Схема контроля для вторичных зеркал системы Кассегрена и Р-К

[stepan]

орнвывод - ждать пока кто-то на практике не попробует

[Дрюша]

Ну, короче, - пока Ричи придумает, Кретьен - сделает.

А у меня вопрос к практкам. Кто чего реально делал.
а) Какие реально засады есть, если контролровать ГЗ, не важно, параболу или гперболу, комбнацей сразу хотя бы двух или луче - трёх методов. Ну, например, нуль-тест (Максутов со сферческим зеркалом, лбо Росс или Долл с линзой) плюс промер по зонам (хотя бы по двум-трём, чего было бы совершенно недостаточно, если контролировать только так, но тут - в подтверждение к нуль-тесту) ну, и до кучи плюс, скажем, Ронки-Мобсби, который сам по себе - тоже недостаточен и чреват, но как дополнительный - возможно, - позволит избежать такого конфуза, как вышло с Хабблом. Аттестацию считать пройденной, если на этом сходятся результаты всех (двух-трёх) независимых тестов.
б) Какая реальная точность измереня квадрата эксцентриситела главного зеркала, и какая реально необходима для того, чтобы телескоп имел право называться "Ричи-Кретьеном"?

Ну, а я со своей стороны попробую модельнуть систему с намеренно искажённым эксцентриситетом в ту и другую сторону, и прикинуть, какие систематческие ошибки првнесёт предлагаемый здесь мною метод контроля в этих случаях. То есть, например, положим, зеркало имеет чуть-чуть не тот эксцентриситет, схема контроля расчитана "в идеале", вторичка подгоняется под ГЗ так, что на контроле мы видим "плоскую" теневую картинку (ну, хотя бы по третьему порядку), потом переводим систему в штатный режим (фокусируемся на бесконечность), и какая там вылезет ошибка. Такой модельный расчёт, - он адекватно воспроизводт реальную ситуацию?

[Philipp]

Мне бы конечно нужна была помощь, но пока до оптики руки не дошли.

[Дрюша]

Мне бы конечно нужна была помощь, но пока до оптики руки не дошли.

А чё с этим предполагается делать? Расчитать схему контроля "моим" методом? Или - что? Это - классический Кассегрен или Р-К? (сведений об эксцентриситетах зеркал или квадратах оных - я что-то не увидел). Ил заценть, насколько хороша сама схема? (навскидку: сдаётся мне, что вынос фокуса 10 (мм?) - маловато будет. Надо накнуть толщну ГЗ+оправы+системы разгрузки+зазоры+мало-мальский фокусёр или куда вставлять окуляры? Для фото- надо ещё + рабочий отрезок. Ну, короче, миллиметров 100-150 как минимум. Можно, конечно, максимально "утопить" окуляр в отверстие ГЗ, а фокусировку двигать - вторичным зеркалом... Но это - самоцель?

[Vladstar]

б) Какая реальная точность измереня квадрата эксцентриситела главного зеркала, и какая реально необходима для того, чтобы телескоп имел право называться "Ричи-Кретьеном"?

Думаю, что определить квадрат эксцентриситета при изготовлении гиперболического ГЗ точнее, чем до второго знака после запятой в любительских условиях невозможно. Связано с ошибками определения расстояний между компонентами в системе нуль-теста (+/- 0.5 мм) и теневиком продольную аберрацию в несколько микрон не заметить. Если где и пишут о е^2 до 4-5 знака после запаятой, всё это от лукавого.

[Дрюша]

Мне бы конечно нужна была помощь, но пока до оптики руки не дошли.

Ещё раз "сверим часы". Лчно у меня - какие-то параметры задаются, другие - считаются, добавляются разные допуски-припуски, что-то где-то округляется... Ну, короче, нечто похожее. Классический Кассегрен (надо будет Р-К пересчтаем в Р-К)

Код: [Выделить]

Заданные или принятые по умолчанию параметры системы Кассегрена:
Диаметр входного зрачка (он может не совпадать с диаметром ГЗ)   Dвх=203.0
Фокусное расстояние главного зеркала (по его центральной зоне)   Fгз=750.0
Фактор увеличения (масштабный фактор) на вторичном зеркале         M=2.49113
Линейный размер невиньетированного поля зрения в фокусе Кассегрена W=11.5138
вынос фокуса Кассегрена за рабочую поверхность главного зеркала    H=10.0
Расстояние входного зрачка от ГЗ (0-обычно; F-Райт; R=2*F-Шмидт)   L=0.0
Тип (модификация) системы по эксцентриситетам обоих зеркал: CASSEGRAIN
Вычисленные параметры системы Кассегрена при заданных (выше) ключевых
параметрах:
Эквивалентное фокусное расстояние системы                       Fэкв=1868.35
Эквивалентный относительный фокус системы Кассегрена            Aэкв=9.20369
Диаметр ГЗ (с учётом отстояния входного зрачка и поля зрения)    Dгз=203.0
Диаметр вторичного (выпуклого) зеркала                           Dвт=62.2907
Коеффициент центрального экранирования (без учёта бленды)  Кцэ=0.306851 = 1/3.25891
Расстояние от ГЗ до вторичного (точки начала вторичной оси)        S=532.306
Радиус кривизны при вершине главного зеркала                     Rгз=1500.0
Квадрат эксцентриситета рабочей поверхности главного зеркала   e^2гз=1.0
Радиус кривизны при вершине вторичного зеркала                   Rвт=727.374
Квадрат эксцентриситета рабочей поверхности главного зеркала   e^2вт=5.48151
Рекомендуемая толщина стекла заготовки главного зеркала         THгз=21.0
Рекомендуемая толщина стекла заготовки вторичного зеркала       THвт=8.0
Невиньетируемое поле зр. в угл.мере: 0.353088° или 0°21'11"


[AAV]

Ах, да, радус вторички 37.64 мм (диаметр 75.28 мм) против оригинальных 35 мм (диаметр 70 мм) означает, что этот метод с данным ГЗ в этой конфигурации "готов" контролировать вторичку вплоть до диаметра 75.28 мм. Если она будет меньше (скажем, 70 мм в диаметре), то в схеме контроля будет задействована не вся поверхность ГЗ. Но если у нас нет цели контролировать менно ГЗ (оно уже готово), то это - не страшно.

Ну, и? Какие из всего этого оргвыводы?

Эксцентриситет и асферичность  вторички какие?

[Дрюша]

Думаю, что определить квадрат эксцентриситета при изготовлении гиперболического ГЗ точнее, чем до второго знака после запятой в любительских условиях невозможно. Связано с ошибками определения расстояний между компонентами в системе нуль-теста (+/- 0.5 мм) и теневиком продольную аберрацию в несколько микрон не заметить. Если где и пишут о е^2 до 4-5 знака после запаятой, всё это от лукавого.

Ну, понятно. Мне - тоже удобнее тупо скопипастить результат выдаваемый программой, и просто - не задумываться над тем, сколько там знаков реально имеет смысл. Но вот что. А - чем это чревато? Вот, скажем, если при каких-то, даже вполне вменяемых светосилах, порядка 1:9-1:11 (для диаметров порядка 200 мм) не меет значения разница между сферой и параболой (квадрат эксцентрситета 0 или 1). Ну, положим, при светосиле порядка 1:2.5-1:3 (больше для любтеля - и впрямь трудновато), то есть, в 3-4 раза больше, а потребность в точности этого параметра растёт в кубе, то есть, нужно соблюсти квадрат эксцентриситета в 27-64 раза точнее, то есть, допустимая ошибка составляет 2-3 единицы во втором порядке после десятичной точки. То есть, если расчёт даёт, положим, e1²=1.0879235, то практически сойдёт и 1.11, и 1.06. То есть, размах допустимой ошибки составляет примерно половину того, что отлчает Р-К от классического Кассегрена (а при светосиле ГЗ 1:4 - 1:5 - то и вообще, с требуемой точностью нет разницы между Кассегреном и Р-К: а оно и понятно: при эквивалентной светосиле 1:15-1:20 на таком расстоянии от оси, где у классического Кассегрена вылезает кома, то астигматизм её - всё равно задавит, а он нкуда не девается и у Р-К). Ну, короче, слабая гипербола на ГЗ, нужная для Р-К, и отлчающаяся от параболы где-то на первом знаке после запятой для параметра е² ("Conic"), оптически эквивалентна ей, поскольку отличается от неё не более чем на сколько-то там (1/4, 1/6, 1/8 лямбды) сколько мы сочли для себя "допустимым".
Итак, если с точностью более чем до второго знака мы определить - не могём, - а нам оно не особо-то  надо.

Вопрос - в другом. Ну вот, положм, мы сделали ГЗ и смогли определть для неё квадрат эксцентриситета с точностью до 0.03 (то есть, - до трёх едниц второго порядка после точки). Нас такая точность - устраивает. Теперь, положим, мы собираем схему контроля. Разумеется, с параметрами исходя из "идеального" (расчётного) варианта. И вот, положим, мы сделали такую вторичку, которая по этой схеме показывает "плоскую" теневую картинку. Вкупе именно с этим ГЗ, которое получилось "как есть". Какой у неё (у вторички) квадрат эксцентриситета, радиус кривизны при вершине - мы не знаем. Какой получился. Фиксрована у нас - только стрелка кривизны, определяемая "средним" радиусом (а не "при вершне", который может более сильно меняться при изменении квадрата эксцентриситета). И вот, мы собираем "готовый инструмент" в штатном режиме (сфокусированный на бесконечность). Какова будет его регулярная ошибка, обусловленная методом? Что-то мне подсказывает, что это будет велчина - следующего порядка малости, чем все наши камлания насчёт эксцентриситета ГЗ. То есть, если телескоп на контроле (методом Дрюши) показывает "плоскую" теневую картинку, то в "штатном" режиме он будет работать - неплохо. Ну, если регулярная ошибка и составит 1/20 - 1/50 лямбды, - то и фиг с ней. Но я не удивлюсь, если метод окажется непригоден для систем со светосилой порядка 1:1 (или эквивалентной 1:3-1:4). Но это уже - не для любтеля.

[Дрюша]

Эксцентриситет и асферичность  вторички какие?

Если Вы про вчерашний вариант, то на скриншоте всё есть. Если его развернуть, то там появляется линейка прокрутки, и картинку надо сдвинуть влево (у меня на мониторе 1024х768 не помещается, а на 1920х1080 помещается и без прокрутки). Ну, короче, там Conic=-6.55. Вам это что-нибудь даёт?

[AAV]

Эксцентриситет и асферичность  вторички какие?

Если Вы про вчерашний вариант, то на скриншоте всё есть. Если его развернуть, то там появляется линейка прокрутки, и картинку надо сдвинуть влево (у меня на мониторе 1024х768 не помещается, а на 1920х1080 помещается и без прокрутки). Ну, короче, там Conic=-6.55. Вам это что-нибудь даёт?

Не вижу радиуса 37, и диаметра 75. При таких характеристиках не любительская вторичка. Асферичность будет неподьемная. 
Дичметр 37, радиус 628, другое дело.

[Vladstar]

Думаю, что определить квадрат эксцентриситета при изготовлении гиперболического ГЗ точнее, чем до второго знака после запятой в любительских условиях невозможно. Связано с ошибками определения расстояний между компонентами в системе нуль-теста (+/- 0.5 мм) и теневиком продольную аберрацию в несколько микрон не заметить. Если где и пишут о е^2 до 4-5 знака после запаятой, всё это от лукавого.

Ну, понятно. Мне - тоже удобнее тупо скопипастить результат выдаваемый программой, и просто - не задумываться над тем, сколько там знаков реально имеет смысл. Но вот что. А - чем это чревато? Вот, скажем, если при каких-то, даже вполне вменяемых светосилах, порядка 1:9-1:11 (для диаметров порядка 200 мм) не меет значения разница между сферой и параболой (квадрат эксцентрситета 0 или 1). Ну, положим, при светосиле порядка 1:2.5-1:3 (больше для любтеля - и впрямь трудновато), то есть, в 3-4 раза больше, а потребность в точности этого параметра растёт в кубе, то есть, нужно соблюсти квадрат эксцентриситета в 27-64 раза точнее, то есть, допустимая ошибка составляет 2-3 единицы во втором порядке после десятичной точки. То есть, если расчёт даёт, положим, e1²=1.0879235, то практически сойдёт и 1.11, и 1.06. То есть, размах допустимой ошибки составляет примерно половину того, что отлчает Р-К от классического Кассегрена (а при светосиле ГЗ 1:4 - 1:5 - то и вообще, с требуемой точностью нет разницы между Кассегреном и Р-К: а оно и понятно: при эквивалентной светосиле 1:15-1:20 на таком расстоянии от оси, где у классического Кассегрена вылезает кома, то астигматизм её - всё равно задавит, а он нкуда не девается и у Р-К). Ну, короче, слабая гипербола на ГЗ, нужная для Р-К, и отлчающаяся от параболы где-то на первом знаке после запятой для параметра е² ("Conic"), оптически эквивалентна ей, поскольку отличается от неё не более чем на сколько-то там (1/4, 1/6, 1/8 лямбды) сколько мы сочли для себя "допустимым".
Итак, если с точностью более чем до второго знака мы определить - не могём, - а нам оно не особо-то  надо.

Вопрос - в другом. Ну вот, положм, мы сделали ГЗ и смогли определть для неё квадрат эксцентриситета с точностью до 0.03 (то есть, - до трёх едниц второго порядка после точки). Нас такая точность - устраивает. Теперь, положим, мы собираем схему контроля. Разумеется, с параметрами исходя из "идеального" (расчётного) варианта. И вот, положим, мы сделали такую вторичку, которая по этой схеме показывает "плоскую" теневую картинку. Вкупе именно с этим ГЗ, которое получилось "как есть". Какой у неё (у вторички) квадрат эксцентриситета, радиус кривизны при вершине - мы не знаем. Какой получился. Фиксрована у нас - только стрелка кривизны, определяемая "средним" радиусом (а не "при вершне", который может более сильно меняться при изменении квадрата эксцентриситета). И вот, мы собираем "готовый инструмент" в штатном режиме (сфокусированный на бесконечность). Какова будет его регулярная ошибка, обусловленная методом? Что-то мне подсказывает, что это будет велчина - следующего порядка малости, чем все наши камлания насчёт эксцентриситета ГЗ. То есть, если телескоп на контроле (методом Дрюши) показывает "плоскую" теневую картинку, то в "штатном" режиме он будет работать - неплохо. Ну, если регулярная ошибка и составит 1/20 - 1/50 лямбды, - то и фиг с ней. Но я не удивлюсь, если метод окажется непригоден для систем со светосилой порядка 1:1 (или эквивалентной 1:3-1:4). Но это уже - не для любтеля.

полностью согласен. Своё последнее ГЗ (гиперболу 1/3.15) ретушировал с контролем Максутовским методом 0-теста. Расстояния измерял самодельной раздвижной линейкой,  с точностью не хуже +/- 0.5 мм. В итоге получил плоскую картину, разрешение точки в микроскоп получилось не менее 200 лн/мм, т.е дифракционного качества. Даже, учитывая неточность расстояний между компонентами в 1 мм , е^2 получилось с точностью до 0.01. Но это мизер, тем более при ретуши вторички и контроле в автоколлимации доводиться до плоского рельефа. Я даже не считаю, какой у вторички е^2. Проделывал эксперимент, искусственно внося ошибки е^2 оптики: менял расстояние ГЗ-вторичка, при этом расчётный рабочий отрезок (200мм) изменялся в пределах 150-250 мм, появлялась продолька около +/- 0.35 мм, прекрасно обнаруживаемая теневиком (показывал как бы теневую картину слабовыраженных сплюснутого сфероида или параболы), но качество точки в микроскоп практически не менялось.

[Дрюша]

Мне бы конечно нужна была помощь, но пока до оптики руки не дошли.

Ладно, продолжм про этот вариант. Это, в отличие от прежних рассмотренных здесь Р-К, классический касс. Итак, прилагаются скрншоты его же, но уже в Земаксе. Сначала - оригинальный дизайн, потом - схема контроля, близкая к оптимальной по общей длине (передний отрезок округлён до 100 мм, а задний - как получится). Итак, общая длина всей схемы контроля выходит 6609.987 мм (ну, оно понятно, лучше писать 6м 61 см). "Передний" отрезок (то есть бывший "задний", но здесь - в обратном ходе) 2400 мм, то есть, по сравнению со "штатным" режимом увелчен на 1857.7 мм. Дстанция фокусировки 4783.6 мм. Расстояне между зеркалами 572.626 - увеличено на 41.32 мм. Спот - дфракционная точка. Систематческая ошибка 0.0016 лямбды (что просто несерьёзно). Вторичка контролируется до полудаметра (чтоб опять не путали с радусом крвизны) 36.05 мм или даметра 72.1 мм. При полудиаметре 31.15 мм (даметр 62.3 мм) пр контроле ГЗ задействуется до зоны радуса 87.51 мм (или даметра 175.03 мм).

[Дрюша]

Проделывал эксперимент, искусственно внося ошибки е^2 оптики: менял расстояние ГЗ-вторичка, при этом расчётный рабочий отрезок (200мм) изменялся в пределах 150-250 мм, появлялась продолька около +/- 0.35 мм, прекрасно обнаруживаемая теневиком (показывал как бы теневую картину слабовыраженных сплюснутого сфероида или параболы), но качество точки в микроскоп практически не менялось.

Кстати, да, - ещё одна идея! Если систематических из-за ошбок метода контроля у нас получились чуть-чуть другие значения квадратов эксцентрситетов (ГЗ, вторички ил обоих), то в какой-то мере ситуацию можно исправить путём измененя рабочего отрезка. Конечно, при этом "поплывёт" апланатичность ("Ричи-Кретьеновость"), но, можно надеяться, - не сильно. Зачаточная кома на краю - всё ж луче, чем сферичка по центру поля!

[Дрюша]

Думаю, что определить квадрат эксцентриситета при изготовлении гиперболического ГЗ точнее, чем до второго знака после запятой в любительских условиях невозможно. Связано с ошибками определения расстояний между компонентами в системе нуль-теста (+/- 0.5 мм) и теневиком продольную аберрацию в несколько микрон не заметить. Если где и пишут о е^2 до 4-5 знака после запаятой, всё это от лукавого.

Кстати, при промере из центра кривизны по зонам (по схеме "звезда - неподвижна, нож - подвижен) продольная аберрация прямо пропорциональна квадрату эксцентриситета. Аберрация нормалей (звезда и нож - связаны) - тоже, только вдвое меньше. Положим, у нас зеркало диаметром 200 мм фокусом 500 мм (радиус крвизны пр вершине 1000). При неподвижной звезде парабола будет иметь продолку 10 мм Если квадрат эксцентриситета 1.1, то 11 мм и так далее. То есть, замер аберрации зоны с точностью до 0.1 мм даёт нам квадрат эксцентриситета с точностью до 1%. Я плоагаю, что это - реально: мерить аберрацию по двум зонам с точностью до 0.1 мм (подача ножа - мкрометрческая). Конечно, замер по двум зонам не даст понятия об общей плавности и "коничности" ("второпорядочности") поверхности, но если максутов или Ронки-Мобсби могут наврать по поводу самой величины квадрата эксцентриситета (ну, мало ли, например, если мы с позиционированием зеркал немножко промахнулись), то замер по двум зонам позволяет надёжно и с точностью до 1% иизмерись конкретное численное значение квадрата эксцентриситета. Так что отныне - ЗАМЕР этой велчны (заметьте, - не изготовление зеркала с такой точностью, а замер того, что получилось) с точностью до 1% - не проблема. То есть, делаем "как получтся", замеряем "что получилось" с точностью до 1% (прчём, если даже замечаем расхождение с расчётной величиной на 2-3%, то плюём на это), далее - пересчитываем схему контроля, и, - вуаля! полгоняем вторичку под главное (какое есть, но по пересчитанной схеме, то есть, - с учётом того, что есть по факту) и получаем хорошо подогнанный друг к другу комплект зеркал. Это может быть, напрмер, "Р-К на 75%", то есть кома по сравнению с классическим Кассегреном не исправлена до конца, а уменьена на 3/4, и он ближе к Р-К чем к кассегрену. Ну и ладно.

[Philipp]

Радиус кривизны при вершине вторичного зеркала                   Rвт=727.374

Я измерю еще раз стрелку вторички, потом сообщу,  думаю что вынос будет больше.

[Дрюша]

Замечу, что "стрелочка" вторички определяется не только радусом крвизны при вершине, но и квадратом эксцентриситета. Разнца между "средним" радусом как у сферы (и даже параболы) и той крутой гперболы, которая там, имея в вду "при вершине" может достигать - сантметров.

Лчно в моей программе "вынос" - это что задаётся, а радус, эксцентриситет, стрелочка и т.п. - это считается. Именно сходя из заданного выноса. И экв. фокуса, который - тоже задаётся. А у Зямы, - там задаётся задний отрезок...

У меня, кстати, стрелочка получилась там 0.6782 мм - не совсем как у Вас. Ну, оно понятно. ..

[Vladstar]

То есть, замер аберрации зоны с точностью до 0.1 мм даёт нам квадрат эксцентриситета с точностью до 1%. Я плоагаю, что это - реально: мерить аберрацию по двум зонам с точностью до 0.1 мм (подача ножа - мкрометрческая). Конечно, замер по двум зонам не даст понятия об общей плавности и "коничности" ("второпорядочности") поверхности, но если максутов или

За неимением эталонной сферы, при контроле таких светосильных (около 1/3 и более ) ГЗ из радиуса кривизны промеров 2-х зон недостаточно (их и для "длинных" парабол-то мало), минимум 10 зон для небольших зеркал.

[Philipp]

У меня, кстати, стрелочка получилась там 0.6782 мм - не совсем как у Вас. Ну, оно понятно. ..

Опаньки!!! промерил стрелку, - вынос за метр восемьдесят улетел, придется по новой вторичку делать... Или может корректор какой приладить...
(Вообще-то я сильно много загнул, на самом деле не так)

[Gera]

Cхема  исследования гиперболы 200 1/3 с использованием компенсатора - зеркала Алькора . В 5 метров не уложился, но в 6 вполне.
Так что теперь натереть РК 200 может любой ламер, имея коридор 6-7м и раскурочив Алькор. 
 Кстати, по поводу влияния турбулентности. В автоколлимации фронт идет по тем же неоднородностям  дважды, что увеличивает дисперсию фазы вчетверо .   С коллиматором(или на схемах выше) учетверение дисперсии наступает при учетверении длины  трассы- она(трасса)  идет только в одну сторону.  Так что не все так уж безнадежно...

[Дрюша]

Чой-то я никак не вкурю. Вот, сверху, где голубенькие названия и красные циферки... Это - типа, - что задаётся?  мы - танцуем от диаметра вторички? То есть, - нас не интересует ни экввалентный фокус, ни... Ладно, а ниже, где зелёненьке названия параметров и беленькие цифры... Это - что посчитано? Ну, а эксцентриситеты - где? Или их квадраты... Ладно, а что такое Min. D вспомогательного зеркала? Ну, положим, Opt. D вспомогательного зеркала - расчитано исходя из заданного диаметра поля... Оно - понятно. А что же тогда Min...? Исходя из нулевого поля, что ли? Хорошо, а что нам даёт бленда на вторичке, если мы не знаем параметров "морковки" на ГЗ? Как я себе представляю, вся разблендовка считается - только целиком.