F093 Astigmatismus, Umgang mit . . . sich gegenseitig kontrollierende Testverfahren

sich gegenseitig kontrollierende Testverfahren

Man kann sich erheblich verschätzen, wenn man als Strehl-Theoretiker und Kontroll-Tester fremde Ergebnisse überprüft, um sie dann in Zweifel ziehen
zu können. Oft kommt es nämlich vor, daß die Einflüsse auf einen bestimmten Testaufbau und dessen Ergebnisse gar nicht richtig eingeschätzt werden
können. Mit derartigen Zweifeln schlagen sich die gemeinten Freunde aber erst einmal nicht herum, da sie ja alle Probleme theoretisch "sicher" erfassen.

Eine gewisse Sicherheit bekommt man dadurch, daß man bestimmte Ergebnisse auf ihre Plausibilität überprüft. In den Blickpunkt gerät oftmals
der Astigmatismus als Fehler, der leider über unterschiedliche Einflüsse "aufgeblasen" werden kann. Das liefert dann das Futter für jahre-
lange Diskussionen auf den dafür prädestinieren Foren, und einigen Usern dort. Selbige fühlen sich dann angesprochen und gekränkt, wenn man ihre
Positionen aus dem Blickwinkel der Meßpraxis schlüssig verwirft und schreiben weiterhin Emails, obwohl der SPAM-Filter bereits seinen Dienst erledigt.
Soviel der launigen Einleitung.

Bei einem 8-Zoll Newton-Spiegel bräuchte man einen kleinen Kollimations-Flat, nicht viel größer als 200 mm und einer Bohrung von ca. 50 mm und vergleichsweise
dünn. Da es nicht tausende von 8-Zöllern sind, die man zu vermessen hat, lohnt sich eine solche Anschaffung nicht, besonders, wenn man solche Messungen
unentgeldlich durchführt.

Test-Anordnungen RoC, Autokollimation, Planflächen, Setup, Parabel-Kompensation
Beispiel-Bilder: Kompensation/RossNull Link_A, Link_01, Link02, Link03, Link04, Link05, Link_B,
Test im einfachen Durchgang mit einem Newton-Spiegel
The Dall-Null-Test, der Ross-Null-Test, (Spiegel-Test-Verfahren+Ross-0-Test)


Es gibt deshalb drei Möglichleiten, solche Spiegel auszuwerten incl. Interferogramm:

A) das bekannte Setup in Autokollimation mit einem zusätzlichen Planspiegel, der aber eine Bohrung von 80 mm hat. Leider fehlt dann die Mitte von 80 mm,
aber hinsichtlich des Öffnungsfehlers wäre es die genaueste Messung.
B) das bekannte Setup in Kompensation, sog. Roß-Null-Test oder Dall-Null-Test durch eine Plankonvex-Linse, der Öffnungsfehler kann nur bei exakter
Einstellung der Abstände genau ermittelt werden unter exakter Kenntnis aller opt. Daten
C) das Setup in RoC (Radius of Curvature), da muß man aber exakt die Wellenlänge berücksichtigen und sowohl den Radius, wie auch den opt. wirksamen
Durchmesser mit einer Genauigkeit von 1 mm eingeben, das IGramm muß exakt rund sein und der Rand selbst kantenscharf und über den Umkreis exakt getroffen.

Sich also nur auf ein Verfahren/Setup einzulassen ergibt schiefe bzw. falsche Ergebnisse und muß daher dringend auf Stimmigkeit überprüft werden.
Der Fehler, der dafür am deutlichsten in Frage kommt, ist der Astigmatismus. Der wird erzeugt über
- Lagerung
- Luft-Turbulenzen
- Hilfs-Optiken
- Interferometer
- spiegel-eigenen Astigmatismus.
Die jeweilige Zuordnung ist schwer bis unmöglich. (Da werden mir bestimmte "Freunde" widersprechen, besonders wenn sie die Sache theoretisch angehen)

Der Spiegel, um den es geht, kann man hier betrachten.

WAstg8New_01.jpg

Bei einem 8" f/6 Newtonspiegel ist das Öffnungsverhältnis aus mehreren Gründen sehr sinnvoll. Das RoC-Interferogramm leidet noch nicht an der starken Verformung,
wie man sie bei f/4 Spiegeln in RoC gemessen bekommt. Aber - und deswegen links die Ideal-Form und rechts das tatsächliche RoC-Interferogramm - kann man
erkennen, daß die Mitte des Newton-Spiegel deutlich tiefer liegt. Das wiederum ist deswegen eher uninteressant, weil dort der Flächen-Anteil sehr klein ist, und weil
dort im übrigen der Fangspiegel mit 40-60 mm Durchmesser den größten Teil der Fläche verdeckt. Wer also bodenständig und nicht abgehoben denkt, wird sich auf
diesen Befund nicht fokussieren wollen.

WAstg8New_02.png

Und weil er später zum Problem werden kann, der Astigmatismus als strehl-senkender Fehler, ist es sinnvoll, sich über dessen Größe Gewissheit zu verschaffen.
Eine Möglichkeit ist der Sterntest, bzw. besser der künstliche Sternhimmel bei möglichst hoher Vergrößerung. Bei einem 8-Zoll Newton dürfte das weit über
der in der Praxis erzielbaren Vergrößerung sein. Wegen der Überkorrektur in RoC bei einer Parabel bekommt man a) sehr schöne Beugungsringe und b)
erreicht man vorwiegend die äußeren Zonen, die eine längere Schnittweite als die Mitte haben. Das wäre also ein Test, bei dem außer Lagerung, Luft und
Spiegel selbst keinen weiteren Einfluß auf das Ergebnis haben. Und da die Pinholes im Bereich 3-5 Mikron liegen, wird das Ergebnis entsprechend genau.
Man wird diesem Bild also keinen signifikanten Astigmatismus unterstellen wollen. Das gibt nämlich die Sicherheit, daß ein später eventuell auftauchender
Astigmatismus andere Ursachen haben muß, und deswegen abgezogen werden sollte, besonders wenn anschließend bei den unterschiedlichen Testverfahren
unterschiedliche Werte für Astigmatismus herauskommen.

WAstg8New_03.jpg

Auch den Sterntest kann man gegen-kontrollieren mit einem Interferogramm, das "Newton-Ringe" zeigt. Hierbei geht es um die Rotations-Symmetrie.

WAstg8New_04.jpg

Und wertet man dieses kreisförmige IGramm hinsichtlich Astigmatismus aus, dann hätte man einen PV-Wert von L/7.5, was weit unter der Wahrnehmungs-
schwelle liegt.

WAstg8New_10.png

A) Auswertung in Autokollimation

Dazu ist ein guter Planspiegel mit einer Bohrung notwendig. Da selbst ein Spitzen-Planspiegel noch Fehler hat und u.a. ein Lagerungs-Problem, wird bei diesem
Test-Aufbau u.a. Astigmatismus eingeführt, der nicht dem 8" Prüfling zugeordnet werden darf, wie die folgenden Ausführungen zeigen. Unabhängig davon ist
es ein sehr guter 8" Newton-Spiegel, was die Interferenz-Linien in diesem Setup zeigen. Die gelben Hilfslinien zeigen den IdealVerlauf des Interferogrammes.

WAstg8New_05.png

Dieses Interferogramm mit einer 80 mm Bohrung, das die Mitte ähnlich wie der Fangspiegel verdeckt, zeigt genaugenommen nur den Anteil der
sphärischen Aberration, da der Astigmatismus, den der Spiegel selbst "mitbringt" vernachlässigt werden kann wegen des Astigm-Ausschlußtestes
zu Beginn.
Nun sind aber manche nicht zu überzeugen, nämlich diejenigen, die mit verbissenen Beiträgen ihre Mitmenschen von ihrer Sicht überzeugen möchten.
Läßt man ohne Begründung also den Astigmatismus als Fehler im Ergebnis drin, dann fällt der Strehl-Wert bei diesem Setup auf schlappe 0.745 Strehl,
und schon hätte man ein Argument, diesen Spiegel entrüstet abzulehnen. Und wenn man dann noch wissen will, wie groß der Astigm-Anteil eigentlich ist,
dann wären das PV L/3.1 und damit an der Grenze der Wahrnehmung. Und das wäre ein neues "Fass", das man aufnachen kann mit der Frage, wieviel
Astigmatismus darf ein Newton-Spiegel eigentlich haben, bis man es am Himmel wahrnimmt.

In diesem Setup steckt ein vergleichsweise großer Anteil Astigmatismus, den man aus mehreren Gründen anzweifeln muß.

WAstg8New_06.jpg

B) Auswertung in RoC

Es empfiehlt sich deshalb, auch eine Auswertung in RoC heranzuziehen - allerdings aus VergleichsGründen ebenfalls mit einer synthetischen
Mitten-Bohrung etwa in gleicher Größe. Der Vergleich dieser Auswertung ergibt nun den interessanten Fall, daß diesmal ein sehr viel geringerer
Wert für Astigmatismus herauskommt, also diesmal ein PV-Wert von L/6.5 Damit wird klar, daß man das jeweilige Setup gründlich auf Stimmigkeit
hinterfragen muß, und gar nicht anders kann, als sich über gegenseitig kontrollierende Tests Gewissheit zu verschaffen, ob ein Ergebnis stimmen
kann oder nicht.

WAstg8New_07.png

Am interessantesten ist abschließend die Auswertung der Gesamt-Fläche. Zusammen mit der Mitte wäre der Strehl der Gesamtfläche nur noch bei
0.420 und der Anteil von Astigmatismus aber jetzt nur noch bei PV L/8.3.
Bei einer derartigen Vielfalt unterschiedlicher Astigmatismus-Ergebnisse ist es sinnvoll, zu Beginn diesen Fehler getrennt zu untersuchen
und dann als nicht signifikanten Fehler abzuziehen.

WAstg8New_08.png

Ab und zu gibt es aber auch die signfikant astigmatischen Spiegel:

WAstg8New_09.jpg