Ноль-тест с плоским жидким зеркалом

[IGR]

А пробовал ли кто исследовать параболы с помощью плоского жидкого зеркала, и что из этого получилось?

[bibliograf]

 Жидкое зеркало я делал из ртути в мелкой чашке
с пологими краями, сверху был налит тонкий слой
глицерина - чтобы гасить вибрации. Вся конструкция
стояла на пневматической демпфирующей опоре.
Поверхность получилась зеркальная, но из-за несо-
вершенства демпфера практически работать с та-
ким зеркалом было невозможно.  Ртутное зеркало
используют в призменной астролябии Данжона-
там оно сделано в виде медной тарелки 15 см ди-
аметром, cлой ртути 2 мм. Если учесть, что астроля-
бия Данжона используется для измерения коорди-
нат с точностью 0,2" в системе слежения за движе-
нием полюсов Земли - точность ртутного зеркала
при правильной установке и употреблении не ос-
тавляет желать лучшего.

[Fidel]

А ничего из этого не получилось бы...

Не ясно для чего все это вообще нужно?
Возня с диагональным зеркалом, некой подходящей чистой жидкостью, защита от пыли и вибраций...
Воспроизводимость результата плохая - с нормальным твердым плоским эталоном все ясно - его, при необходимости, и оттестировать повторно можно без проблем. А как быть с этой жижей?
На практике все это очень не просто, да и не нужно...
Подобные извращенные методы следует применять там, где им нет разумной альтернативы.
Серьезный любитель телескопостроения, или группа любителей, всегда имеют в своем арсенале нормальный плоский эталон для нуль-тест методов. На крайняк его можно одолжить на время или отнести стекляху на окончательное исследование туда, где он есть.

[Анатолий Волчков]

bibliograf: "Если учесть, что астролябия Данжона используется для измерения координат с точностью 0,2" в системе слежения за движением полюсов Земли - точность ртутного зеркала при правильной установке и употреблении не оставляет желать лучшего."

Это неверное утверждение, если имелось в виду "оставляет желать лучшего". Погрешность наблюдений на любом инструменте складывается из многих влияний, в том числе (для астролябии) и из горизонтальности ртутного зеркала. Правильно изготовленный ртутный горизонт обеспечивает погрешность определения точки зенита не хуже 0.01-0.02 сек. дуги. Правильная организация процесса наблюдений может снизить эту ошибку до величины в тысячные доли секунды.

Другое дело, отличие поверхности ртутного зеркала от плоскости. С точностью до долей длины волны плоским можно считать лишь центральную часть зеркала (около 1/2 от радиуса. Это вызвано влиянием поверхностного натяжения ртути, которое довольно большое, так что, несмотря на большую плотность ртути, зеркало получается выпуклым или вогнутым, в зависимости свойств наружного покрытия чашки со ртутью (смачивается или нет). Так что при установке телескопа вертикально можно применять такое зеркало для исследований оптики, но точность не может быть выше нескольких долей от длины волны.

Работать с таким зеркалом нужно, соблюдая соответствующие меры предосторожности, иначе можно стать "идиотом", отравившись парами ртути.

[IG]

А если вместо ртути использовать вязкое минеральное масло? Тогда сами собой отпадут проблемы токсичности и вибраций.
Насчет точности, то в книге Наумова утверждается, что радиус кривизны жидкого зеркала равен радиусу Земли, и для достижения точности L/100 достаточно диаметра сосуда не более 500 мм, что с запасом перекрывает размер среднего любительского инструмента, а искажения на краю сосуда остаются вне исследуемой системы. Да и Л.Л.Сикорук в своей книге упоминает об этом методе, и никакой критики в его адрес не высказал.
А что касается важности этой идеи, то это мы с Вами, уважаемый Фидель, живем в столице нашей Родины и нам море по колено. А любителю с глубинки очень сложно достать плоское зеркало, а изготавливать его для одного строящегося телескопа не имеет смысла, т.к. это нисколько ни легче, чем изготовление параболоида того же размера.
Но я согласен, что при изготовлении одиночного зеркала можно обойтись и обычным теневым методом. Но при исследовании сложных двухзеркальных систем метод с жидким плоским зеркалом приобретает актуальное значение.
А вот еще вопрос: кто пробовал  компенсационные методы с линзовым или зеркальными компенсаторами?
Спасибо за ответы!

[bibliograf]

 Л.Л. Сикорук упоминает в своей книге о 11" мениско-
вом телескопе,  который построил R. Tuthill.  В ориги-
нальной статье в Sky&Teleskope N3 1964  описан
метод контроля при ретуши мениска: использовалась
автоколлимационнная схема с масляным (oil) зеркалом
Судя по фотографии,  устройство выглядит неустой-
чивым, но- все работает!
Anatoly, я имел в виду, что точность ртутного зеркала
безупречна; Д.Д. Максутов теоретически показал,
что влияние кривизны Земли на форму зеркала нач-
нет сказываться при диаметре свыше 1200 мм...

[Анатолий Волчков]

Ртуть, при отсутствии других сил, кроме силы тяготения, должна принимать форму уровенной поверхности, то есть геоида. Но!!! Ртуть имеет поверхностное натяжение. При этом, в случае смачиваемой поверхности емкости для ртути, краевые зоны зеркала поднимаются. В результате этого форма зеркала отличается от уровенной поверхности.  Получается вогнутая поверхность, лишь некоторая внутренняя часть которой может считаться "плоской". Вот где влияние, гораздо большее, чем кривизна Земли.

Даже если налить ртуть вровень с краями, что сделать весьма не просто, чашка для ртути может быть расположена несимметрично по отношению к нормали. То же поверхностное натяжение отслеживает эти наклоны и поверхность ртути принимает некоторую выпукло-вогнутую форму, плоской частью которой может считаться лишь центральная часть зеркала. Конкретные величины зависят от конструкции устройства, от применяемых материалов и от чистоты ртути.

[Дмитрий Маколкин]

А вот еще вопрос: кто пробовал  компенсационные методы с линзовым или зеркальными компенсаторами?

Мы пробовали
И не только пробовали, но и успешно используем.
Мой друг и коллега Е.Е.Андреев только так и контролирует, так что - что Кассегрен, что Ричи - главное зеркало контролируется по одинаковой схеме. Надо только правильно компенсатор поставить.
Да, компенсатор - линзовый, достаточно универсальный, диапазон контролируемых зеркал велик.

[bibliograf]

  Диаметр зеркала в астролябии Данжона 15 см, использу-
ется центральная часть 8 см диаметром, ртуть хорошо сма-
чивает медь, поэтому краевого мениска нет. При констру-
ировании масляного зеркала в слой жидкости надо ввести
какую-нибудь структуру типа объемной сетки с развитой
поверхностью - каждый видел, что ветровая рябь на воде
угасает там,  где растут водоросли. А саму тарелку с отра-
жающим слоем надо пустить плавать в тазике с водой или
более вязкой жидкостью, удерживая от случайных смеще-
ний тонкими эластичными тягами.
Есть еще способ контроля плоских зеркал-зеркало со сво-
им юстировочным приспособлением погружается в ванну
с жидкостью. Интерференция возникает в тонком слое
между поверхностью жидкость и контролируемой повер-
хностью.

[IGR]

Уважаемый Дмитрий!
А можно поподробнее о линзовом компенсаторе?

[anovikov]

Нифига себе!
Есть еще шаманы в русских селеньях... Никогда бы не подумал, что есть методы определения точки зенита с такой точностью "на пальцах". Это же соответствует точности определения координат на местности до 30-60 см!

[Fidel]

Да и Л.Л.Сикорук в своей книге упоминает об этом методе, и никакой критики в его адрес не высказал.
А что касается важности этой идеи, то это мы с Вами, уважаемый Фидель, живем в столице нашей Родины и нам море по колено. А любителю с глубинки очень сложно достать плоское зеркало, а изготавливать его для одного строящегося телескопа не имеет смысла, т.к. это нисколько ни легче, чем изготовление параболоида того же размера.
Но я согласен, что при изготовлении одиночного зеркала можно обойтись и обычным теневым методом. Но при исследовании сложных двухзеркальных систем метод с жидким плоским зеркалом приобретает актуальное значение.
А вот еще вопрос: кто пробовал  компенсационные методы с линзовым или зеркальными компенсаторами?
Спасибо за ответы!

Размер книги очень ограничен требованиями издательства и большое количество материалов, как обычно,  думается, в книгу не попало.
Изготовить нормальный плоский эталон существенно сложнее, чем хорошую параболу того же диаметра, согласен.
Но при изготовлении сложных двухзеркальных систем, любителем живущим в глубинке, этот жидкостный метод вообще никакого значения, на мой взгляд, не имеет.
Чтобы грамотно пользоваться автоколлимационным методом контроля нужно иметь некоторый (не малый) предварительный опыт. Ловля зайчиков (юстировка) и, особенно, чтение теневой картины, даже при работе с твердым плоским эталоном, могут вывести из равновесия самого спокойного человека. При этом в эталоне обычно дыра по центру и, поэтому, не используются лишние оптические элементы - диагоналки. Вы сами-то, простите, пробовали когда ни будь эту самую автоколлимацию осуществить?
И насчет "сложных двухзеркальных систем в глубинке", - интересно, есть здесь кто ни будь, кто знает кого-то из любителей, кто ваяет сейчас самостоятельно нечто сложное - двухзеркальное в глубинке? Или, даже, в столице нашей Родины?

Упоминаемый dvmak-ом Евгений Евгеньевич уже давно не пользуется теневым прибором (правда он крутой профи, а мы говорим о любителях). У него все интерферометры да компенсаторы (Хиндлы всякие и линзовые).
Возил как-то ему (в его загородную мастерскую) свои диагоналки и плоский эталон на его самодельный интерферометр Физо.
Кстати, его, тоже самодельный, интерферометр бокового сдвига чем-то здорово напоминает горячо обсуждаемый где-то здесь (или на Общей) интерферометр Майкельсона - Морли для обнаружения эфирного ветра.
На плите, размером этак 50х50 см, закреплена впечатляющая куча оптических прибамбасов - призмочки, линзочки, кубики и пр. Если притушить в помещении свет и пустить туда сигаретный дым, то можно видеть замысловатый ход разделяемого на два и снова сходящегося луча лазера. На выходе имеем очень устойчивую (практически не чувствительную к вибрациям помещения) картину полос. Закачиваем ее, с помощью "дверного глазка" в комп - программа обработки интерференционных полос есть - и получаем данные о истинной фигуре. Можно и по-простому - городишь нечто, напоминающее солнечный экран от Мицара, и зарисовываешь картинку. Потом обсчитываешь вручную.
Такие вот дела...

Спасибо за вопросы!

 





 

[SF]

Fidel:
имеем [...] картину полос. Закачиваем ее, с помощью "дверного глазка" в комп - программа обработки интерференционных полос есть - и получаем данные о истинной фигуре.

А исполнительная часть к этой замечательной системе эпохи 1968-1972гг. существует? Та, при помощи которой за 17 часов внеосевую отражающую пластину Шмидта доводили до Л/40-Л/80?

[Fidel]

А исполнительная часть к этой замечательной системе эпохи 1968-1972гг. существует?

"Исполнительная часть" - что это?
Если Вы говорите о том - работает - ли все это реально?
То - работает...
Вообще, Евгений Евгеньевич никогда не выключает в своем подвале три масляных радиатора (температура постоянная и помещение всегда готово к работе). Выезжая за город (особенно летом за грибами) иногда заскакиваю к нему на огонек - чайку испить, поболтать, погладить кошачий батальон, и, конечно-же, залезть в оптический подвал - глянуть что и как он трет. А натирает он всегда...
Установочку видел в действии - Евгенич даже пытался обучить меня правильно зарисовывать и обсчитывать картинку полос.
В другой раз показывал, как сажать на контакт призмочки - их было штук 60 что-ли... Нужно звериное терпение! Насажал их - прополировал, отлепил, повернул, снова насажал, - и так каждую сторону...
Всякие там коррекционные пластинки, диагоналки, оптические клинья, выпуклые гиперболоиды и немыслимые оптические конструкции - куда они потом идут, по их внешнему виду, с трудом себе можно представить.
Евгенич - мастер всякой крутой асферики и "извращенных оптических форм".
За те годы, что заезжаю к нему в гости, насмотрелся всякого... оптического мастерства. Вот опять лето идет - гора очистилась от снега (у него дом на вершине холма - один стоит - красиво) и можно подъехать на машине...

Готовься Евгенич - аматоры в гости собираются!
 


 

[Fidel]

А - это вы о "Эмме" Витриченко - понял...понял...
Здесь мы обсуждаем технологии, которые могут быть применены с успехом в любительских условиях, а не только на производстве...
У них там одна задача - как человеку средней квалификации доверить выпуск сложной продукции с гарантированным результатом. Вот и мудрят.
У нас другая цель - получить удовольствие от процесса - мы никуда не торопимся - можем набирать опыт годами и радоваться успехам друг друга...

[SF]

2Fidel:

А - это вы о "Эмме" Витриченко - понял...понял...

Насколько я знаю, Витриченко разрабатывал "Зебру-1, -2, -3", но довести до необходимой кондиции их не удалось. Так что приходится говорить об американских прототипах от Айтека и Перкин-Элмер.

Здесь мы обсуждаем технологии, которые могут быть применены с успехом в любительских условиях, а не только на производстве...
У них там одна задача - как человеку средней квалификации доверить выпуск сложной продукции с гарантированным результатом. Вот и мудрят.

Если изготавливать с высокой точностью оптические детали достаточно большого размера, даже  осесимметричные, без таких технологий и в любительских условиях (= штучное производство) не обойтись. Большие размеры приведут к преобладанию локальных ошибок над зональными, а высокая точность - к чувствительности от пространственного изменения  свойств материала и его полируемости. Это потребует местной обработки малым инструментом.

Если оказалось возможным осуществить "на коленках" интерферометр сдвига, считывание с него камерой данных в компьютер и получение по ним карты поверхности (или нормальных уклонений), то  следующий шаг напрашивается сам собой - управляемый от компьютера полировальник.

Такое "железо" сейчас сделать легко, а работающее программное управление - все так же тяжело, история с "Зеброй" до сих пор является вызовом, так что я и поинтересовался. Хотя "заработать на хлеб" (даже с маслом и икрой) можно, разумеется, и без такого станка...

[bibliograf]

 Мой знакомый мастер из ПТУ говорил своим ученикам:
-Лучшая приставка к паяльнику-это человек!-
Принципиальный недостаток систем, подобных  "Зебре"-
невозможно непрерывно контролировать процесс полиро-
вки - он выглядит так: пополировали, измерили на интерфе-
рометре или теневым методом, машина вычислила форму по-
верхности,  скорректировала параметры обработки-нагруз-
ку на инструмент, траекторию его движения и т.д. Процесс
продолжается, пока качество поверхности не перестанет
улучшаться. Искусный оптик, располагая станком  с тонки-
ми настройками (например, с изменяющися давлением на
инструмент во время штриха) сделает все быстрее и лучше.
Однако, если поверхность обрабатывается не полироваль-
ником, а ионным пучком в вакуумной камере- весь процесс
может протекать под непрерывным контролем и единствен-
ный недостаток- его длительность. Форму поверхности мож-
но получить любую, даже совсем несимметричную, однако,
вряд ли такую систему можно создать в домашних условиях.

[Fidel]

Увы - большие стекляхи наши любители не трут... Максимум 500 мм. Да и куда их потом можно воткнуть? Разве что в Добсон. Вот Андрей Остапенко второй год доделывает свой полуметровик - может выкатит его на предстоящий фестиваль. Будет интересно в него глянуть!

[SF]

2Fidel:
500- и даже 350-мм зеркала при подобных точностях уже относятся к большим. Так что - был бы станок, а "стекляхи" для него найдутся... А на образцовом добсоне можно оценивать астроклимат ;-)

2bibliograf:
Нет ничего плохого в разнообразии "паяльников" - например, для удаления располировки вокруг вскрывшегося пузыря, и других удручающих работ.

Сделать такую систему в домашних условиях просто, сложно заставить ее работать. Точность  радиолюбительского станка для сверления отверстий в платах (шаговики + винты + дюралевый уголок + пластины оргстекла +  дрель) составляет ~0.1 мм, что для "CAOS/XY на коленках" более чем достаточно. Режущим у американцев было линейное движение инструмента. Витриченко стал использовать переменное давление, "время пребывания", и получил известный результат. Сложность в программном обеспечении.

Хотя практическая ненужность такого станка "в подвале" вопрос снимает.

[Дмитрий Серегин]

Немного не в тему.

Принципиальный недостаток систем, подобных  "Зебре"-
невозможно непрерывно контролировать процесс полировки - он выглядит так:.....

Подобные системы уже около 20 лет используются в отечественном оптическом производстве,
для этого созданы станки серии АД, производившиеся на Сморгонском заводе оптического станкостроения.

Статьи об их использовании на ЛЗОС(Лыткарино):
http://www.astronet.ru/db/msg/1187132
http://www.lzos.ru/articles_monolit_seg_astro_mirror.htm
Комплекс для производства асферических оптических элементов на базе этих станков в НИИКИ ОЭП.
http://www.niiki.ru/pages/n-p-teh-asf.html

Но это не для любительских подвалов.
Всем Успехов, Дмитрий