Несколько вопросов по материалу для ГЗ

[ROVIAN]

Пленка, это не только то, что можно наклеить. Нанесенный в вакууме слой алюминия тоже пленка.

Я имею в виду зеркальную пленку что наклеивают. К примеру, если бы была такая пленка... Ободрал бы любитель стекляху, сколько сил позволит, диаметром миллиметров 800, по карандашику натер матовую сферу, и всего делов, потом взял зеркальную пленку, примочил к  матовой стекляшке, и вот, ему - готовая парабола. Может такое быть?
Может что изобретут в будущем...

Если взять тонкую, точную плёнку (чем и является аллюминирование и серебрение), то она повторит и все косяки матовой поверхности. Она же шероховатая слишком. Даже если верхнии точки и будут соответствовать правильной форме.

[Philipp]

Если взять тонкую, точную плёнку (чем и является аллюминирование и серебрение), то она повторит и все косяки матовой поверхности. Она же шероховатая слишком. Даже если верхнии точки и будут соответствовать правильной форме.

Ну давайте пофантазируем.    Мне представляется довольно толстая пленка которая сделана из полимера и при склеивании, компенсирует шероховатость поверхности. Наружный зеркальный слой будет равномерно распределяться создавая идеальную оптическую поверхность. это можно осуществить с помощью нагрева лазерной иглой. По специальной программе фигуризации. 

[ROVIAN]

Если взять тонкую, точную плёнку (чем и является аллюминирование и серебрение), то она повторит и все косяки матовой поверхности. Она же шероховатая слишком. Даже если верхнии точки и будут соответствовать правильной форме.

Ну давайте пофантазируем.    Мне представляется довольно толстая пленка которая сделана из полимера и при склеивании, компенсирует шероховатость поверхности. Наружный зеркальный слой будет равномерно распределяться создавая идеальную оптическую поверхность. это можно осуществить с помощью нагрева лазерной иглой. По специальной программе фигуризации. 

А сам клей, как он будет распределяться по первичной поверхности ?

[ROVIAN]

Как полимерная плёнка поведёт себя при воздействии лазера ?  Наверняка повершность испортим . 

[Philipp]

А вот еще идея возникла  если сделать пленку типа пирожного или торта - сверху мягкий крэм далее идут пористые слои, ниже слоистые, еще ниже металл - потом защитный слой. все это дело лепим крэмом вниз и разглаживаем. 

[ROVIAN]

А вот еще идея возникла  если сделать пленку типа пирожного или торта - сверху мягкий крэм далее идут пористые слои, ниже слоистые, еще ниже металл - потом защитный слой. все это дело лепим крэмом вниз и разглаживаем. 

Да её "толстую" с нужной точностью сделать не удастся. А пористое тем более не то. Я лет 20 назад пытался хитрить с вторичкой кассегрена. Фигуризировал и чтобы не аллюминировать пытался натянуть авиамодельную лавсановую зеркальную. не хотела ложиться, натянул. Она мало того что разная по толщине, да и я вытянул. Короче поставил на скамью и понял, что век плёнок ещё не пришёл. 

поэтому с того времени почти готовое, для окончательного контроля по звездам отдавал серебрить. Если всё ОК, тогда уж аллюмяшка. 

[ДимСаныч]

Пленка, это не только то, что можно наклеить. Нанесенный в вакууме слой алюминия тоже пленка.

Я имею в виду зеркальную пленку что наклеивают. К примеру, если бы была такая пленка... Ободрал бы любитель стекляху, сколько сил позволит, диаметром миллиметров 800, по карандашику натер матовую сферу, и всего делов, потом взял зеркальную пленку, примочил к  матовой стекляшке, и вот, ему - готовая парабола. Может такое быть?
Может что изобретут в будущем...

Если взять тонкую, точную плёнку (чем и является аллюминирование и серебрение), то она повторит и все косяки матовой поверхности. Она же шероховатая слишком. Даже если верхнии точки и будут соответствовать правильной форме.

Скажем больше: сфера выведенная шлифовкой под карандаш, лишь отдалённо напоминает оптически точную сферу. При каждом переходе на более мелкую фракцию обязательно чувствуются заедания при шлифовке.

[ROVIAN]

Да я там предположил даже, что верхушки (случайным образом)  будут соответствовать и то не получится. Плавали знаем.

[Androniy]

По феншую телескопостроения для изготовления главного зеркала положено использовать стекло определенных марок.
Объясняется это тем, что данные марки обладают низким коэффициентом теплового расширения. А что будет, если
изготовить зеркало из нетрадиционного для этих целей материала? Вот какие возникают вопросы:
1. Можно ли сказать, что главное зеркало можно будет беспроблемно эксплуатировать при той же температуре,
при которой его сделали? Т.е. если я сделал зеркало из "нефеншуйного" материала при температуре +20 градусов,
и смотреть в него буду при этой же температуре (плюс/минус пару градусов), то коэффициент теплового расширения
мне непочем. Так?
2. Что происходит с зеркалом при изменении температуры? Зеркало становится несферичным? Или при небольшом
изменении температуры можно говорить об изменении фокусного расстояния?
2.1 Если зеркало становится несферичным, то можно ли эту несферичность исправить, например, кривизной
диагонального зеркала или линзой перед окуляром?
2.2 Если меняется только фокусное расстояние, то можно ли решить вопрос юстировкой под конкретную температуру?
3. Получается что применение того или иного материала позволяет применять зеркало в определенных температурных
диапазонах. К примеру, если зеркало из пирекса (КТР около 4*10^-6) может применяться в температурном диапазоне
плюс/минус 40 градусов, то если взять материал с КТР около 8*10-6 можно получить ГЗ для использования в
температурном диапазоне плюс/минус 20 градусов от той температуры, при которой его изготовили. Так?
4. Отклонение зеркала от расчетной формы зависит от КТР, диаметра зеркала и разности температур (при изготовлении
и эксплуатации), и это отклонение должно быть менее четверти длины волны? Какой формулой посчитать это отклонение?
Какие еще факторы влияют?
Заранее спасибо.

[ysdanko]

Объясняется это тем, что данные марки обладают низким коэффициентом теплового расширения. А что будет, еслиизготовить зеркало из нетрадиционного для этих целей материала?

КТР - это одно из условий, важное но не самое главное.  Больше на форму поверхности влияет неоднородность материала, остаточные внутренние напряжения и теплопроводность. Например, зеркала из металла вполне могут конкурировать со стеклянными, несмотря на то что имеют КТР намного больший чем у ситала стекла или кварца.
С расфокусировкой за счет изменения температуры борются разными методами (активными--->электроника, либо пассивными---> механика для термокомпенсации, использующая материалы с сильно отличающимися КТР)

[d_w]

Вопрос про рефлекторы?

1. При любой разумной, но постоянной температуре.
2. Из-за неравномерности по температуре в массе зеркала, изменяется профиль поверхности. Например, было парабола - из-за расширения поверхностного слоя, стало хз что.
2.1 Теоретически все можно, но практически нет.
2.2 это не самое главное изменение
3. нет
4. он надо?

Но имхо, самое плохое, что при изготовлении поверхность тоже нагревается и из-за неравномерности расширения поверхностных и внутренних слоев, невозможно точно контролировать поверхность зеркала до полной стабилизации температуры.


Более знающие люди поправят, если я где не прав...

[Хрущев]

Но имхо, самое плохое, что при изготовлении поверхность тоже нагревается и из-за неравномерности расширения поверхностных и внутренних слоев, невозможно точно контролировать поверхность зеркала до полной стабилизации температуры.

Тестируют то зеркало не вовремя полировки, а по прошествии некоторого времени так что этот фактор не имеет значения, имхо.

[d_w]

Но имхо, самое плохое, что при изготовлении поверхность тоже нагревается и из-за неравномерности расширения поверхностных и внутренних слоев, невозможно точно контролировать поверхность зеркала до полной стабилизации температуры.

Тестируют то зеркало не вовремя полировки, а по прошествии некоторого времени так что этот фактор не имеет значения, имхо.

Ну если Вы делаете одно и для себя, то во время фигуризации Вы можете себе позволить после десяти минут работы, час ждать на термостабилизацию для проверки и так по кругу, пока не натрете параболу. А если у мастера заказывать, а он свое время ценит, то зеркало золотое выйдет... Так что имеет.

[Хрущев]

Может и так. В общем спорить не буду, поскольку зеркало тер только один раз и профи себя в этом деле не считаю.

[alfardus]

По большому счету особые материалы для ГЗ (стекла и кристаллы) применяются не для улучшения эксплуатационных характеристик, а по технологическим причинам - быстрее и точнее изготавливается оптика.

[Androniy]

Например, зеркала из металла вполне могут конкурировать со стеклянными, несмотря на то что имеют КТР намного больший чем у ситала стекла или кварца.

А почему же тогда категорически не советуют делать ГЗ из металла? Ведь намного технологичней. Сделал зеркало из нержавейки и покрывать ничем не надо, покрытие не поцарапается (твердость стали больше, чем у алюминиевого покрытия), а если что и поцарапается, то отполировать снова можно. КТР всего в 4 раза больше, чем у пирекса, например.

[d_w]

Например, зеркала из металла вполне могут конкурировать со стеклянными, несмотря на то что имеют КТР намного больший чем у ситала стекла или кварца.

А почему же тогда категорически не советуют делать ГЗ из металла? Ведь намного технологичней. Сделал зеркало из нержавейки и покрывать ничем не надо, покрытие не поцарапается (твердость стали больше, чем у алюминиевого покрытия), а если что и поцарапается, то отполировать снова можно. КТР всего в 4 раза больше, чем у пирекса, например.

Вот...

[Ivan7enych]

Комментарий модератора раздела

объединил 2 похожие темы

[Дмитрий Маколкин]

По феншую телескопостроения для изготовления главного зеркала положено использовать стекло определенных марок.
Объясняется это тем, что данные марки обладают низким коэффициентом теплового расширения. А что будет, если
изготовить зеркало из нетрадиционного для этих целей материала? Вот какие возникают вопросы:
1. Можно ли сказать, что главное зеркало можно будет беспроблемно эксплуатировать при той же температуре,
при которой его сделали? Т.е. если я сделал зеркало из "нефеншуйного" материала при температуре +20 градусов,
и смотреть в него буду при этой же температуре (плюс/минус пару градусов), то коэффициент теплового расширения
мне непочем. Так?

Здесь стоит больше ориентироваться на достижение состояния теплового равновесия зеркала с окружающей средой.
В отсутствии теплового равновесия у нас будут 2 вредных явления:
1. Изменение формы поверхности от того, что внутренние объёмы стекла не успевают менять свою температуру так же быстро, что и наружные. Особенно хорошо это видно по изменению формы края зеркала, который остывает (нагревсется) быстрее, чем центральные части зеркала. При быстром снижении температуры край "опускается" относительно остальной части зеркала, что вызывает появление сферической аберрации (не все лучи сводятся таким зеркалом в точку). Этот эффект тем заметнее, чем выше коэффициент теплового расширения материала зеркала. Исключение составляют металлические зеркала (большая экзотика, у любителей не видел), у которых за счёт высокой теплопроводности температура по всему объёму выравнивается много быстрее, чем у стекла. Ещё этот эффект очень мал для зеркал из плавленого кварца и практически незаметен для ситалла.
2. Струение теплого воздуха над поверхностью неостывшего зеркала может существенно искажать изображение звёзд и планет. Здесь приходится ждать пока зеркало остынет и перестанет нагревать воздух. Отчасти помогает обдув зеркала вентиляторами, это ускоряет охлаждение и сдувает теплый слой. Тогда наблюдения можно начать раньше.

2. Что происходит с зеркалом при изменении температуры? Зеркало становится несферичным? Или при небольшом
изменении температуры можно говорить об изменении фокусного расстояния?

Тут могут быть 2 случая.
1. Температура зеркала неравномерна по объёму, а коэффициент теплового расширения достаточно высок. В этом случае форма зеркала исказится тем сильнее, чем выше неоднородность температуры и его КТР.
2. Температура равномерна по объёму. В этом случае только меняется фокусное расстояние. Исправляется фокусировкой окуляра или камеры.

2.1 Если зеркало становится несферичным, то можно ли эту несферичность исправить, например, кривизной
диагонального зеркала или линзой перед окуляром?

Теоретически можно, но не нужно, так как эти искажения постоянно меняются.

2.2 Если меняется только фокусное расстояние, то можно ли решить вопрос юстировкой под конкретную температуру?

В нормальном телескопе при изменении температуры требуется только перефокусировка. Её величина зависит от конкретной конструкции телескопа.

3. Получается что применение того или иного материала позволяет применять зеркало в определенных температурных
диапазонах. К примеру, если зеркало из пирекса (КТР около 4*10^-6) может применяться в температурном диапазоне
плюс/минус 40 градусов, то если взять материал с КТР около 8*10-6 можно получить ГЗ для использования в
температурном диапазоне плюс/минус 20 градусов от той температуры, при которой его изготовили. Так?

Не совсем. Если зеркало достигло теплового равновесия с окружающей средой, то не важно, какова эта температура и каков материал зеркала.  Важно чтобы зеркало было слелано из качественного стекла (прошло отжиг, снимающий внутренние напряжения, делается в ходе производства этого стекла). Если зеркало имеет внутренние напряжения (как у закаленного стекла), то даже в случае полного теплового равновесия его форма будет искажена относительно правильной формы, приданной этому зеркалу при другой температуре. Вообще говоря, такое зеркало - это брак.

4. Отклонение зеркала от расчетной формы зависит от КТР, диаметра зеркала и разности температур (при изготовлении
и эксплуатации), и это отклонение должно быть менее четверти длины волны? Какой формулой посчитать это отклонение?
Какие еще факторы влияют?
Заранее спасибо.

Говоря иными словами, если зеркало полностью остыло и оно изготовлено из качественного (отожженого) стекла, то его исходная форма не исказится так, чтобы нарушить качество изображения. Парабола останется параболой, сфера - сферой.  Просто немного изменится его фокусное расстояние. Да, диаметр тоже немного изменится, поэтому в оправе главного зеркала оставляют небольшой зазор, который не должен исчезать во всём диапазоне температур, иначе оправа может пережать зеркало и исказить его форму.

На практике, если хочется подробностей, то стоит взять 2 цифровых термометра, и пусть один следит за температурой воздуха, а второй - за температурой зеркала. Как разница стала меньше определенной величины (ищется на практике), то телескоп готов к самой требовательной работе.
На деле так обычно не делают, просто можно начать наблюдения с малых увеличений (по туманностям), когда даже в неостывший телескоп вполне можно наблюдать, и по мере остывания переходят на всё большие увеличения. Конечно, при очень большой разнице температур между телескопом и улицей стоит не начинать наблюдения сразу, а подождать. Сколько ждать - покажет практика, для разных телескопов это время разное. По мере наступления опыта можно на глаз определять остыл ли телескоп в достаточной степени или нет.

[Androniy]

2. Из-за неравномерности по температуре в массе зеркала, изменяется профиль поверхности. Например, было парабола - из-за расширения поверхностного слоя, стало хз что.

Если использовать сталь вместо стекла, то помимо бОльшего КТР мы получаем бОльшую теплопроводность. Сталь приходит в тепловое равновесие с окружающим воздухом в десятки раз быстрее стекла (теплопроводность примерно в 40 раз больше). По этой же причине температурная неоднородность в стали на порядок меньше, чем в стекле. Нет, я не спорю и не доказываю, что сталь лучше, я понять пытаюсь почему из нее не делают зеркала. В инете уже искал информацию.

Вот...

Гуглил этот вопрос, но внятного ответа на свои вопросы не получил. Большинство предлагает почитать специфичную литературу. Вы же понимаете, что это требует очень много времени, и если тут есть люди уже прочитавшие литературу, то может быть они в двух словах объяснят? Из того, что я тут читал я ответа так и не понял. Тем более я хотел разобраться в недостатках не только металлических зеркал, а в принципе альтернативных материалов. Интересно было бы подумать об изготовлении ГЗ из полимерных материалов, например. Можно подобрать подходящие материалы и по КТР и по теплопроводности и по однородности состава. По тому, что написано тут на 3х страницах я так и не понял чем сталь не подходит для ГЗ....... хоть убей.... Температурное расширение немногим больше, чем у стекла, бОльшая теплопроводность приводит к равномерности охлаждения, а при равномерном охлаждении меняется только фокусное расстояние, которое исправляется юстировкой. Так почему?