E029 -Test-Anordnungen astronomischer Optiken

Inhalt

- Test am Himmel in einfachem Durchgang
- Radius of Curvature RoC
- Setup in Autokollimation/Doppelpaß
- Kompensation über Dall-Null- und Roß-Null-Test
- Planspiegel gegen Sphäre prüfen
- Prüfverfahren astronomischer Optik - Übersicht
- http://rohr.aiax.de/vacuum.jpg LZOS VakuumTurm zu Testen


 

Test-Anordnungen - Einführung:


Zur Prüfung von Spiegel- und Linsen-Optiken gibt es ganz verschiedene Verfahren, je nach vorhandenen  
Möglichkeiten.
Der einfachste Test wäre der Sterntest am Himmel oder der Ronchi-Test, auch der Foucault-Test am Himmel liefert gute
qualitative Ergebnisse ab, die Astigmatismus, Koma und sphärische Aberration prüfen können. Ein quantitativer Test am
Himmel ist der Roddier-Test siehe hier. Alle diese Tests messen im einfachen Durchgang, also einfache Genauigkeit.

Im Labor kann man diese Situation mit einer Hilfs-Optik simulieren:



Ebenfalls am Stern zeigt dieses Bild eines Ronchi-Testes, mit den entsprechenden Ergebnissen. Damit wird in der Hauptsache
der Öffnungsfehler geprüft, also die Unter- oder Überkorrektur.



Bei jedem Test sollte man die Vor- und Nachteile kennen und den jeweiligen Test nicht verabsolutieren. Es empfiehlt sich immer
eine Gegenkontrolle über einen anderen Testaufbau, um das Test-/Strehl-Ergebnis zu bestätigen. Dies gilt besonders für den nächsten
Test in RoC = Radius of Curvature. 

hilfreich.

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RoC-Setup = Radius of Curvature

Für gewöhnlich wird eine Sphäre/Hohl-Kugel im Krümmungsmittelpunkt geprüft. Davon abweichende Spiegel, wie Ellipse, Parabel und
Hyperbel kann man ebenfalls aus dem Krümmungs-Mittelpunkt testen - wenn, ja wenn man die Fehlerquellen einer solchen Auswertung
genau kennt, sonst bekommt man falsche Ergebnisse.

Beim einfachsten Test einer Hohlkugel/Sphäre sitzt im Krümmungsmittelpunkt eine Lichtquelle. Die Licht-"Strahlen" werden von allen
Zonen dieser Sphäre als Bild in Totalreflexion wieder in den Ursprung zurückgespiegelt. 
Da eine Parabel im RoC in Achsnähe einen kür-
zeren Radius hat, nach erfolgter Parabolisierung, verformen sich die Streifen "M"-förmig 
in typischer Form zu einer Überkorrektur, was
die Parabel ja prinzipiell im Vergleich zur Kugel ist. Fokussiert man die 
Streifen in der 70.71 % Zone, dann entsteht das untere typische
Bild, bei dem Rand-Mitte-Rand auf einer Linie liegen. Siehe Vergleich im nächsten Bild.

Man prüft mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1 !

@RoC.jpg

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Beispiel einer RoC-Auswertung



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Autokollimations-, Doppelpaß-Anordnung

Bei diesem Testaufbau prüft man vor einem hochwertigen Planspiegel mit doppelter Genauigkeit. Das Licht passiert die zu prüfende
Fläche zweimal: Vom Fokus der Optik zum Planspiegel, und von dort in Total-Reflektion wie4der zum Fokue zurück. Bei diesem Setup
kann man genaue Interferogramme erzeugen. Die Fehler-Quellen dieses Meßaufbaues sind gering, weil hier keine Umrechnung auf
Null, wie beim RoC-Setup stattfindet. Wobei jede Hilfs-Optik wiederum Fehler (z.B. Astigmatismus) einführt, den man entsprechend
zuordnen muß. Siehe hier:
Im folgenden einige Beispiele für Autokollimations-Setups.

Man prüft mit doppelter Genauigkeit, Streifenabstand L/2 der Wellenfront, Scale 0.5 bei Linsen-Systemen

autokollimat-Linse.jpg

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bei einem Cassegrain, RC- oder SC-System: Die Schmidtplatte (bei Maksutovs die Meniskuslinse) würde rechts hinter dem Sekundärspiegel aber noch vor dem Kollimationsflat liegen.

ZeissNewCass08.jpg



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bei Newton-Spiegel

autokollimat.jpg

bei einem Cassegrain, SC- oder RC-System

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Kompensations-Setupmit Plankonvex-Linse, Achromat oder Kugelspiegel

Mit diesem Testaufbau kompensiert eine Plankonvex-Einzel-Linse (Ross-Null-Test) die sphärische Aberration der Parabel,
aber auch Ellipse oder Hyperbel. Der jeweilige Abstand der Einzel-Linse zum Prüfspiegel muß jedoch über ZEAMX oder ein
anderes Optical Design Programm ermittelt werden. Ein Beispiel dafür ist dieses Bild:

Bei diesem Setup prüft man mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1! Auch bei diesem
Setup kann man alle Tests durchführen, muß aber die Farbzerlegung der Einzel-Linse mit einem grünen Interferenz-Filter
eingrenzen. Dieser Test funktioniert nur, wenn man den Abstand Linse zu Spiegel richtig gerechnet hat. Auch den Sekundär-
Spiegel von Cassegrain/RC-Systemen kann man so durch die hintere Glasfläche vermessen.

dall-0.jpg

hubble09.jpg

 

kompens.jpg



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Prüfung von Plan-Flächen

Planflächen kann man ebenfalls auf sehr unterschiedlich Weise prüfen: Entweder in Kontakt gegen eine Referenz-Planfläche,
kann auch eine Wasseroberfläche sein, oder gegen einen hochgenauen Kugelspiegel, wie von Ronchi veröffentlicht.

Man prüft mit doppelter Genauigkeit, Streifenabstand L/2 der Wellenfront, Scale 0.5

flat-test.JPG

Man prüft mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1!

hubble01.jpg

Der Rayleight Water Test - Messen gegen eine Wasseroberfläche

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Kommentare   

# Friedrich Körner 2019-12-09 00:28
Das seitliche Wasserreservoir, das entsteht, wenn die Glasplatte in ein Becken gelegt wird, führt bei Erschütterungen zu stärkeren Wellen. Es ist besser, um den Rand eine Manschette aus Klebeband oder ein breites Gummiband zu legen, um den Wasserfilm auf der Glasplatte zu begrenzen.
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