Frage:
Wie wird sichergestellt, dass sich beim Polieren eines Teleskopspiegels eine parabolische Form bildet?
Maverick139
2018-02-13 11:15:05 UTC
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Ich verstehe, dass das Polieren des Spiegels mit einem sukzessive feineren Schleifmittel eine Krümmung erzeugen kann, aber wie ist es möglich, eine gleichmäßige Kurve zu erhalten, die beim Polieren von Hand eine Parabel bildet?

Dies sind zwei nützliche Links: [Freude am Spiegelmachen] (http://www.bbastrodesigns.com/JoyOfMirrorMaking/RoughGrinding.html) und [Parabolisieren eines Teleskopspiegels] (http://www.bbastrodesigns.com/JoyOfMirrorMaking/Parabolizing) .html) beide von derselben sehr nützlichen Website.
@StephenG schöne Seiten dort - aber leider keine Diskussion über einen Parabolschleifer, nur wie man die Kurve während des Prozesses testet. Ich erinnere mich an einige Gelenkvorrichtungen, die auf dem Ansatz der Bleistift- und Schnurgeometrie basieren (http://www.gizmology.net/parabola.htm), mit denen Sie die Oberfläche parabolisch überlappen können, aber online kein Design finden können.
@CarlWitthoft Keine Schablone wird jemals präzise genug sein, um eine Parabel in einen Teleskopspiegel zu polieren. Der akzeptable Fehler beträgt weniger als 0,1 Mikrometer. Bei diesem Prozess geht es um spezielle Poliertechniken, bei denen eine anfänglich hochpräzise Oberfläche angepasst und in die gewünschte Form gebracht wird.
@FlorinAndrei Ich habe Maschinen mit Präzision besser gesehen, wenn auch teuer. Was ich jedoch vorschlug, war eine Schablone, die zunächst eine parabolische Form schneidet, anstatt mit einer Kugel zu beginnen und sich über eine radiusabhängige Schleifzeit in eine Parabel zu verwandeln.
@CarlWitthoft Wenn Sie über Maschinen zur Herstellung von Linsen und Spiegeln sprechen, habe ich selbst eine gebaut. Die Präzision der erzeugten Oberfläche kommt jedoch nicht von der Maschine, wie die meisten Leute denken - d. H. Man kann nicht sagen, dass die Maschine eine Präzision von 0,1 Mikrometern oder weniger hat. Der Prozess hat diese Präzision, und das ist anders.
Außerdem ist beim Schleifen die Präzision viel zu gering, um überhaupt eine Rolle zu spielen, ob Sie eine Kugel oder eine Parabel anstreben. Es spielt überhaupt keine Rolle. Verschwenden Sie keine Zeit damit, Jigs herzustellen. In dieser Phase liegt der Schwerpunkt nicht auf Präzision, sondern auf dem Entfernen von Glas (Grobschleifen) und dem Glätten der Oberfläche (Feinschleifen). Erst später beim Polieren und Herausfinden ist die Unterscheidung sinnvoll. Ich spreche hier ausschließlich von Optiken für den IR / Sichtbar / UV-Bereich. All dies wäre viel klarer, wenn Sie den Prozess der Optikherstellung mindestens einmal durchlaufen würden.
Einer antworten:
Florin Andrei
2018-02-14 02:45:14 UTC
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Wie wird sichergestellt, dass sich beim Polieren eines Teleskopspiegels eine parabolische Form bildet?

Während eine sphärische Form ziemlich einfach zu erhalten ist, ist eine parabolische Form definitiv nicht!

Dies ist eine Kombination aus speziellen Polierstrichen und Rückmeldung über Steuerung und Test.

https://stellafane.org/tm/atm/mirror-refs/strokes. html

Normale Polierstriche (Mitte über Mitte, Amplitude 1/3 Durchmesser) neigen dazu, eine Kugel zu bilden. Wenn alles gut geht, neigt die Oberfläche des Spiegels dazu, kugelförmig oder sehr nahe daran zu werden. Dies unterscheidet sich nicht vom Schleifen, sondern nur genauer. Wenn zwei Oberflächen in einem Kugelgelenk aneinander reiben, werden alle Unregelmäßigkeiten entfernt und beide Oberflächen "wollen" kugelförmig oder nahe daran.

Bei der Herstellung eines Teleskops Spiegel, der sogenannte "normale Strich" ist das, was dies am besten erreicht.

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Hier ist das wesentliche Detail: Nein Unabhängig davon, welche andere Kurve Sie erhalten möchten (Parabel, Hyperbel, Ellipse), um Teleskopspiegel herzustellen, liegen alle diese Kurven sehr nahe an einem Kreis innerhalb eines Bruchteils eines Mikrometers.

Also Ein typischer Prozess hat das ursprüngliche Ziel, eine Kugel zu bilden (Querschnitt ist ein Kreis). Dies ist nicht obligatorisch, aber es ist einfacher, zuerst eine Kugel zu erstellen und dann "Korrekturen" daran vorzunehmen. Sie können eine Parabel definitiv direkt erstellen, aber der Vorgang ist komplexer.

Bei Teleskopspiegeln ist die benötigte Parabel im Grunde ein Kreis, der tiefer in der Mitte und zum Rand hin flacher ist. Wenn Sie also mit einem sphärischen Spiegel (kreisförmiger Schnitt) beginnen und Polierstriche verwenden, die dazu neigen, das Zentrum allmählich zu vertiefen, können Sie einer Parabel ziemlich nahe kommen. Dies ist als "parabolisierender Schlaganfall" bekannt.

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Denken Sie daran, dass sich das Zentrum beim Anwenden dieses Strichs weiter vertieft. Irgendwann wird die Korrektur tiefer als eine Parabel und der Spiegel wird hyperbolisch. Das ist manchmal das, was Sie tatsächlich brauchen (wenn Sie einen hyperbolischen Spiegel für ein Ritchey-Chretien-Teleskop herstellen). Oder wenn Sie zu früh aufhören, ist der Spiegel elliptisch, was in anderen Designs verwendet wird. Die Parabel ist die dünne Kante zwischen der elliptischen und der hyperbolischen Domäne.

Sie beginnen mit einem Spiegel, dessen Querschnitt ein Kreis ist (sphärischer Spiegel). Sie beginnen, den W-Strich anzuwenden. Der Kreis wird sofort zu einer sehr flachen Ellipse, die sich weiter vertieft. Irgendwann, für eine sehr kurze Zeit, wird diese Ellipse zu einer Parabel. Wenn Sie den W-Strich fortsetzen, ändert sich die Parabel dann schnell und jetzt haben Sie eine Hyperbel, die immer tiefer wird.

Der Schlüssel hier ist das Testen. Sie wenden den Parabolisierungshub für eine kurze Zeit an, halten dann an und testen den Spiegel. Es gibt viele Testtechniken; Die Couder-Maske ist einfach genug und sehr beliebt. oder Sie könnten ein Interferometer verwenden, wenn Sie eines haben (oder bauen können). Ist es noch elliptisch? Parabolisieren Sie weiter. Ist es hyperbolisch geworden? Auf eine Kugel zurücksetzen und erneut versuchen. Oder passen Sie den Strich an, wenn entweder die Kante oder die Mitte zu schnell korrigiert werden.

Wenden Sie parabolisierende Striche an. Prüfung. Ändern Sie gegebenenfalls die Technik. Wiederholen. Das ist alles, was dazu gehört.


Hinweis: Ich verwende im obigen Text Jargon. "Tiefer" bedeutet wirklich "stärker gekrümmt". "Flacher" bedeutet wirklich "weniger stark gekrümmt". Der Unterschied zwischen Kreis und Parabel besteht darin, dass die Parabel in der Mitte stärker gekrümmt ist, während die Krümmung am Rand weniger stark ist. Der Kreis hat per Definition überall eine konstante Krümmung.

Dies bedeutet nicht unbedingt, dass die Mitte des Spiegels physisch stärker niedergedrückt ist. Während eines Strichs wird die gesamte Oberfläche ständig poliert. Die relativen Krümmungen von Mitte zu Kante können sich jedoch ändern.

Tiefer oder flacher sind Begriffe, die den physikalischen Prozess widerspiegeln, unabhängig davon, ob das Werkzeug mehr oder weniger Druck auf einen bestimmten Bereich des Spiegels ausübt (damit das Polieren schneller geht oder langsamer dort). Das geometrische Attribut, das den Prozess tatsächlich ändert und an dem wir interessiert sind, ist der Krümmungsradius. Wenn das Werkzeug mehr Druck ausübt, nimmt der Radius der Krümmung schnell ab (die Oberfläche wird stärker gekrümmt).

Tiefer und flacher sind praktische Begriffe, die sich auf den Prozess beziehen. Mehr oder weniger stark gekrümmt sind theoretische Begriffe, die sich auf die Geometrie beziehen. Wenn Sie Spiegel erstellen, werden diese Begriffe nach einer Weile in Ihrem Kopf verknüpft.


Es ist hilfreich, wenn Sie mit den Kegelabschnitten vertraut sind:

https: //en.wikipedia.org/wiki/Conic_section

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rot = Kreis

orange = Ellipse

grün = Parabel

blau = Hyperbel

`+ 1` Ich hoffe, Ihnen macht die kleine Bearbeitung dieser hervorragenden Antwort nichts aus! Zu Ihrer Information: Ich habe gerade die folgende Frage gestellt, die sich auf die Spiegelherstellung bezieht: [Warum ist dieses Teleskop so kurz? Wie schwer ist es, eine so schnelle Primärdatenbank zu erstellen?] (Https://astronomy.stackexchange.com/q/33337/7982)


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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