E011 Caustik-Test Links und Literatur

Der 5-Meter-Spiegel auf dem Mount Palomar wurde seinerzeit auch mit dem Caustic-Test vermessen. Dieses hochgenaue Verfahren
(Lambda/50 der Wellenfront), mißt primär die Winkelabweichung einander gegenüberliegender Lichtbündel aus Zonen gleicher Einfalls-
Höhe. Die Krümmungs-Mittelpunkte der einzelnen Zonen liegen auf einer astgabel-förmigen Kurve, der Caustic, und sind definiert durch
den Term:

Xh=3*hz*hz / (2*R) und Yh=2*hz*hz *hz/ (R*R)

Xh bzw. Yh sind die jeweiligen Soll-Werte der Caustic, auf der die Krümmungsmittel -punkte der Zonen liegen. "hz" der Wert
der jeweiligen Zone vom opt. Mittelpunkt gemessen. Xh bzw. Yh sind Differenzwerte, man eicht den Koorodinaten-Tisch am 
besten auf die 0.7% Zone, weil sich die am sichersten bestimmen läßt.
 

caustic.jpg
(Darstellung nach ATM-Book III, 432f, "The Caustic Test)

Bei diesen Gleichungen ist der ca. 0.02mm breite Lichtspalt fest mit dem Messmikroskop verbunden, er bewegt sich also
mit
 , das die Distanz der Abbildung des Lichtspaltes mißt. (1. Meßverfahren) Praktischer ist die Technik "erstes Licht - letzter
Schatten" (2. Meßverfahren), das mit der Messerschneide wie beim Foucault- Test ebenfalls die Distanz der Causticpunkte der
einzelnen Zonen vermißt. Mit Hilfe eines Koordinaten-Meßtisches werden die Xh-Werte "angefahren" und passend dazu die Ab-
stände Yh vermessen. Die erforderliche Genauigkeit bei Xh ist 0.01 mm, bei Yh muß mit 0.001 mm gemessen werden. Die
Eichung des Meßsystems erfolgt über eine mittlere Zone: Der Xh-Wert wird auf dem Meß-Schlitten eingestellt. Dieser wird
danach solange auf der Achse zum Spiegel vor und zurück bewegt, bis der Yh-Wert zur Zone paßt. Sicherheits- halber macht man 
diese Messung auch noch für eine andere Zone. Nie beim Rand bzw. in der Mitte beginnen, da beide Zonen schwieriger zu bestim-
men sind. Wichtig ist, daß die Abbildung des Lichtspaltes, über den Lichtspalt gelegt wird, damit nicht die störende Koma der Par-
abel in das Meßergebnis einfließt. Auch muß mit einer starken Lupe auf Parallelität von Lichtspalt-Abbildung zur Messerschneide
geachtet werden, da sich sonst die Messung "verschmiert". Ein weiteres Hilfsmittel ist ein hinter der Messerschneide angebrachtes
kleines Kepler-Fernrohr mit ca. 3-facher Vergrößerung, das auf den Spiegel scharf eingestellt wird. Die Zonen markiert man 
sinnvollerweise über ein Lineal, das man vor den Spiegel stellt und mit Zonen-Markierungen versieht, damit man tatsächlich
auch exakt die Zonen trifft. Ähnlich wie beim Foucault-Test tritt bei Bewegungen von 0.001 mm in der Yh-Achse bereits deut-
lich ein erster Licht-Schein hervor, während in der gegenüberliegenden Zone auf das Ver- schwinden des letzten Schattens
geachtet werden muß.

dia.jpg

Das Datenblatt zeigt die Auswertung einer Meßreihe, deren Daten unter Xh u. Yh zu finden sind. Während die Xh-Werte den Soll-
Werten entsprechen, sind die Yh-Werte die tatsächlich gemessenen Ist-Werte, größer, gleich, kleiner den Yh-Soll-Werten. Die fein
punktierte Linie stellt dieses Abwei- chung nach oben bzw. unten von der geraden Null-Linie dar. In einem iterativen Verfahren wird
im zweiten Schritt auf die Deformation der Oberfläche und abhängig davon auf die Abweichung der Wellenfront geschlossen, und
in der durchgezogenen "Kreis"-Linie dargestellt. Damit ergeben sich auch alle anderen Werte, wie PV, RMS und Strehl. Die hohe
Genauigkeit ergibt sich aus dem "Hebelarm", der eine geringfügige Verkippung der Oberfläche in der Zone selbst auf die Abweichung
des gespiegelten Bündels im Abstand R hat. In unserem Meßbeispiel hat mein 16"-Meadespiegel bis zu einem Durchmesser von
ca. 320 mm eine Oberfläche von ca. Lambda/20 Wave, während ab dieser Zone der Rand bis auf Lambda/4 "herunterfällt". Dies
ergibt einen zweiten Fokus aus dieser Zone, der den Kontrast erheblich stört. Durch eine Ringblende kann dieser Teil abgeblendet
werden, wenn es um superscharfe Planeten-Bilder geht.

Weitergehende Links und Literatur:

http://www.marty-atm.de/caustik.htm

CausticLit01.jpg


CausticLit02.jpg

Kurt Wenske, S&W Taschenbuch 7, Spiegeloptik, 2. Auflage, Verlag S&W Düsseldorf 1978, vergriffen


CausticLit03.jpg


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