"Allerwelts" Newton Spiegel 320/1500mm


Dritter Labor-Bericht: Wie schaut ein Allerwelts-Spiegel eigentlich aus?


Jeder möchte gerne den S U P E R - Spiegel, die Super-Montierung, um damit von Zeit zu Zeit dem Nachbarn zu zeigen, was er für ein schönes Gerät sein eigen nennt. Für den Nachbarn jedoch und dessen Verständnis für Astronomie reicht folgender Durchschnitts-Spiegel völlig aus, und weil er auch noch beugungs-begrenzt ist mit einem Strehl von über 80% oder 0.80 sollte er auch noch schöne Bilder abliefern, solange man die Vergrößerung nicht überzieht: Sich also mit Durchmesser in mm = Vergrößerung zufrieden gibt. Dann wird man vermutlich sehr scharfe und kontrastreiche Ergebnisse bekommen. Dies wird vielleicht der Besitzer Martin Tenelsen berichten können, weil er auf astronomie.de eine Anfrage startete, wie ein PV L/3 wave zu einem Strehl von 0.86 paßt. Dieser Frage nachzugehen ist Aufgabe des 3.Labor-Berichtes.

Das Objekt ist ein Newton 320/1500 aus plate-Glas, also aus Plattenglas. Die Test-Anordnung wie üblich in Autokollimation gegen einen hochgenauen Planspiegel mit Loch. Die qualitativen Tests mit Weißlicht Die quantiativen Interferometer-Tests bei 632.8 nm.

01. Stern-Test


Sterntest


Der Sternttest extrafokal mit einem 0.01 mm gelaserten Pinhole (Melles Griot) zeigt bereits verkleinert die Gesamt-Situation, wenn man nachfolgendes Foucault-Bild mit ihm vergleicht. Der vorhandene Zonen-Fehler ist also so deutlich, daß man ihn mit einem Okular außerhalb vom Fokus gut sehen kann.

02. Foucault


Foucault


So könnte ein Gugelhupf von oben aussehen. Das Profil steigt also bit ca. 40% von der Mitte an, um dann sanft bis ca. 85% abzufallen und zum Rand hin wieder anzusteigen. Das Profil erkennt man beim "roten" Interferogramm, wenn man auf eine der mittleren Streifen von oben drauf schaut. Am Himmel wird dieser Fehler durch Fokussieren natürlich optimiert, die aus den Zonen kommenden Lichtstrahlen haben unterschiedliche Schnittweiten: Die Randstrahlen fallen kürzer, bei ca. 85% kehrt sich das um bis bei ca. 40% noch einmal eine Umkehrung erfolgt. Den Abstand dieser beiden Extrem-Positionen kann man rechnen. Ist aber nicht gravierend.

03. Ronchi 10 lp/mm


Ronchi


Beim Ronchi-Gramm sieht man daß die Parabel "in etwa" stimmt. Die Mitte bis etwa 85% ist überkorrigiert (messe diese Situation immer intrafokal wegen der Orientierung und prüfe nur extrafokal dagegen) Die weich verlaufende Zone bei 85% ist deutlich als "Rinne" zu sehen und entspricht dem Eindruck aus Foucault. Ronchi ist also für den Nachweis der richtigen Korrektur genauer, wie der Interferometer-Test. Quantiativ jedoch ist des Interferogramm genauer, also braucht man spezifische Tests für die unterschiedlichen Aspekte bei Optiken.

04. Rauhheits-Test der Flächen-Feinstruktur


Rauhheitzstest


Solche Spiegel können jedoch eine "fürchterlich rauhe" Oberfläche haben. Dieser Spiegel jedoch ist so glatt, wie die Hochleistungs-Spiegel bekannter Hersteller. Also sollte er wenig Streulicht haben von der Flächen-Feinstruktur. Wie sich die verschiedenen Zonen-Schnittweiten in der Praxis auswirken habe ich mindestens an der Abbildung meines Spaltes zu testen versucht: Der Spiegel wird also aus diesem Grund Streulicht aufweisen, das man intra/extra-fokal am defokussierten Sternscheibchen sehen kann.

05. Interferogramm mit viel Streifen


Interferogramm 1


Einen allgemeinen Flächeneindruck kann man sich mit vielen Interferenz-Streifen machen. Die "Zonen" verlaufen ausgesprochen w e i c h ! Und das ist wiederum nicht schlecht für das Bild.

Profil der Spiegel-Oberfläche


Interferogramm 2


Mit weniger Streifen kann man nun die Analyse exakter betreiben: Nun erkennt man z.B. daß die letzten Millimeter vom Rand abfallen. Die Feinoptiker schleifen sowas einfach weg. Man kann es einfach abblenden und hätte eine Streulicht-Quelle weniger. Genau dieser Rand könnte nun noch etwas weiter abgeblendet werden, womit das Bild wiederum verbessert wird: Der Streifenabstand ist L/2 der Wellenfront wie am Himmel, und damit könnte der Fehler auf L/4 PV wave bei L/19 RMS wave und einem Stehl von 0.90 gebracht werden. Für Planeten-Beobachter durchaus sinnvoll, und einfach zu lösen durch eine Blende in der Eintritts-Pupille des Newton-Teleskopes.

06. Interferogramm mit neun Streifen


Interferogramm 3


Um die Auswertung möglichst genau hinzukriegen sind bei diesem halbautomatischen Verfahren wenig Streifen erforderlich, auf ähnliche Weise versucht es der ZYGO-Interferometer ja auch. Nur dort rechnet das Programm auch noch die abzugsfähige Koma heraus. In meinem Fall versuche ich sie möglichst herauszujustieren beim Meßaufbau, was mir in diesem Fall weitestgehend gelungen ist.

07. Kontour-Bild zur Auswertung nachgezeichnet


Interferogramm 4


Das Auswert-Programm braucht ein Contour-Bild, das man über das Streifenbild bekommt. Damit entstehen die Höhen-Linien unserer Spiegellandschaft als Voraussetzung für die spätere Peak to Valley Berechnung, die spätere Root mean squere Berechnung, und davon abhängig in anderer Darstellung der Strehl bzw. die Definitions-Helligkeit über die Formel:
Wenn RMS eine Dezimalbruchzahl: Strehl = 1-(2*Pi*RMS)^2
Wenn RMS ein echter Bruch : Strehl = 1 - [(2*Pi)/RMS]^2

08. Die Auswertung


Auswertung


Die Auswertung liefert also eine 3D-Darstellung, wie sie vorher schon in den unterschiedlichsten Tests erkennbar wurde. Eine "wilde" Landschaft im Nanometer-Bereich. Also taucht hier der böse L/3 PV wave Wert auf, wie er tatsächlich häufiger vorkommt, ohne daß es die meisten Beobachter allzusehr stört. Und weil aber dieser Fehler oft nur ein kleiner Peak vom Flächenanteil sein kann - ein einzelnes Staubkorn wäre bereits ein gewaltiger Peak - ist diese Wert zwar schlecht, aber sein Anteil an der optischen Fläche jedoch vergleichsweise gering. Also muß ein Wert her, der sich auf die Gesamtfläche bezieht, und das ist der RMS-Wert bzw. der Strehl. Und jetzt schaut der Spiegel quantitativ nicht mehr so schlimm aus, ja er gewinnt sogar über seine Flächenglattheit dazu, die man unbedingt mit einbeziehen muß. Für die Hardliner unter den Planeten-Beobachtern natürlich unakzeptabel, für die Astrofotografen ein Super Spiegel. Also Freunde, wo ist die Mitte? Und dieses Problem bei der Gesamtbewertung hat eigentlich jeder, auch die "Gurus", die manche Optiken gerne in Bausch und Bogen verurteilen möchten.

09. Die Rotation bzw. möglicher Astigmatismus


Astigmatismus


Der böse Astimgatismus hat schon manchen mit 95% Strehl deklarierten Hochleistungs-Spiegel zu Fall gebracht. Gemein zwar, aber dennoch reparabel mit zartem Federdruck einer 1 mm Bandfehler auf der Rückseite des Spiegels. Das Problem hatte ich selbst einmal mit ca. 2 * Lambda Astigmatismus - eine gar nicht lustige Sache, wenn sich der "Schleifer-Meister" nicht zuständig fühlt. Bei diesem Spiegel jedoch kann man nicht meckern:
Also Null Astimgatismus!


Zusammenfassend: Wer nicht gerade ein Optik-Freak ist und nur mit einem Strehl von "1.1" zufrieden ist (den es natürlich nicht gibt), und nur eine völlig ebene und glatte Fläche akzeptiert, weil er den Spiegel als Referenz-Spiegel zum Testen normaler Optiken nehmen möchte, so wie ich, wer also ein bißchen auf dem Teppich bleibt, hat mit diesem vorgestellten Spiegel eine durchaus brauchbare Optik - und darum geht es in den meisten Fällen.


Erwartungsvolles Hoffen auf Euer Echo,

Euer Wolfgang Rohr
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