Контроль парабол посредством оптического компенсатора

[M_Z]

Юрий Андреевич, есть несколько эталонных плоскостей 80-90х гг. производства, их поверхность пока не очень ясна - насколько она точная. Поэтому буду этот вопрос изучать. Одну из них думаю сверлить - так так все равно, скорее всего, их поверхность придется доводить до эталона. Вполне возможна их взаимная проверка и можно будет после сверления сравнить результаты до и после.

Ekvi, спасибо!
Сегодня планирую пойти в библиотеку АН, посмотрю известия КрАО, у нас они есть.

[serega2007]

      Плоскостей - что грибов на опушке лесной .

[M_Z]

Дмитрий, подробная схема юстировки метода Вайнео описана здесь:
http://www.astroforum-ua.com/
Тема: Нуль -тест Вайнео
Re: Нуль -тест Вайнео
« Ответ #32 : 18 Декабрь 2011, 12:04:20 »:
ZAP:
"Цитата: NL[108] от 18 Декабрь 2011, 08:44:20
Юстировка схемы как проводится? 
Выставляем источник и зеркала на заданных расстояниях, так чтобы их центры и источник находились на одной высоте от скамьи. И пытаемся поймать изображение щели?
Ответ:
Именно так. После примерной установки расчетных расстояний, для начальной центровки зеркал я "простреливаю" оптическую ось лучиком лазера (указки), расположенного у ножа Фуко. Источник при этом сдвинут с оси - дабы пропустить лазерный пучек. Сдвигая зеркала перпендикулярно оси по двум координатам, выставляем их центры на одну линию.  Поскольку  эталонное (сферическое) зеркало алюминировано, его центр кривизны, находящийся где-то перед контролируемым зеркалом,   легко "нащупать" с помощью небольшой лампочки или светодиода на временной подставке. Получив на экранчике рядом со светодиодом его изображение, сдвигаем  светодиод прямо в лазерный пучек (на ось схемы),  и  корректируем НАКЛОНЫ эталонного зеркала, так, чтобы изображение светодиода совпало с ним самим (ну и с осью схемы, разумеется ). Далее, временную подставку со светодиодом убираем. Если у проверяемого зеркала нет отверстия, смотрим, куда попадает ОТРАЖЕННЫЙ от него луч лазера, и НАКЛОНАМИ проверяемого зеркала приводим пятнышко отраженного лазерного пучка  на нож. Наконец, помещаем на место основной источник света, центрируя его по тому же пучку лазера. В первом приближении юстировка схемы закончена; лазер убираем, включаем основной источник, если не промахнулись с отрезками - в районе ножа должно быть сфокусированное изображение щели. Делаем окончательные поправки для более точной юстировки - и вуа-ля, любуемся картинкой! "
http://www.astroforum-ua.com/index.php?topic=1435.30

[M_Z]

//Метод Вайнео прекрасно без диагоналок работает;

Из чего это следует? Есть реальные данные?

//что самое замечательное изготовит каждый любитель;

Эталонную сферу из радиуса нормально не проконтролируешь. Только на предварительном этапе.

Приведенные ниже статьи указывают на преимущества компенсационного метода Максутова и его развития (метод Вайнео) для испытания асферических астрономических зеркал, а также его практическая реализация:
- Максутов Д.Д. «Изготовление и исследование астрономической оптики», 1984г (1948г), 237-342с. – приведены расчетные формулы.
- статья Р.Е. Шершберг и В.А. Темненко, Изв. КРАО, 197г, т.52, с.212. дали строгие аналитические формулы для компенсационных схем и показали: полную компенсацию получить невозможно.   
- Л.Л. Сикорук «Телескопы для астронома-любителя, Изд.2, 1982г., с.143-147, приводит расчет с помощью микрокалькулятора и практическую реализацию метода Максутова, а также юстировку схемы.
- Н.Н. Фащевский «Практическое видоизменение компенсационного метода контроля астрономических зеркал», АЦ №1315, №1319 - приведены практические схемы оптики, изготовленной в оптических мастерских Одесской обсерватории.
- Н.Н. Фащевский «Новые схемы контроля самодельных астрономических зеркал», Одесский астрономический календарь (год не помню, ориент.2006-2010)
- Изв. КРАО 104, №4, 249-253с. (2008), Г.М. Попов, Я.Н. Черных «Модифицированный компенсационный метод Максутова для контроля астрономических асферических зеркал» - приводятся многочисленные расчеты различных вариантов схем, причем не только параболических, но и гиперболических и эллиптических зеркал.
- В 2011г. на Украинском астрофоруме появилась тема «Нуль-тест Вайнео», где ZAP подробно рассматривает все практические аспекты применения этого нуль-теста, а также имеются ссылки на оригинальную статью http://www.bbastrodesigns.com/waineo.html и ссылка на программу-калькулятор Вайнео 2006 http://www.bbastrodesigns.com/dnld/waineo.zip, а также указание на то, что, вводя параметры зеркал в любую из программ для оптических расчетов (Zemax, OSLO и т.д.), можно получить (оптимизировать) необходимые величины расстояний самостоятельно.
Практические достоинства метода Вайнео.
1. Можно изготовить несколько (100, 150, 200, 250мм) сферических зеркал светосилой 1:5 - 1:6 с отверстием в центре и перекрыть весь спектр любительских зеркал светосилой 1:4 – 1:6 диаметром 150-500мм. Сферическое зеркало нужной точности можно изготовить, т.к. есть точный метод его контроля – метод Фуко, довести зеркало до плоского рельефа.
2. Расстояния между элементами достаточно мягкие – плюс-минус 1мм. Можно проверить эти параметры и, при необходимости, оптимизировать по программе Zemax, получая различные нужные значения RMS (среднеквадратичную волновую оберацию).
3. Возможность контроля параболлоидов, гиперболоидов и эллипсоидов.
4. При современных мощных (ярких) источниках света эталонное сферическое зеркало можно не алюминировать.
Для проверки метода Вайнео можно сделать следующее:
В подвале можно изготовить (заказать) эталонную плоскость диам.220мм (серийно выпускаемые раньше эталонные ПИ) с отверстием в центре.
Также можно изготовить каллиматор диаметром 220м в виде сферического зеркала с фокусным расстоянием Rmin (м) = 0,0046 D(мм) * √[куб]D(мм), т.е. для D=220мм Rmin=6,1м или Fmin=3м (по Максутову), светосилой 13,6. Такое зеркало просто изготовить.
Таким образом, мы имеем два альтернативных метода для проверки метода  Вайонео.
(Кроме того, как дополнительная опция, оба эти зеркала можно использовать  для тестирования небольших телескопов диаметром меньше 220мм, т.к. на большую плоскость большая очередь).
--- --- ---
Таким образом, метод Вайнео позволяет ЛА изготовить параболическое астрономическое зеркало (для Ньютона) доступными средствами и проконтролировать его с необходимой точностью.

[Fidel]

Это все понятно. Имелись ввиду конкретные данные проверки (в автоколлимации с плоскостью) параболы, изготовленной альтернативным методом. Исходник где-нибудь приводится? Можно на него глянуть? Что в этом сложного?

[Клевцов Юрий Андреевич]

1. Можно изготовить несколько (100, 150, 200, 250мм) сферических зеркал светосилой 1:5 - 1:6 с отверстием в центре и перекрыть весь спектр любительских зеркал светосилой 1:4 – 1:6 диаметром 150-500мм. Сферическое зеркало нужной точности можно изготовить, т.к. есть точный метод его контроля – метод Фуко, довести зеркало до плоского рельефа.
2. Расстояния между элементами достаточно мягкие – плюс-минус 1мм. Можно проверить эти параметры и, при необходимости, оптимизировать по программе Zemax, получая различные нужные значения RMS (среднеквадратичную волновую оберацию).
3. Возможность контроля параболлоидов, гиперболоидов и эллипсоидов.
4. При современных мощных (ярких) источниках света эталонное сферическое зеркало можно не алюминировать.
Для проверки метода Вайнео можно сделать следующее:
В подвале можно изготовить (заказать) эталонную плоскость диам.220мм (серийно выпускаемые раньше эталонные ПИ) с отверстием в центре.
Также можно изготовить каллиматор диаметром 220м в виде сферического зеркала с фокусным расстоянием Rmin (м) = 0,0046 D(мм) * √[куб]D(мм), т.е. для D=220мм Rmin=6,1м или Fmin=3м (по Максутову), светосилой 13,6. Такое зеркало просто изготовить.
Таким образом, мы имеем два альтернативных метода для проверки метода  Вайонео.
(Кроме того, как дополнительная опция, оба эти зеркала можно использовать  для тестирования небольших телескопов диаметром меньше 220мм, т.к. на большую плоскость большая очередь).
--- --- ---
Таким образом, метод Вайнео позволяет ЛА изготовить параболическое астрономическое зеркало (для Ньютона) доступными средствами и проконтролировать его с необходимой точностью.

Каковы требования к поперечному смещению с оси схемы Вайнео источника света и его изображения?

[M_Z]

Исходник где-нибудь приводится? Можно на него глянуть? Что в этом сложного?

Fidel, в своей книге Сикорук приводит практический пример и у нас нет оснований ему не доверять. Если вопрос касается личных примеров среди знакомых, то пока сказать ничего не могу. Сам думаю попробовать этот метод, но позже (пока занят завершением строительства обсерватории).

[M_Z]

Каковы требования к поперечному смещению с оси схемы Вайнео источника света и его изображения?

Юрий Андреевич, планируемая схема юстировки следующая: источник света (лазерная указка) находится в 2мм от ножа, точно по центру сферического зеркала (источник света и нож находятся плюс-минус 1мм от оси сферического зеркала), луч лазера направляем в центр исследуемого зеркала, центр отмечен меткой; далее помещаем шарик диаметром 1-2мм на эту ось на нужном расстоянии от сферического зеркала; наклоняем сферическое зеркало, чтобы получить пятно освещения концентрично исследуемому (параболлическому) зеркалу; наклоняя исследуемое зеркало, получаем изображение источника на ноже. Всю картинку рассматриваем с помощью камеры (CAM10) на компьютере. Благодаря камере требуется лишь небольшое отверстие в сферическом зеркале и небольшой вынос фокуса за сферическое зеркало.

[M_Z]

Исходник где-нибудь приводится? Можно на него глянуть? Что в этом сложного?

Что касается реальных примеров, ZAP приводит такой результат проведенной им работы:
http://www.astroforum-ua.com/index.php?topic=1435.0
Ответ #5 : 12 Декабрь 2011, 16:49:50
"Сборка контрольной схемы для нуль-теста  Вайнео сравнительно проста. Допуски на расстояния между элементами схемы относительно мягкие, поэтому точности обычной рулетки ( +-1 мм) достаточно для правильного расположения источника света, эталонного  и проверяемого зеркал относительно друг друга.  Юстировка элементов схемы по наклону и децентрировке вполне наглядна и также не представляет трудностей.   
Ронкиграмма  параболического зеркала (330 мм, 1/4) при контроле в схеме Вайнео приведена на фото."
http://www.astroforum-ua.com/index.php?action=dlattach;topic=1435.0;attach=10003;image

[Fidel]

Да. С этой темой знаком давно.

Ронкиграмма? - это ни о чём. Но вначале Каминский приводит интерферограмму контрольной сферы. Логичным было бы точно также отснять готовый результат. И вопросы бы отпали сами собой.
-----------------------------

Вчера, на пару с Александром Громовым, осваивали "беглый" автоколлимационный контроль при ретуши параболы двухсотки. Александр ретушировал звёздочкой, снимал зеркало на контроль, устанавливал его в ремень и крутил юстировочные держателя ГЗ. За мной было быстрое "сведение" схемы и визуальный анализ теневой. Отклонения от параболоида видны отлично (правда приходится выключать свет), измерения расстояний не нужны. На всё про всё уходит пара минут. Отсмотрели и снова в работу. Таких циклов за рабочий день можно осуществить несколько десятков! Особенно удобно работать вдвоём - не так утомительно. Когда рельеф перестаёт угадываться меняем теневик на интерферометр и тут же получаем результат. Предельно ясно и просто.

В принципе можно и промежуточные интерферограммки подснимать и сразу обрабатывать - думаю смогу укладываться в продолжительность одного сеанса ретуши. Около пяти-семи минут.

[M_Z]

Fidel, спасибо!
Вы применили метод Вайнео в его классическом виде? С отверстием в главном зеркале? Где Вы расположили источник? Достаточно ли просто юстируется схема? Удалось ли получить плоский рельеф на ноже? Чему это соответствует на интерферограмме парабалического зеркала? И каким альтернативным методом Вы это проверили? С использованием плоского зеркала? (У меня нет интерферометра). Какое время отстойки двухсотки?
И еще скажите, пожалуйста, сколько лет Вашей большой эталонной плоскости? Сколько лет она сохраняет свои качества? Нужна ли ей аттестация (для себя)?

[Клевцов Юрий Андреевич]

Каковы требования к поперечному смещению с оси схемы Вайнео источника света и его изображения?

Юрий Андреевич, планируемая схема юстировки следующая: источник света (лазерная указка) находится в 2мм от ножа, точно по центру сферического зеркала (источник света и нож находятся плюс-минус 1мм от оси сферического зеркала), луч лазера направляем в центр исследуемого зеркала, центр отмечен меткой; далее помещаем шарик диаметром 1-2мм на эту ось на нужном расстоянии от сферического зеркала; наклоняем сферическое зеркало, чтобы получить пятно освещения концентрично исследуемому (параболлическому) зеркалу; наклоняя исследуемое зеркало, получаем изображение источника на ноже. Всю картинку рассматриваем с помощью камеры (CAM10) на компьютере. Благодаря камере требуется лишь небольшое отверстие в сферическом зеркале и небольшой вынос фокуса за сферическое зеркало.

Ясно, более-менее. Но погрешности есть всегда, тем более с лазерной указкой. Это ведь не автоколлимационная схема и источник света и его изображение
разнесены вдоль оси. Так вот, меня, между прочим, интересует есть ли кома в такой схеме? Она может свести допуск на поперечное смещение с оси источника
света до долей миллиметра. В любой автоколлимационной схеме кома автоматически исправлена и потому источник света и его изображение можно достаточно
безнаказанно раздвигать поперёк оси (помня, конечно, об астигматизме). В схеме Вайнео как с  комой дела обстоят? Прикинул бы сам (любопытно), будь у меня точные
параметры схемы хоть для какого-то случая. С нуля вычислять некогда (прошу прощения) очень занят.

[Fidel]

//Вы применили метод Вайнео в его классическом виде?

осваивали "беглый" автоколлимационный контроль

т.е. не с зеркальным компенсатором, а с контрольной плоскостью Место встречи изменить нельзя или возвращение в подвал ВАГО

время отстойки минимально - пока юстируется схема, минута или около того

лет двадцать пять или около того

неограниченно долго, но слой тускнеет и мойки его портят

аттестация не нужна - имеется несколько аттестованных меньшего размера, но они почти никогда не применяются - разница результатов ничтожна, а возни с их установкой много.

[Vladstar]

В схеме Вайнео как с  комой дела обстоят? Прикинул бы сам (любопытно), будь у меня точные
параметры схемы хоть для какого-то случая. С нуля вычислять некогда (прошу прощения) очень занят.

Юрий Андреевич, вот,например, ссылка на интерф. тест зеркала R=2590 (F=1295), D=347, контролируемое при изготовлении по схеме Вайнео http://www.fidgor.narоd.ru/Observers/Test_2/test_482.html
 Дополнительные данные в схеме контроля:
 Rсф=2440
 сфер. зерк. - ИЗ =904,3
 сфер. зерк. - параб.зерк. = 1632.6
 параб.зерк. - нож = 1732.6
  Итог:

[yas]

Не хватает радиуса сферического зеркала 
Из приведенных данных получается, что радиус сферы должен быть ~2440 мм.
Смещение источника с оси на 0.2 мм добавляет кому около 0.1 PV

[Fidel]

// Юрий Андреевич, вот,например, ссылка на интерф. тест зеркала R=2590 (F=1295), D=347, контролируемое при изготовлении по схеме Вайнео http://www.fidgor.narod.ru/Observers/Test_2/test_482.html

Это с вычитанием верхних порядков астигматизма.

Без вычета выглядит так:

[Vladstar]

Не хватает радиуса сферического зеркала 
Из приведенных данных получается, что радиус сферы должен быть ~2440 мм.

Да, так и есть. Добавил. Спасибо.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Дополнительные данные в схеме контроля:
 Rсф=2440
 сфер. зерк. - ИЗ =904,3
 сфер. зерк. - параб.зерк. = 1632.6
 параб.зерк. - нож = 1732.6
 

Спасибо, посмотрю.

Смещение источника с оси на 0.2 мм добавляет кому около 0.1 PV

Любопытно, проверю. Но если так, это не в пользу метода.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Проверил. Собственная ошибка схемы на оси 0,011 длины волны (546,07 нм). Кома есть, но сравнительно небольшая. При смещении
источника света с оси на плюс-минус 0,45 мм среднеквадратическая ошибка волнового фронта будет не более 0,05 длины волны. Юстировать
схему нужно очень тщательно, особенно на последних стадиях контроля (если контроль ведётся теневым методом).  Если  интерферометрическим,
кому можно вычесть.  Астигматизм в этой схеме весьма мал. Практически, если источник света вне оси, доминирует кома.
Что мне не нравится, так это большое контрольное зеркало с отверстием в центре - всего в 1,5 раза меньше
контролируемого, как и в автоколлимационном методе Максутова, кстати (где не используется диагональная плоскость). Зато ошибки
контрольной сферы не удваиваются, как в автоколлимационном методе.

[Fidel]

А как здесь организовать интерферометрический контроль?