Spiegel-Spezifikationen

[swielsch]

Hallo zusammen,

ich lese bei Teleskop-Produktvorstellungen immer wieder mal Angaben wie "1/6 lambda wavefront", "Zerodur" und "96% Reflekivität". Das klingt alles erstmal mächtig beeindruckend. Aber was bedeutet das wirklich für die praktische Beobachtung?

"1/n Lambda wavefront" z.B. scheint eine Genauigkeit beim Schleifen der Spiegelgeometrie (hyperbolisch, sphärisch u.a.) zu sein. Ich verstehe diese Genauigkeit so: Die Unebenheiten beim Schliff sind nicht größer als 1/n der Wellenlänge. Wahrscheinlich hat man da gelbes oder grünes Licht genommen; das liegt so schön mittig im Spektrum. 1/6 Lambda wären dann bei ca 570 nm Wellenlänge (Lambda) des verwendeten Referenzlichtes ca. 95 nm. Demnach wäre also die maximal zulässige Unebenheit irgendwo im Spiegel 95 nm hoch. 1/10 Lambda hätten also 57 nm maximale Unebenheit.
Meine Fragen hierzu: Habe ich das ganze Thema richtig verstanden? Und kann man den Unterschied zwischen 1/6 und 1/10 Lambda überhaupt wahrnehmen?

Beim Spiegelmaterial scheint es drei hauptsächlich verwendete Materialien zu geben: Pyrex, Zerodur und Quarz. Also glaskeramische Werkstoffe. Inwieweit unterscheiden diese sich in der Praxis voneinander?

Vielen Dank im voraus für eure Unterstützung und viele Grüße,
Sven

 

[fquadrat]

Hallo Sven,

"1/6 lambda wavefront" bedeutet, daß die größten Abweichungen der Spiegeloberfläche von der Idealform die Wellenfront um 1/6 der Meßwellenlänge (üblicherweise die e-Linie von Quecksilber bei 546 nm) verändern. Die Abweichung der Spiegeloberfläche ist dann nur 1/12 der Wellenlänge. Das gilt aber nur, wenn von PV (peak to valley) die Rede ist. Bei RMS (root mean square) mißt man an vielen Stellen, um einen Gesamteindruck zu bekommen. Hier wird dann aber eine andere Genaugkeitsangabe nötig, da 1/6 lambda viel zu schlecht wäre. Du hast das Thema also grundsätzlich richtig verstanden, nur das "wavefront" nicht beachtet. In der Praxis macht sich ein Unterschied von 1/6 lambda gegenüber 1/10 lambda nur unter sehr guten Bedingungen bemerkbar.

Von den Spiegelwerkstoffen Pyrex, Zerodur und Quarz ist nur Zerodur glaskeramisch. Pyrex ist ein Borosilikatglas, Quarz einfach Glas aus reinem Quarz. Pyrex hat die stärkste Wärmeausdehnung, Zerodur keinen merkliche. In der Praxis wirkt sich die Auswahl hauptsächlich auf die Fertigung aus, aber bei permanentem Auskühlen in der Nacht verzieht sich die Spiegelform materialabhängig auch etwas, was das Bild zusätzlich zum Tubusseeing verschlechtert. Hier hilft ein niedriger Ausdehnungskoeffizient schon.

Grüße

fquadrat

 

[Nordlicht_70]

Hallo Sven,

ich stimme fquadrat zu 100% zu, möchte lediglich zwei
Punkte aus meiner (teilweise leidvollen) Erfahrung ergänzen:

Optikspezifikationen:
Ich habe gute Erfahrungen mit einem interferometrisch
vermessenen Spiegel gemacht. Hier bekommt man ein Mess-
protokoll, aus dem alle wichtigen Angaben hervorgehen.
Kostet ein bisschen mehr, aber dafür weiss man, was man
bekommt ;-)

Material:
Profis verwenden heutzutage ausschliesslich Glaskeramik,
im Amateurbereich finde ich Quarz bzw. Fused Silica (also
reines SiO2) eine gute Option, da es eine geringe Wärme-
ausdehnung zeigt und noch erschwinglich ist. Das Material
wird auch in der Laserindustrie verwendet.

Viel Erfolg bei der Suche nach Deinem Spiegel !

CS, Bernd

 

[ws_mak12]

Hallo Sven,

du bist schon auf dem richtigen Weg. Leider werden auf dem Papier häufig Zahlen genannt, welche in der Praxis dann häufig keinen Bestand haben. Es ist ein Unterschied, ob die im Labor ermittelten Meßwerte (wenn sie denn stimmen...) auch tatsächlich am Himmel nachvollzogen werden können. Im Forum gibt es massenhaft Lektüre zu diesem Thema.

Bezüglich der Messwerte selbst wäre natürlich auch noch wichtig, in welcher Wellenlänge definitiv gemessen wurde, mit welchem Interferometertyp in welcher Laborumgebung und ob nur der HS vermessen wurde, oder ob sich die Angaben auf das Gesamtsystem beziehen (...denn der FS ist ja auch noch im System vorhanden und kann in der Genauigkeit stark vom HS abweichen).

Letztendlich kommt man also an einer Beurteilung am Nachthimmel nicht drumherum. Allerdings hat ein Meßprotokoll natürlich schon den Vorteil, dass hier quantitative Werte schwarz auf weiß stehen. Sollten diese Werte nicht eingehalten werden können hast du natürlich ein Rückgaberecht.

Viele Grüße
Werner

 

[Kurt]

Hallo Miteinander,

...Das gilt aber nur, wenn von PV (peak to valley) die Rede ist. Bei RMS (root mean square) mißt man an vielen Stellen, um einen Gesamteindruck zu bekommen...

wichtig zu wissen: Zur Beurteilung der Wirkung von opt. Fehlern ist der RMS - Wert wesentlich besser geeignet als der PtV- Wert ohne Zusatzangabe. Ein derartiger PtV kann in günstigsten Fall völlig bedeutungslos sein, auch wenn er relativ hoch ausfällt. Das wäre dann der Fall, wenn nur ein sehr geringer Flächenanteil der Wellenfront davon betroffen ist. Etwas präziser wäre die Angabe z.B. als ptV sphärische Aberration, Astigmatismus, Koma etc. Richtig klar wäre aber zusätzlich die Angabe des RMS und natürlich auch der Messwellenlänge. Daraus lässt sich auch sehr einfach die Strehlzahl berechnen. Die üblichen Interferometer- Auswerteprogramme geben PtV , RMS und Strehlzahl aus, ohne dass man irgendwelchen messtechnischen Mehraufwand betreiben müsste. Ich verstehe daher überhaupt nicht warum in manchen Protokollen nur der PtV-Wert angegeben wird.

Bei reinen Spiegeloptiken kann man z. B. den bei 632 nm gemessenen RMS bzw. die Stehlzahl problemlos für 550 nm (höchste Empfindlichkeit des Auges) umrechnen.

Noch ein scheinbares Kuriosum: Bei fehlerarmen Optiken sind die Messwerte praktisch unabhängig vom Preis des Interferometers. Das bedeutet, man kann mit einem relativ billigen Selbstbau Interferometer sehr zuverlässig nachprüfen ob die mit hochteuren Laborgeräten erstellten wichtigen Messwerte RMS und Strehlzahl glaubwürdig sind.

Gruß Kurt