Messen im Krümmungsmittelpunkt und in Kompensation

1. Oktober 2008 Bei 8-Zoll Newtonspiegeln wird eine Kollimations-Messung deswegen kritischer, weil die Bohrung
des Kollimations-Planspiegels mit 80 mm von der Fläche des 203 mm Durchmesser Newton-Spiegels
im Zentrum mehr abdeckt, als es der ellipt. Fangspiegel tun würde. Dadurch fehlt für die
Beurteilung der Fläche die Spiegelmitte. Dies gilt dann ganz besonders, wenn Spiegelschleifer diese
Mitte ignorieren mit dem Argument, der Fangspiegel würde das Zentrum ohnehin abdecken.
In einem solchen Fall bieten sich ganze drei Methoden an, einen solchen - kleineren Spiegel zu
vermessen:
- aus dem Krümmungsmittelpunkt, wie das beim ZYGO möglich ist
- in Kompensation durch eine Plankonvex-Linse (Verfahren nach Ross-Null-Test)
- in Kompensation über einen Kugelspiegel, man mißt dann im Strahlengang und deckt auch die Mitte ab

Im Folgenden werden die ersten beiden Möglichkeiten dargestellt.

Die Testanordnung in Kompensation durch eine Plankonvex-Linse mit der Konvexfläche zum Prüfling zeigt
dieses Bild.



Zuvor muß man jedoch rechnerisch über ZEMAX genau den Abstand zwischen Prüfling und Linse ermitteln.
Das wiederum setzt vorraus, daß man die opt. Linsendaten genau kennt und die Linse selbst die erforder-
liche Genauigkeit hat. Der Abstand Linse-Lichtquelle ist damit festgelegt. Die Justage erfolgt über ein
Laserbündel, die Fein-Justage über ein Interferogramm.
Kurze Beschreibung: Zunächst wird ein Laserbündel waagrecht auf die Prüfspiegel-Mitte gerichtet und in
sich zurückreflektiert. In dieses Bündel stellt man im richtigen Abstand die plankonvex Linse. Über einen
Hubtisch läßt sich sehr schnell genau die Mitte der Linse finden über das in sich reflektierende Laser-
bündel. Die noch mögliche Verkippung der Linse erkennt man über Reflex-Bilder, die man ebenfalls auf
Null bringt. Danach erzeugt man mit dem Interferometer die bekannten Interferogramme und korrigiert
die Coma in der X- und Z-Achse durch vorsichtiges Klopfen. Coma erkennt man durch "S"-förmige Ver-
formung der Streifen.



Zuvor muß aber geklärt werden, ob ein möglicher Astigmatismus vorhanden ist. Wenn er signifikant zu
erkennen ist, (Siehe hier: http://rohr.aiax.de/@AstigmBeurteilung.jpg), dann würde man extrafokal in der
günstigeren Position eine waagrechte elliptische Verformung beim Sterntest im Krümmungsmittelpunkt
beobachten. Ansonsten sollte das Sternscheibchen möglichst rund, also rotations-symmetrisch sein.
Ein zweites Maß läßt sich das ebenfalls extrafokal mit einem Interferogramm dokumentieren, das auch
Astigmatismus höherer Ordnung zeigt. Am meisten stört Astigmatismus der Grundordnung. Siehe hier.



Auswertung im Krümmungsmittelpunkt
Da im Krümmungsmittelpunkt der Parabol-Spiegel überkorrigiert erscheint, biegen sich bei einer standardisierten
Einstellung die Streifen "M"-förmig nach oben - unterschiedlich stark, je nach Öffnungsverhältnis. Diese
Verformung läßt sich mathematisch auf Null zurückrechnen. Voraussetzung ist aber die exakte Angabe der
Meß-wellenlänge, ein randscharfes Interferogramm, sowie der optisch wirksame Durchmesser und der
Radius auf der opt. Achse. (Radius of Curvature = RoC)



Da nicht signifikant und möglicherweise aus dem Testaufbau, wurde der Astigmatismus deaktiviert. Man hat also
einen ganz zart unterkorrigierten Spiegel vor sich bei einem Strehl in der Gegend von 0.95



Der Vergleich der Wellenfront-Deformation wird nach dem zweiten Auswertverfahren noch einmal wichtig.



Auswertung in Kompensation durch Plankonvex-Linse
Als Gegenkontrolle eignet sich eine Kompensations-Testanordnung wie sie oben im ersten Bild zu sehen ist.
Voraussetzung ist eine exakte Kollimation über Laser und Interferogramm unter Einhaltung der richtigen
Abstände. Man bekommt auf diese Art einen Null-Test, der aber nur funktioniert, wenn die opt. Daten
eingehalten werden. In diesem Fall mißt man mit einfacher Genauigkeit. Der große Vorteil dieser Methode ist,
daß man bei diesem Testaufbau sowohl den Ronchi-, Foucault-, Lyot- und Sterntest machen kann unter
Verwendung eines Interferenz-Filters in Grün, wie es der Solar Continuum Filter von Baader ist. Die Abstands
Berechnung erfolgte ja für 532 nm wave.



Daß bei der Auswertung etwa der gleiche Strehlwert in der Gegend von 0.95 herauskommt, beruhigt. So schlecht
können also beide Meßverfahren nicht sein.



Vergleich man nun die mit zwei unterschiedlichen Test-Verfahren erzielte Deformation der Wellenfront, so liegen
beide Ergebnisse sehr dicht beieinander. Der Strehl von 0.95 dürfte also zutreffend sein.



Weil die Kompensation ein Nulltest ist, sagt der Ronchi-Test etwas aus über die leichte Unterkorrektur und
die Spiegelglätte. Die Flächen-Struktur zeigt der Lyot-Test.



Mit diesem Spiegel sollte man in der Praxis glücklich werden können.

Messung mit doppelter Genauigkeit (Autokollimation)

Schließlich ist es doch noch interessant, wie dieser Spiegel in Autokollimation aussieht. Die Meßergebnisse
sind ähnlich bis gleich. Es fehlt wie beschrieben etwas mehr von der Mitte.



Trotzdem hätte ich hier das beste Ergebnis, die Unterkorrektur wäre vernachlässigbar, obwohl sie noch immer
von der Auswertung angezeigt wird.



Solche Ronchi-Streifen entstehen bei glatten Spiegeln mit leichten Störungen.



und zuletzt der Vergleich zuzm Rauhheits-Test bei doppelter und einfacher Genauigkeit. Am Himmel hat man es
aber immer nur mit einfacher Genauigkeit zu tun.