокальным отношением, как у меня). Даже пробовал изобрести какие-то свои методы - например, фотографировал решётку Ронки и по фотографии измерял положения зон (не получилось - для приемлемой точности нужна очень тонкая решётка, но тогда всё изображение будет непоправимо испорчено дифракцией от этой же решётки). Проверял и перепроверял по формулам, не доверяя полностью программе.
Понятно, что я боялся. А вдруг я что-то сделал не так? Например, "фигуризовал" параболу не в ту сторону? :)
В конце концов, скомбинировав разные результаты, я получил 1/13. После этого я послал зеркало на алюминизацию.
(P.S. 11 фев 2014: Только недавно до меня дошло, да и то лишь после чтения сайта любителей-астрономов во Флориде, что разные результаты тогда могли получаться из-за того, что я измерял по разным осям. Я ведь никогда не отмечал, в каком положении находится зеркало. Ещё одна ошибка, из-за которой я часто бывал в недоумении после очередного измерения. Что же, будем знать.)
Для зеркала я сделал вот такой ящичек:
Он вкладывался внутрь коробки, наполненной вкладками из пенополистирола:
Алюминизацию делали в оптической лаборатории. Я попросил сделать также тест зеркала (они делают это бесплатно на автоколлимационном оборудовании), и мне сообщили, что по результатам теста получилось приблизительно 1/15 (то есть результат у них получился примерно такой же, как у меня), и прислали фотографию:
Поскольку это автоколлимационный тест с плоским зеркалом, он удваивает все ошибки тестируемого зеркала. Тем не менее видно, что решётка Ронки достаточно ровная.
Как вы понимаете, только в этот момент у меня отлегло от сердца. :)
Наконец, через две недели зеркало вернулось назад:
Зеркало готово!
(продолжение следует)
This entry was originally posted at http://alexeybobkov.dreamwidth.org/80044.html.
Я этому хорошему совету не последовал :) Но принял его к сведению. Измерять начал с самого начала (интересно же!), и не пугался, если поверхность оказывалась с дефектами. Впрочем, ничего страшного не было - почти всё время был подвёрнутый край (который легко сполировать), в центре же возникали то углубление, то выступ.
У меня совсем мало фотографий про то, как я выводил зеркало сначала на сферу, а потом на параболу. Связано это с тем, что большая часть работы проводилась на приборе Фуко в темноте, и фотографировать было трудно. Я пробовал, но почти ничего интересного не получилось.
Суть теста Фуко состоит в том, что он позволяет увидеть мельчайшие ошибки формы поверхности зеркала. То, что видно с помощью правильно настроенного прибора Фуко - это рельеф поверхности зеркала, но как бы "усиленный" во много раз, так, что его видно простым глазом.
Вот одно из нескольких фото. Это классический тест с "ножом Фуко". Изображение не центрально-симметричное, но это не ужасный астигматизм, а просто сильная конвекция - зеркало ещё не остыло как следует после очередного сеанса полировки.
Тем не менее рельеф виден отчётливо. Лезвие было слева, поэтому рельеф следует интерпретировать, как если бы свет падал справа.
В средней зоне кольцеобразное углубление (зональная ошибка), край подвёрнут.
Следующие две картинки - тест с решёткой Ронки. Я совершенно не помню, когда именно они были сделаны, и в каком положении - в предфокальном или зафокальном. На самом деле я почти не использовал эту разновидность теста, потому что не умею читать поверхность по такой картинке. Я знаю только, что если идеальная сфера, то полоски должны быть абсолютно ровными. :)
(А судя по тому, что я читал в интернете, некоторые ухитряются даже параболизовать зеркало по таким картинкам!)
В конце концов я получил сносную сферу и начал фигуризировать под параболу. Здесь задача усложнилась - на простом домашнем оборудовании невозможно проделать тест, который сразу покажет форму поверхности, как для сферы (это называется "нуль-тест"). Нужно измерять положение ножа Фуко (т.е. фокуса) для разных зон, сводить данные в таблицу и вычислять по ним поверхность.
Во время работы над зеркалом я вёл подробный дневник. Это очень полезно: всегда можно посмотреть, какие делал ошибки, и какие действия приводили к какому результату.
Дневник разбит на три части. Если кому-то интересно, здесь ссылки на него:
1) Шлифовка.
2) Полировка.
3) Фигуризация.
[Несколько пояснений по поводу дневника - кому интересно, кликайте.]Несколько пояснений по поводу дневника. При фигуризации я пользовался книгой Texereau, все виды штрихов взяты оттуда. Там очень подробные инструкции, как исправлять ту или иную ошибку на поверхности зеркала. MOT означает mirror-on-top, TOT соответственно tool-on-top.
При фигуризации я проводил измерения с помощью трёх масок Кудера (границы зон для всех трёх описаны в дневнике) и прибора Фуко, про который я писал раньше, измерения записывал в виде таблицы (все таблицы тоже есть в дневнике), потом вводил результат в программу FigureXP, и она показывала форму поверхности. Я срисовывал профиль и выписывал два числа - P-V WaveFront error (ошибку волнового фронта, т.е. волновую аберрацию) и Strehl Ratio (число Штреля).
Например, вот картинка из третьей части дневника от 18.10.2012 (начало второй параболизации):
Сверху схематическое изображение штриха. TOT - полировальник наверху. Жирный чёрный кружок показывает, к какому краю было приложено большее давление, а белый, соответственно, к какому меньшее.
Использовалась 6-зонная маска. Таблица введена в программу FigureXP, профиль зеркала и числа скопированы с результатов:
Зеркало на стенде с наложенной маской Кудера:
Измерения зон на приборе Фуко (на самом деле это делается при очень слабом свете, конечно):
(эту картинку я уже публиковал ранее)
Вот ещё одна фотография теста Фуко. Она сделана в процессе параболизации, поэтому зеркало уже "имеет рельеф" (в кавычках, потому что на самом деле, конечно, никакого рельефа нет - тест показывает отклонение от сферы):
При фигуризация всё происходит очень быстро: буквально за 5-10 минут рельеф поверхности может измениться до неузнаваемости. Поэтому процесс очень кропотливый: 5-10 минут работы, потом зеркало остывает на стенде минут 10-20, потом измерение по зонам. И так много раз (см. дневник).
Мне удалось довольно быстро получить параболу с волновой аберрацией 1/9 длины волны (согласно FigureXP) на обеих 5-зонной и 7-зонной масках, то есть критерий Рэлея выполнялся более чем вдвое, но критерий Милье-Лакруа не выполнялся - несколько точек не ложилось. Я изготовил ещё одну маску, на 6 зон и без центральной области, и почему-то получил на ней всего 1/4.7. В принципе всё равно критерий Рэлея удовлетворялся, но я после долгих колебаний решил рискнуть и продолжить, и не прогадал. К счастью, всё получилось, и течение нескольких часов в тот же день мне удалось получить 1/11, согласно измерению по 6-зонной маске. Измерения по 7-зонной маске дали еще лучший результат - аж 1/18! Впоследствии по результатам многих измерений я скорректировал эту величину до 1/13.
И теперь точки ложились внутрь "торнадо" Милье-Лакруа.
После этого я начал измерять и переизмерять заркало всеми возможными способами. Я измерял ещё примерно месяц, прежде чем решился отправить на алюминизацию. Переворачивал маски вверх ногами. По совету Максутова измерял вообще без маски, а только с наложенной планкой с делениями. Изготовил насадку и попробовал метод щели и нити Максутова (не получилось - кажется, этот метод работает только для короткофокусных зеркал, а не для длиннофокусных с таким большим фокальным отношением, как у меня). Даже пробовал изобрести какие-то свои методы - например, фотографировал решётку Ронки и по фотографии измерял положения зон (не получилось - для приемлемой точности нужна очень тонкая решётка, но тогда всё изображение будет непоправимо испорчено дифракцией от этой же решётки). Проверял и перепроверял по формулам, не доверяя полностью программе.
Понятно, что я боялся. А вдруг я что-то сделал не так? Например, "фигуризовал" параболу не в ту сторону? :)
В конце концов, скомбинировав разные результаты, я получил 1/13. После этого я послал зеркало на алюминизацию.
(P.S. 11 фев 2014: Только недавно до меня дошло, да и то лишь после чтения сайта любителей-астрономов во Флориде, что разные результаты тогда могли получаться из-за того, что я измерял по разным осям. Я ведь никогда не отмечал, в каком положении находится зеркало. Ещё одна ошибка, из-за которой я часто бывал в недоумении после очередного измерения. Что же, будем знать.)
Для зеркала я сделал вот такой ящичек:
Он вкладывался внутрь коробки, наполненной вкладками из пенополистирола:
Алюминизацию делали в оптической лаборатории. Я попросил сделать также тест зеркала (они делают это бесплатно на автоколлимационном оборудовании), и мне сообщили, что по результатам теста получилось приблизительно 1/15 (то есть результат у них получился примерно такой же, как у меня), и прислали фотографию:
Поскольку это автоколлимационный тест с плоским зеркалом, он удваивает все ошибки тестируемого зеркала. Тем не менее видно, что решётка Ронки достаточно ровная.
Как вы понимаете, только в этот момент у меня отлегло от сердца. :)
Наконец, через две недели зеркало вернулось назад:
Зеркало готово!
(продолжение следует)
This entry was originally posted at http://alexeybobkov.dreamwidth.org/80044.html.