ION Milled Optic

  • Ersteller des Themas Ersteller des Themas MichiP
  • Erstellungsdatum Erstellungsdatum
Status
Es sind keine weiteren Antworten möglich.
Ursprünglich wollte ich nur wissen ob denn bei ION Milled Optic Mikrorauheit praktisch ausgeschlossen werden kann. Aber vielleicht kommt noch jemand der so nett ist und es erklärt. Derweil können wir ja mit der für meinen Geschmack interessante Diskussion fortfahren.

@ Kai,
…Und vor der oft beworbenen "Glätte" kommt erst mal die exakte und zonenfreie Parabelform…

Das kann ich nur unterstreichen. Bei meinen Betrachtungen nehme ich an die Fehler wie sphärische Aberration (Zonenfehler sind ja als sphär. Aberration höherer Ordnung darstellbar), Asti und Co seien verschwindend klein im Vergleich zu Rauheit und Mikrorauheit. Wer jetzt meint das sei sehr hypothetisch hat überwiegend recht. Aber nach meiner Einschätzung kommt man so der Quantität von Rauheit näher.

@ Gerd,
…Sowas lässt sich ja mit Amateur Mitteln leider nicht erfassen.
Auch der Foucault oder Lyot – Test kann keine so winzigen lateralen Strukturen darstellen….
Man kommt mit der Darstellung durchaus in den Sub- Millimeterbereich.

…Um Missverständnisse zu vermeiden, Höhenunterschiede sind selbstverständlich im Nanometer Bereich darstellbar und lassen sich gerade im Lyot – Test in beindruckender Landschaft darstellen...
Man kann je nach Art des Filters sowie spezieller Einstellungen bei gegebenen Setup fast beliebige Darstellungen ein- und derselben Oberfläche bzw. Wellenfront erzeugen. Damit ist man aber von vergleichbaren Darstellungen oder gar von einer Quantifizierung bezüglich Kontrastminderung der Rauheit meilenweit entfernt. Anhang Bild 1 zeigt ein Beispiel dazu, wie sich der Bildcharakter durch laterale Verschiebung des Filters um einige 1/100 mm verändert. Weiter Bildbeispiele und auch Quantifizierungsversuche findet man unter

http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=30583

http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=32994

Man kann es drehen wie man will. Es bleibt immer scheinbar schaurig schöne „Rauheit“ sichtbar, die doch gefälligst den Kontrast zu mindern hat. Nur kann dummerweise niemand zuverlässig sagen um wie viel RMS oder PtV oder sonst was es dabei geht. Man kann mit dem Lyot- Test auch solche Optiken als vermeintlich furchtbar rau darstellen wenn der zugehörige RMS- Wert vernachlässigbar gering ist. Ist echt ein booohwie Test :mauer:

…Die Software „scannt“ wie Du es nennst das I-Gramm selbstständig.
Wie ich schon schrieb ein Zygo setzt etwa 50000 Punkte automatisch, wie viele OpenFringe setzt weiß ich nicht.
Es wäre manuell wohl auch etwas viel verlangt 50000 Punkte zu setzen
Prinzipiell sollte das möglich sein denn die Datenbasis ist ja exakt erfasst (gescannt).
…Aber es wäre theoretisch möglich das Fehler höherer Ordnung also diese kleinen Zonen nicht in den Strehl einfließen.
Das würde mich aber sehr wundern, OpenFringe berücksichtigt in der FFT Analyse beim Zernike smoothing mindestens Fehler bis 10. Ordnung nach Bedarf auch weit höher…
50000 Punkte das wäre ein Punktabstand s von ca.
s = (4D/2xpi/50000)^0,5
Bei D = 250 mm beispielsweise hätten wir einen Punktabstand von
s = 0,7 mm.
Das ist sehr komfortabel, denn damit lässt sich die reale Wellenfront wohl ziemlich „verlustfrei“ darstellen.
Bei Nutzung von FFT unter openFringe kann man ca. 50 Interferogrammstreifen über den Öffnungsdurchmesser legen und auswerten. Der Streifenabstand wäre zwar bei 200 mm Öffnung mit s = 4 mm erheblich größer. Die Frage ist ob dadurch die Ermittlung des relevanten RMS- Wertes für die Rauheit merklich unsicherer wird. Siehe dazu das Bild 2 im Anhang. Hier sei angenommen man hätte es ausschließlich mit Rauheit als Wellenfrontfehler zu tun. Für die Wirksamkeit ist deren RMS- Wert entscheidend. Nach meinem bescheidenen mathematischen Verständnis bekommt man den aber auch dann hinreichend genau heraus wenn man nur stichprobenartig viele Punkte der realen Wellenfront erfasst. Das ist so ähnlich wie bei Wahlprognosen. Da werden ja auch nicht alle Wähler vorab befragt und die Ergebnisse passen in den allermeisten Fällen doch recht gut zu den offiziellen Endergebnissen.

Bild 3 zeigt Beispiele für „Zernike Smoothing“ nach FFT- Analysis bis zur Order 30 (openFringe 12.3). Dabei wird die Wellenfront mithilfe von 961 Zernike Terms modelliert. Bei der traditionellen Streifenauswertung werden dagegen weniger als 41 Terms aktiviert.

@ Markus,
ich stelle hier jetzt einfach mal die Ergebnisse beider zur Schau…
Danke, das ist so richtig Butter bei die Fische :applaus:! Ich bin ehrlich erstaunt dass der Herr Rucks bereits im vorigen Jahrtausend so informative Prüfprotokolle fabriziert hat. Nur schade dass damals noch nix von Polystrehl zu erkennen war.

Wir man an Rucks Auswertung sieht, hatte der Tak auch Mikrozonen, aber kleiner und der Tak hatte ein leichtesa Kantenproblem...

Mit FFT Analysis unter openFringe würde man diese Mikrozonen sauber erfassen und ihre Wirkung quantifizieren können. Das geht auch problemlos mit den relativ simplen Interferometern nach Bath, Twyman- Green und wahrscheinlich sogar mit den extem simplen PDI.

… Das Rätsel bleibt also weiterhin bestehen, warum 2 vermessene Optiken, bei denen eine etwas schlechtere Werte hat, einen kleinen Randfehler, mehr Farbfehler , etwa gleiche Mikrozonen , den besseren Snap in hat…
Dazu fällt mir spontan nur ein dass die Messungen bei Rot für Refraktoren eben nicht hinreichend repräsentativ sind. Dazu kommt noch Deiner Refraktor- Erfahrung nach der Du auch sehr geringe Qualitätsunterschiede erkennen kannst. Ich nehme aber an, dass Deie Augenebenfalls bei Grün wesentlich empfindlicher sind als bei Rot. Von all dem einmal abgesehen:

1. Kurven wie die EER oder MTF haben immer einen höheren Informationsgehalt als irgendwelche Einzahlwerte wie PtV, Strehl oder RMS.

2. Du hast aus den EER Einzahlwerte für einen typischen Radius herausgepickt, 80,13% bzw. 79,92 %. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten erscheint mir viel zu gering und ist daher im messtechnischen Sinne nicht gesichert. Daran ändert auch die Darstellung mit 4 Dezimalen nichts;-).
Hallo allerseits,

@ Peter,
hier mal ein paar allgemeine und persönliche Bemerkungen zum Thema.
(1) Inwieweit "microroughness" bei optischen Oberflächen eine Rolle spielt, hängt natürlich von der jeweiligen Anwendung ab. Wenn man sich die mittlerweile umfangreiche Literatur dazu ansieht, bekommt man schon den Eindruck, dass dies jedenfalls bei professionellen Optiken eine wichtige Rolle spielt…
Vielen Dank für Deine Recherchen. Das muss ich im Detail noch durcharbeiten. Mich würde noch interessieren ob es denn nach Deiner Meinung Sinn macht die Streulichtmessung mit Amateurmitteln gemäß

http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=61210

angepasst für unsere Optiken wieder zu aktiveren und ggf. weiter zu entwickeln.

Gruß Kurt
 

Anhänge

  • Bild-1.jpg
    Bild-1.jpg
    73,8 KB · Aufrufe: 1.404
  • Bild-2.jpg
    Bild-2.jpg
    41,6 KB · Aufrufe: 1.356
  • Bild-3.jpg
    Bild-3.jpg
    67 KB · Aufrufe: 1.482
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Kurt

Rucks, der alte Zeissianer benutzte das Zygo von Pleiger Laser Optiks. Damalas gabe es die diese grünen Dinger noch nicht :-)...aber das menschlische Auge erfasst und sieht den Polystrehl.
Nun wenn das Auge es aber auch sieht, als das Randproblem beim Tak, den besseren defokusierten Sterntest und bessere Farbreinheit des NIKON, dann sollte der grüne Strehl, bzw. Polystrehl wohl auch im NIKON besser sein.

Also zeigt sich hier etwas bei der Objektbeobachtung, was durch die Messwerte nicht rauskommt und dieses große Unbekannte führte dazu das der Tak das ganz geringfügig bessere Bild lieferte...mmhhhhh...

Schade das diese beiden Geräte nicht mehr zur Verfügung stehen, sonst hättest die die mal näher unter die Lupe nehmen können, währe echt interesant gewesen was dabei rausgekommen währe.
 
Hallo Kurt,

>>"Ursprünglich wollte ich nur wissen ob denn bei ION Milled Optic Mikrorauheit praktisch ausgeschlossen werden kann."<<

Das kann nicht ausgeschlossen werden. Im Gegenteil, dieses Verfahren wird auch zur Feinkorrektur der Ebenheit mit gleichzeitigem aufrauhen keramischer Oberflächen (Ra~7-8µ) für die Waferstepper in der Halbleiterlithografie verwendet um Adhäsion der Silizium Wafer auf den Wafertischen zu verhindern.

Ich war selbst mal im Bereich Hochleistungsoptik bei Zeiss Jena beschäftigt und habe Lithografie-Optiken poliert. Die Linsen müssen nach der klassischen Maschinenpolitur mittels Roboterkorrektur extrem "smooth" poliert (Rauheit <0,1nm) werden, da die abschließende Korrektur mit IBF die Flächen wieder etwas aufrauht. Um diesen Effekt so gering wie möglich zu halten, sind mehrere Iterationen mit schwacher Ionenquelle notwendig, bei extremen Anstieg der Bearbeitungszeit. ~1-3 Std. pro Iteration je nach Korrekturzustand bei ca. 200€ Maschinenstundensatz! Also wenn möglich galt es, das IBF Verfahren zu vermeiden!

Die quantitative RMS Mikrorauheit wird übrigens am besten mit einem Mikroskop-Weißlichtinterferometer vermessen, mit dem in z-Höhe gescannt werden kann um ein 3D Profil zu erhalten.

Die weiter oben mal genannten L/50 rms ohne weitere Angaben, würde für die Rauheit eine "nicht auspolierte" Fläche mit ~11nm bei 550nm Wellenlänge bedeuten und das Licht entsprechend streuen. Besonders nach der Beschichtung! Eine normale sehr gute Politur hat (soll) 1-3nm Rauheit.
Ich vermute eher, daß mit L/50 der Korrekturzustand gemeint ist. Die Mikrorauheit wird in der Optik als Ra-Wert angegeben.

Hier auch noch ein kurzer lesenswerter Link:
http://www.lasercomponents.com/file...ets/lc/applikationsreport/mikrorauhigkeit.pdf

Gruß

Oliver
 
Hallo zusammen,
Oliver, danke für diesen interessanten Exkurs!
In dem PDF handelt es sich um Strukturen im Bereich von 1/100mm Längsausdehnung! Das ist hier bei uns Astronomen schon der erste Stolperstein, die Begriffe sind nicht klar.
--->Rauheit
---> Gestaltabweichung
Was wir mit dem Interferometer messen können sind doch nur die Gestaltabweichungen bis 2.Ordnung (Welligkeit, also enge Zonen wie in den Protokollen zu sehen), maximal 3.Ordnung (Rillen).
Mit dem schönen Vergleich der beiden 4-zöller (danke Markus) wird es aber schwierig. Kurt's Einwurf zur Messwellenlänge (rot!) und die unzulässige Interpolation auf die Grün-Korrektur halte ich ebenfalls für das Problem Nr.1 - schade. Das wäre nämlich eine Gestaltabweichung 1.Ordnung! Immer schön der Reihe nach :schwitz:

Wenn das geklärt ist geht's gerade weiter:
Wie valide sind überhaupt die Bildgüte-Kriterien?
Die Eso setzt schon lange nicht mehr alle Pferde auf den Strehl, und Zeiss mit dem EED oder EER auch nicht unbedingt:
---> Eso VLT
Der Kreis könnte sich schließen! Die Eso misst dem CIR-Ratio einige Bedeutung zu, denn hier ist das Seeing mitberücksichtigt. Und dieser CIR hängt vom RMS wavefront slope error ab. Das kommt also aus der 1.Ableitung der Wavefront-Topografie. Mit anderen Worten, langperiodische Fehler wie Asti(!), Coma, SA schlagen etwas weniger zu Buche wie kurzperiodische Fehler (Zonen). (das berechtigt natürlich nicht den Asti gleich ganz wegzulassen :applaus:)

Das bedeutet, dass man schnell zu falschen Schlüssen kommt, wenn man so tut als würde man ein Weltraumteleskop designen und stellt das Gerät dann doch mangels Rakete im Garten hinterm Haus auf.

Soweit sogut. Noch sind wir hier zu 90% bei den Fehlern 1.Ordnung, wer etwas kauft kann sich oft nicht mal darauf verlassen. Wer selber schleift hat mit den Fehlern 2.Ordnung genug zu tun. Und tröstlich ist allemal, daß man mit dem guten, alten Pech und Handpolitur einen f/5 Spiegel recht zonenfrei und schwerlich "rau" bekommt.

Viele Grüße
Kai
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Kurt,

Man kommt mit der Darstellung durchaus in den Sub- Millimeterbereich.
ja wie ich schon dargelegt habe.

Nur müssen die Strukturen in ihrer lateralen Ausdehnung weitaus größer sein damit man diese dort erkennen kann.
Wenn ich zb. einen 300mm Spiegel teste und eine Aufnahme mit sagen wir mal 3000 x 3000 Pixel mache dann kommt auf ein Pixel 0,1mm.
Ist der Kratzer schmäler sehe ich nichts von ihm.

Schon gar nicht wenn man Bildrauschen und Unzulänglichkeiten der Fotooptik mit rein rechnet, denn die reine Pixelauflösung und die reale zb. am Siemensstern erreichbare Auflösung ist nicht das gleiche.

Nur eben nicht in den Mikrometer oder gar Nanometer Bereich.

Wie Oliver schon schrieb.

Eine normale sehr gute Politur hat (soll) 1-3nm Rauheit.
Aber Oliver spricht die Messung des Ra an, das kenne ich aus dem Maschinenbau und sowas hab ich selbst schon durchgeführt.
Entsprechende Messgeräte die im Maschinenbau Verwendung finden tasten mit Hilfe einer Diamantspitze die Oberfläche in einer Line auf kurzer Teststrecke ab und werfen den Ra in Mikrometern (mit Nachkommastellen) aus.
Hier ein einfaches Gerät.

http://www.warensortiment.de/bedienung/ba-rauhigkeits-messgeraet-pce-rt1200.pdf

Andere zeigen auch das Messprofiel.

http://eshop.hoffmann-group.com/ico...9204.pdf?PHPSESSID=5n4egmb4ho85p5pocpt6r923e4

Nach meinem bescheidenen mathematischen Verständnis bekommt man den aber auch dann hinreichend genau heraus wenn man nur stichprobenartig viele Punkte der realen Wellenfront erfasst. Das ist so ähnlich wie bei Wahlprognosen. Da werden ja auch nicht alle Wähler vorab befragt und die Ergebnisse passen in den allermeisten Fällen doch recht gut zu den offiziellen Endergebnissen.

Bei oben genannten Messgeräten beschränkt man sich ja auch auf eine Stichprobe, wie gesagt Abtastung auf einer in Relation zur Werkstückgröße kurzen Linie nicht in der Fläche und schon gar nicht der Gesamtfläche des Werkstücks.
Trotzdem sind das anerkannte DIN/ ISO Ergebnisse.

Meine Erfahrungen sind. Normalerweise ist die Rauheit relativ Homogen verteilt.
Einflussfaktoren wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Zustellung und Schneidengeometrie ändern sich während eines Arbeitsganges in der Regel nicht ständig in sehr kurzer Zeit und deshalb hat die gesamte bearbeitete Fläche eine vergleichbare Rauheit.
Messungen an verschiedenen Stellen zeigen das auch.

Ich denke beim Polieren eines Spiegels ist das ähnlich.
Die die Rauheit beeinflussenden Faktoren sind für die gesamte Spiegelfläche gleich und so sollte die Rauheit jedenfalls wenn der Spiegel auspoliert ist und keine Pits vom Schleifen an irgendeiner Stelle übrig sind und eventuelle vereinzelte Kratzer jetzt mal unberücksichtigt bleiben eine relativ gleichmäßige Rauigkeit haben.

Ich meine natürlich jetzt wirklich die echte Rauigkeit und keine Gestaltsfehler wie die diskutierten Mikrozonen.

Grüße Gerd

PS.: Mich würde mal so ein Lasertest wie von mir oben gezeigt an einer CaF2 Optik interessieren, insbesondere der Reflex beim Ein und Austritt an der CaF2 Linse, eventuell stellt ja mal ein Besitzer einer solchen Optik ein Bild hier rein.

 
Hallo Oliver,

Das kann nicht ausgeschlossen werden. Im Gegenteil, dieses Verfahren wird auch zur Feinkorrektur der Ebenheit mit gleichzeitigem aufrauhen keramischer Oberflächen (Ra~7-8µ) für die Waferstepper in der Halbleiterlithografie verwendet um Adhäsion der Silizium Wafer auf den Wafertischen zu verhindern.

Oberflächen mit Ra 7-8 µ, das klingt ja schon relativ Rau.
Erinnert mich an das Erodieren.
http://de.wikipedia.org/wiki/Funkenerodieren
Beim Erodieren können je nach Intensität des Matterialabtrags Oberflächen mit bis zu Ra 0,2µ erreicht werden.

Da ist also ION Milled kein Garant für eine Glatte Oberfläche sondern eher für eine perfekte Form.
Das ist dann wohl der eigentliche Sinn dahinter.
Ich denke auch Komplizierte Formen zb. Deformationen höhere Ordnungen dürften sehr genau hinzubekommen sein.

Ich vermute eher, daß mit L/50 der Korrekturzustand gemeint ist.
Würde ich dann auch vermuten.

Grüße Gerd
 
Hallo Gerd,

ja, ION Milled bzw. IBF ist in erster Linie zur Formkorrektur gedacht und nicht zum glätten bezüglich Mikrorauheit. Naja...eben glätten der Form:-) Wie weit man feinkorrigieren kann hängt vom Spot-Dmr + Energieoutput des Strahls und damit von einer vorher ermittelten Abtragsfunktion ab.
Da meine Erfahrung mit dieser Technologie nun schon 6 Jahre zurückliegt könnte ich mir allerdings vorstellen, daß es mittlerweile auch Ionenstrahl- od. Plasmaquellen gibt mit denen auch eine Glättung der Rauheit ökonomisch sinnvoll möglich ist. Der Trend zur Verwendung von Verbundkeramiken in der "Weltraumoptik" macht's eigentlich erforderlich.

Der Vergleich mit Funkenerosion ist nicht weit hergeholt. Es gibt auch in der Optik die Ionenstrahlerosion zur Oberflächenstrukturierung.

Einen Reflex vom Laser beim Ein-und Austritt an CaF2 sollte man schwach sehen, aber keinen Strahl im Material.

Gruß

Oliver

PS: Demnächst gibt's dann wahrscheinlich auch Teleskop Optiken die mit "Fluid-Jet-Polishing" ihr "Finish" bekamen!? Wer's brauch...

 
Status
Es sind keine weiteren Antworten möglich.
Zurück
Oben