Spiegelschleifen EIN VORTRAG VON MICHAEL FITSCHEN THOMAS ERDRICH

Spiegelschleifen EIN VORTRAG VON MICHAEL FITSCHEN & THOMAS ERDRICH

Inhalt des Vortrags Einleitung – Warum schleifen statt kaufen? II. Basics – allgemeine Grundlagen & Vorbereitung III. Grobschliff – Das ist ja einfach! IV. Feinschliff – Wie bekomme ich den Spiegel kugelförmig? V. Polieren – Jetzt geht‘s erst richtig los! VI. Parabolisieren – Worauf habe ich mich da eingelassen? VII. Vom Glas zum Spiegel VIII. Literatur & Quellen I.

I. Einleitung Warum Selber schleifen?

I. Einleitung Warum Selber schleifen? ØSpiegelschleifen lohnt sich finanziell nur bei großen Öffnungen ØWer kann einen Spiegel schleifen? - Jeder ØWer soll einen Spiegel schleifen? - Jeder, der dem Öffnungswahn verfallen ist - Jeder, der die Zeit und Geduld dazu hat - Jeder, der zu wenig Sport treibt

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Sphäre ? Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert.

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Sphäre ? Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert. ØLichtstrahlen aus dem Unendlichen werden aber nicht in eine Bildebene zurückgeworfen!

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Parabel Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert. ØLichtstrahlen aus dem Unendlichen werden aber nicht in eine Bildebene zurückgeworfen! Parabel: ØBei einer Parabel wird alles Licht aus dem Unendlichen in eine Bildebene projiziert. Sie ist also die gewünschte Form eines Teleskopspiegels.

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Parabel Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert. ØLichtstrahlen aus dem Unendlichen werden aber nicht in eine Bildebene zurückgeworfen! Parabel: ØBei einer Parabel wird alles Licht aus dem Unendlichen in eine Bildebene projiziert. Sie ist also die gewünschte Form eines Teleskopspiegels. ØLicht aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt hingegen wird bei der Parabel wiederum nicht in eine Ebene reflektiert, was wir uns beim Foucault-Test zunutze machen.

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert. ØLichtstrahlen aus dem Unendlichen werden aber nicht in eine Bildebene zurückgeworfen! Bei kleinen Spiegeln großer Brennweite kann jedoch auch eine sphärische Form ausreichend sein. Parabel: ØBei einer Parabel wird alles Licht aus dem Unendlichen in eine Bildebene projiziert. Sie ist also die gewünschte Form eines Teleskopspiegels. ØLicht aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt hingegen wird bei der Parabel wiederum nicht in eine Ebene reflektiert, was wir uns beim Foucault-Test zunutze machen.

II. Basics Geometrische Grundlagen ->Welche Form muss der Spiegel haben? Sphäre: ØBei der Sphäre werden Lichtstrahlen aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt dorthin zurück reflektiert. ØLichtstrahlen aus dem Unendlichen werden aber nicht in eine Bildebene zurückgeworfen! Bei kleinen Spiegeln großer Brennweite kann jedoch auch eine sphärische Form ausreichend sein. Hierzu entwickelte André Couder folgende Formel Aus der sich die minimale Brennweite f (in cm) bei gegebenem Spiegeldurchmesser D (in cm) berechnen lässt, bei der ein Sphärischer Spiegel ein praktisch perfektes Sternabbild liefert. Hierzu einige Beispiele: D (in mm) f min (in cm) f/D min 150 1209 8 200 1774 8, 9 300 3046 10, 2 400 600 Wohl nicht sinnvoll Parabel: ØBei einer Parabel wird alles Licht aus dem Unendlichen in eine Bildebene projiziert. Sie ist also die gewünschte Form eines Teleskopspiegels. ØLicht aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt hingegen wird bei der Parabel wiederum nicht in eine Ebene reflektiert, was wir uns beim Foucault-Test zunutze machen.

II. Basics Rohlinge (Blanks) – Welche Größe ist sinnvoll? Ø Es ist nicht sinnvoll einen kleinen Spiegel nur deshalb zu schleifen, um Erfahrung für einen großen zu sammeln, denn große Spiegel verhalten sich beim Parabolisieren zumeist sowieso anders, wie kleine. Ø Grundsätzlich kann man nicht viel falsch machen, dass man nicht wieder ausbügeln kann, jedoch geht der Spaß schnell verloren, wenn man zu viele Fehler macht. Ø Also: 6 bis 12 Zoll zum Einstieg, jedoch auch größere Kaliber wenn dick genug.

II. Basics Rohlinge (Blanks) – Welche Werkstoffe gibt es? Bei der Wahl der Werkstoffe spielen folgende Faktoren eine wichtige Rolle: 1. Dichte – Wirkt sich beim Schliefen und Parabolisieren aus. 2. Wärmedehnungskoeffizient – Gibt an wie stark sich ein Werkstoff bezogen auf die Ausgangslänge pro Grad Kelvin ausdehnt. Spielt bei der Auskühlung eine Rolle. 3. Preis – Der Preis wächst mit der Verbesserung der obigen Eigenschaften. Ø Im Amateurbereich sind Borofloat, Pyrex, Suprax und BVC die verbreitetsten Werkstoffe

II. Basics Rohlinge (Blanks) – Quellen & Preise Stathis Kafalis (www. stathis-firstlight. de) Borosilikatglas-Rohlinge von Fa. Schott, Mainz www. schroederglas. de Quellen im Ausland, vorwiegend USA, Suchwort: „mirror blanks“

II. Basics Schleif- und Poliermaterial Karborundum: scharfkantige Siliziumkarbidkörner Härte von 9, 6 nach Mohs (Diamant: 10), verschiedene Körnungen:

II. Basics Schleif- und Poliermaterial Karborundum: scharfkantige Siliziumkarbidkörner Härte von 9, 6 nach Mohs (Diamant: 10), verschiedene Körnungen: Microgrit: Aluminiumoxid mit speziell flacher Kornform Härte von 9, 0 nach Mohs, sinnvolle Körnungen: 15μ, 9μ, 5μ (3μ, 1μ)

II. Basics Schleif- und Poliermaterial Karborundum: scharfkantige Siliziumkarbidkörner Härte von 9, 6 nach Mohs (Diamant: 10), verschiedene Körnungen: Microgrit: Aluminiumoxid mit speziell flacher Kornform Härte von 9, 0 nach Mohs, sinnvolle Körnungen: 15μ, 9μ, 5μ (3μ, 1μ) Poliermittel: Ceri. HPC, hochreines Ceriumoxid Korngrößen durchschnittlich 0, 5μ – 0, 9μ 97% kleiner als 4μ

II. Basics Schleif- und Poliermaterial Karborundum: scharfkantige Siliziumkarbidkörner Härte von 9, 6 nach Mohs (Diamant: 10), verschiedene Körnungen: Microgrit: Aluminiumoxid mit speziell flacher Kornform Härte von 9, 0 nach Mohs, sinnvolle Körnungen: 15μ, 9μ, 5μ (3μ, 1μ) Poliermittel: Ceri. HPC, hochreines Ceriumoxid Korngrößen durchschnittlich 0, 5μ – 0, 9μ 97% kleiner als 4μ Pech: Trägermaterial für Poliermittel, Herstellung z. B. aus Baumharz

II. Basics Schleiftool – Varianten und Herstellung Es wird ein möglichst gleichgroßes Gegenstück zum späteren Spiegel als Schleiftool benötigt, hier empfiehlt ein Fliesen-Tool: Ø Ø Ø Mit dem Winkelschleifer oder Fliesenschneider zwei runde Fliesenstücke zuschneiden. Mit Fliesenkleber zusammenkleben. Fliesenkleber am Rand versiegeln, z. B. mit Flüssigkunststoff Bei großen Spiegeln ist die Pfeiltiefe meist zu groß, um eine plane Fliese zu verwenden. Ø Ø Ø Ø Vorbereitung des Spiegels mit der Flex (siehe später) Vorgeflexten Rohling mit Frischhaltefolie auslegen. Schürze aus Klebeband anbringen und Fliesenkleber aufschütten. Rückseite (große runde Fliese) aufdrücken. Fliesenkleber antrocknen lassen, vom Rohling lösen, Frischhaltefolie entfernen. Vorderseite anfeuchten und quadratische Fliesenstücke eindrücken. Wieder mit der Vorderseite auf den Spiegel legen und trocknen lassen. Fliesenkleber versiegeln Andere Tools auch denkbar, z. B. Glas-Tool, Granit-Platten…

II. Basics Was sonst noch benötigt wird Neben Rohling, Schleiftool, Schleif- und Poliermittel werden noch benötigt: Stabile, flache Unterlage. Eventuell Drehtisch Eventuell plangeschliffene Rückseite des Rohlings Schleifstein zum Fasen der Kante gegen Muschelbrüche Löffel zum Aufbringen des Schleifpulvers, Sprühflasche zum Anfeuchten Gläser zum Mischen der Poliermittellösung und zum Aufbewahren der einzelnen Körnungen. Schwammtücher zum Reinigen des Rohlings, für jede Körnung ein neues verwenden. Fleißendes Wasser zum Säubern. Messuhr oder Messschieber zum Messen der Pfeiltiefe. Edding für den Test auf Sphäre, besser noch Sphärometer. Lupe, umgedrehtes Okular oder Auflichtmikroskop zum Betrachten der Oberfläche. Alter Topf, Campingkocher oder ähnliches zur Herstellung der Pechhaut. Fliegengitter zum Warmpressen der Pechhaut. Wasserkocher zum Erwärmen und Warmpressen der Pechhaut, eventuell auch Heißluftfön. Aluminiumschiene zum Eindrücken, oder alter Lötkolben zum Einbrennen von Rillen in die Pechhaut. Pinsel zum Auftragen der Poliermittellösung Foucault-Tester (siehe später) Teststand für den Spiegel im Foucault-Test. Raum mit viel Platz (doppelte Brennweite) zum Vermessen der Parabel.

III. Grobschliff Ziel des Grobschliffs: sphärische Pfeiltiefe erreichen Zunächst stellt sich die Frage, welches Öffnungsverhältnis erzielt werden soll Dabei sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Langsame Öffnungsverhältnisse sind leichter zu Parabolisieren Langsame Öffnungsverhältnisse erfordern einen längeren Tubus wie schnelle Schnelle Öffnungsverhältnisse eignen sich mehr für Deep. Sky Langsame Öffnungsverhältnisse eignen sich eher für Planeten Ø Man sollte einen Spiegel schleifen, der den Ansprüchen gerecht wird, dabei aber Tubuslänge, zusätzliche Kosten durch die Fangspiegelgröße und Erfahrung beim Parabolisieren berücksichtigen.

III. Grobschliff Ziel des Grobschliffs: sphärische Pfeiltiefe erreichen Hat man sich für eine Brennweite entschieden, errechnet man zunächst die sphärische Pfeiltiefe anhand folgender Formel: (Sphärische Pfeiltiefe) (Pfeiltiefe bei der Parabel) Es genügt in den meisten Fällen, die sphärische Pfeiltiefe anzupeilen, der Unterschied zu der einer Parabel ist meist gering. Als Pfeiltiefe wird die in der Mitte des Rohlings zu erreichende Aushöhlung bezeichnet.

III. Grobschliff Ziel des Grobschliffs: sphärische Pfeiltiefe erreichen Hat man sich für eine Brennweite entschieden, errechnet man zunächst die sphärische Pfeiltiefe anhand folgender Formel: (Sphärische Pfeiltiefe) (Pfeiltiefe bei der Parabel) Es genügt in den meisten Fällen, die sphärische Pfeiltiefe anzupeilen, der Unterschied zu der einer Parabel ist meist gering. Beispiel: Wir haben uns bei einem 200 mm Rohling für eine Brennweite von 1000 mm entschieden (R=2000 mm, f/5) Der Unterschied zwischen sphärischer und parabolischer Pfeiltiefe bei 8“ f/5 beträgt ein Tausendstel.

III. Grobschliff „Ausbaggern“ mit dem Winkelschleifer Bei großen Spiegeln kurzer Brennweite ergibt sich eine Pfeiltiefe von mehreren Millimetern. Das klassische Aushöhlen, wie es auf den nächsten Folien beschrieben wird, ist dann viel zu langwierig und aufwendig. Einfacher geht es mit einem Winkelschleifer (Flex) mit Diamanttrennscheibe. Das aufwendigste an der Flex-Methode ist die Herstellung einer geeigneten Maschine. Freihand: Gedrehter Spiegel: Gedrehte Vorrichtung: © Robert Nowak © Stathis Kafalis + genaueste Vorrichtung + geringste Risiken - Aufwendigste Vorricht. + keine Vorrichtung bauen - Zeitintensiv - Genauigkeit + einfache Vorrichtung - ungenau, wenn Rohling verworfen

III. Grobschliff Striche beim Grobschliff, Aufbringen des Schleifbreis Wurde der Rohling nicht oder unzureichend mit der Flex bearbeitet, gilt es nun die Pfeiltiefe zu erreichen. Es wir bei Grobschliff überwiegend MOT (Mirror on top, Spiegel oben) geschliffen. Je nach Spiegelgröße wird ein halber bis zwei Teelöffel Karbo 80 auf dem Schleiftool verteilt und mit Ø der Sprühflasche Wasser aufgesprüht bis eine breiige Konsestenz vorliegt. Der Spiegel wird aufgelegt und mit einer möglichst langen Strichführungen mit maximalem Überhang über das Tool bewegt. So wir der Spiegel in der Mitte ausgehöhlt und das Tool am Rand abgeflacht. Der Spiegel, sowie auch das Schleiftool sollten in kurzen Abständen gedreht werden, um die Vertiefung gleichmäßig zu machen. Sobald der Widerstand beim Schliefen deutlich größer wird, sollte nochmal Wasser auf den Schleifbrei gesprüht werden. So kann man nochmal wenige Minuten mit selbigem Brei weiterschleifen Wir das Geräusch leiser und der Widerstand erneut größer (sind die meisten Körner verrieben), so sollten Tool und Rohling gesäubert und neu beschickt werden.

III. Grobschliff Messen der Pfeiltiefe, Sphärisch machen Die Pfeiltiefe sollte Gelegentlich mit einer Messuhr oder einem Messschieber kontrolliert werden. Ø Ø Hierzu kann z. B. eine Vierkantschiene quer über den Spiegel gelegt werden. Am Rand des Spiegels wird der Messschieber genullt, und in der Mitte die Pfeiltiefe gemessen Mir vorhergehend genannter Strichführung sollte die Pfeiltiefe je nach Öffnungsverhältnis und Vorbereitung mit der Flex nach einigen Stunden erreicht sein. Nach Erreichen der Pfeiltiefe, sollte die Strichführung geändert werden, um die Pfeiltiefe nicht mehr zu verändern, und den Rohling annähernd sphärisch zu bekommen Von nun an häufiger Wechsel zwischen Spiegel oben und Tool oben (MOT und TOT) bei Drittel. Strichen mit 1/3 Überhang. Eine möglichst chaotische Strichführung führt auch zum Ziel. Der Spiegel sollte nach einigen Minuten bis Stunden schon gelegentlich auf seine sphärische Form überprüft werden. Dies kann z. B. mit dem Edding-Test geschehen, welcher im Kap. IV näher schrieben wird. Striche und Überhang (am Beispiel MOT) 1. Ganzer Strich: Spiegelmitte wird bis an den Rand des Tool geschoben 2. Halber Strich: Spiegelmitte wird bis zum halben Radius des Tools geschoben. 3. Maximaler Überhang: halber Spiegeldurchmesser ragt über das Tool hinaus. 4. Halber Überhang: ¼ des Spiegeldurchmessers ragt über das Tool hinaus.

IV - Feinschliff Ziel des Feinschliffs: Sphäre und glattere Oberfläche Beim Feinschliff werden nach und nach alle Körnungen durchgeschliffen, bis der Spiegel absolut sphärisch ist. Eine Körnung ist dann durchgeschliffen, wenn die Pits (Löcher), die das vorhergehende Korn ins Glas geschlagen hat, annähernd verschwunden sind, bzw. nur noch kleinere Pits der aktuellen Körnung zu sehen sind. Das kann nach 30 min bis 3 Stunden der Fall sein. Dazu betrachtet man den Fortschritt z. B. mit einem umgedrehten Okular und von hinten geleuchtetem Spiegel oder mit einem Auflichtmikroskop. Man beachte, dass nie alle Pits des vorhergehenden Korns verschwinden werden, da jede Körnung auch einen gewissen Anteil an größeren Körnern enthält. Das Aufbringen des Schleifpulvers und Neubeschicken verhält sich wie beim Grobschliff. Für jede Körnung sollten zum Säubern neue Schwammtücher und neues Wasser verwendet werden.

IV - Feinschliff Sphärisch bekommen, Prüfen auf Sphäre Ebenso wie beim Grobschliff erreicht man eine sphärische Form durch häufigen Wechsel von MOT & TOT und chaotische Strichführung. Ein einfacher Test, ob der Spiegel sphärisch ist, ist der sogenannte Edding-Test: Mit einem wasserfesten Filzstift wird sowohl auf dem Spiegel als auch auf dem Tool ein Kreuz aufgebracht. Verblasst dieses beim Schliefen (wenige Striche MOT und genauso wenige TOT) absolut gleichmäßig auf Tool und Spiegel, so ist die Sphäre ausreichend gegeben. Dieser Test sollte mehrmals je Körnung durchgeführt werden. Ein weiterer, genauerer Test kann mit einem Sphärometer erfolgen. Dort ist eine Messuhr in einen runden, absolut planen Teller eingespannt. Die gemessene Tiefe von der Basis zum Spiegel sollte dabei beim Verfahren des Sphärometers über der Fläche nicht variieren.

IV - Feinschliff Ist der Siegel sphärisch, und alle Körnungen (z. B. K 180, K 320; 15 μ, 9 μ, 5 μ) sind durchgeschliffen, kann man mit dem Polieren fortfahren.

V. Polieren Ziel des Polierens: Glatte Oberfläche Ist man mit allen Körnungen des Feinschliffs durch, gilt es den Spiegel (nur können wir ihn bereits so nennen) glatt zu bekommen, sprich alle Pits in einer mechanischen und chemischen Reaktion „zu zuschmieren“ Sekundärziel ist, den Spiegel durch möglichst chaotische Strichführung und häufigen Wechsel von TOT und MOT absolut sphärisch zu bekommen. Beim Vorgang des Polieren werden nur noch wenige Nano- bis Mikrometer Material abgetragen. Poliert wird z. B. mit Ceri. HPC, welches mit Wasser verdünnt (1 Teil Ceri. HPC, 4 bis 10 Teile Wasser) mit einem Pinsel auf die Pechhaut aufgetragen wird. Die Herstellung der Pechhaut und die Stadien des Poliervorgangs werden nachfolgend genauer beschrieben. Bis der Spiegel auspoliert ist, können durchaus 8 -20 Stunden Netto-Polierzeit vergehen, je nach Anwendung und Technik. Der größte Feind beim Polieren sind Kratzer. Also immer alles schön reinigen und die Pechhaut während des Polierens nicht austrocknen lassen.

V. Polieren Herstellung der Pechhaut Das beim Polieren optischer Flächen geläufige Pech hat die fiese Angewohnheit bei Raumtemperatur ziemlich spröde zu sein, und splittert extrem schnell. Bei höheren Temperaturen beginnt es zu fließen und kann so schlimmstenfalls in der ganzen Wohnung verteilt werden. Das soll jedoch nicht Abschrecken, wenn man folgende Tipps beachtet, ist der Umgang mit dem Pech ein Kinderspiel. Das Pech wird im Klumpen geliefert und muss geschmolzen werden, um es in einer 3 -10 mm dicken Schicht auf das Schleiftool zu bekommen. Ø Dazu empfiehlt es sich einen Campingkocher zu verwenden und das ganze im Freien (z. B. Balkon) zu machen. Wenn kein Campingkocher und keine Billigherdplatte vorhanden ist, kann man die Prozedur auch in der Küche vornehmen. Dabei sollte alles (auch die Herdplatte selbst) weiträumig mit Alufolie abgedeckt werden. Ø Ein ausrangierter Kochtopf sollte zum Schmelzen verwendet werden, das Pech geht dort nie wieder raus. Ist keiner vorhanden, kann man auch zu einer leeren Konservendose direkt auf der Platte, oder im Wasserbad greifen. Ø Das Pech wird solange vorsichtig erhitzt, bis es zähflüssig wie Honig ist, es sollte aber nicht kochen, um Gasblaseneinschlüsse zu vermeiden.

V. Polieren Herstellung der Pechhaut Wie bekommt man das Pech nun gleichmäßig auf das Tool? Bei kleinen Spiegeln (geringe Pfeiltiefe) kann es direkt auf das Tool gegossen werden. Am Rand kann eine Schürze z. B. aus Klebeband angebracht werden, damit das Pech nicht über den Rand fließt. Bei größeren Pfeiltiefen ist das auch möglich, jedoch muss das Pech dann anschließend z. B. mit dem Heißluftfön wieder einigermaßen Sphärisch verteilt werden. Eine andere Möglichkeit ist die, das Pech in eine mit Wasser und Spülmittel ausgeschmierte (neue, saubere) Autofußmatte zu gießen, und noch vor dem kompletten Erkalten die gesamte Matte auf das Tool zu drücken. Auch die Matte sollte vor dem Erkalten des Pechs wieder vorsichtig abgezogen werden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass das Pech dann gleichmäßig dick auf dem Tool ist, und die Rillen der Fußmatte gleich mit in die Pechhaut eingedrückt sind. Die Rillen sind nötig, und dienen dem Fließen des Poliermittels. Somit kann es sich gelichmäßig verteilen, die Wahrscheinlichkeit Kratzer zu bekommen wird geringer, und das Tool leistet beim Polieren weniger Widerstand. Rillen können wenn nicht bereits durch das Gießen per Fußmatte vorhanden, auch nachträglich mit einem Lötkolben eingebrannt werden, oder nach Erwärmen der Pechhaut mit heißem Wasser oder dem Heißluftfön mit einer Aluschiene eingedrückt werden. Auch das Einsägen von Rillen mit einem Fuchsschwanz ist denkbar. Die Pechhaut sollte eine Dicke von 5 -8 mm haben.

V. Polieren Vor dem Polieren Die Pechhaut sollte immer genau die Form des werdenden Spiegels haben und deshalb warm angepresst werden, bevor man mit dem Polieren beginnt. Dazu wird die Pechhaut mit heißem Wasser übergossen und unverzüglich auf den Spiegel, oder den Spiegel auf die Pechhaut gepresst. Bei Großen Spiegeln braucht man sich nicht zu scheuen, sein ganzes Körpergewicht dafür einzusetzen. Effektiver poliert man auch indem man beim Warmpressen der Pechhaut ein Fliegengitter dazwischen legt. Außerdem klebt der Spiegel so nicht zu schnell an der Pechhaut fest. Bei der Lagerung der Pechhaut sollte diese immer feucht gehalten werden, damit das Pech nicht austrocknet, und der Spiegel nicht an der Pechhaut festklebt. Also vor dem Polieren immer: 1. 2. 3. 4. Eventuell Rillen nachpressen Warmpressen (mit Fliegengitter) Gründliches Reinigen der Pechhaut (z. B. mit Zahnbürste) Prüfen, ob Pechhaut überall gut anliegt.

V. Polieren Wie poliert man nun? Die Mischung aus Ceri. HPC und Wasser wird nun auf der gesamten Pechhaut mit dem Pinsel aufgetragen. Überwiegend TOT um den Randbereich besser einzubeziehen (siehe zurückgebliebener Randbereich im Kap. VI) mit chaotischen Strichen, aber auch MOT. TOT mit 1/3 -Strichen und 1/3 -Überhangg, w-förmig, arbeitet Richtung Sphäre. Wenn der Wiederstand der Pechhaut größer oder kleiner wird, oder das Tool ruckartiger gleitet, die Ceriumoxid-Reste aus den Rillen mit dem Pinsel rauspinseln. Später eventuell nochmal (ohne frisches Poliermittel) darüberpinseln und etwas Wasser dazu sprühen. So lässt sich mit einer Ladung 10 -20 min Polieren. Wenn sichtbar nur noch wenig Poliermittel auf der Pechhaut und in den Rillen ist, neues aufpinseln. Nach zwei bis drei Stunden Fortschritt der Politur beobachten, um zu wissen, wann der Spiegel auspoliert ist.

V. Polieren Fortschritt der Politur Mit einem umgedrehten Okular bei von hinten beleuchtetem Spiegel oder mit einem Auflichtmikroskop lässt sich der Fortschritt der Politur gut beobachten. Dazu entwickelte Stathis Kafalis folgende Einordnung, an der man sich gut orientieren kann: 0. Feine seidenmatte Krateroberfläche. Ende Feinschliff 1. Glühbirnen Reflex deutlich sichtbar, Fläche selbst seidenmatt 2. Erste glänzende Brücken zwischen den Pits 3. Kugelsternhaufen 4. Dichte Milchstraße 5. Mittleres Sternfeld 6. Lockeres Sternfeld 7. Ausgedünntes Sternfeld 8. Vereinzelte Pits 9. Ab und zu Pits noch zu finden 10. Auspoliert. ©Stathis Kafalis Erst wenn der Spiegel auspoliert ist, sollte man Wert darauf legen, dass er auch sphärisch ist. Man betrachtet den Spiegel im Foucault-Test (siehe Kap. VI) und korrigiert ihn bis zur Sphäre mit W-förmigen 1/3 -Strichen mit 1/3 Überhang TOT.

VI - Parabolisieren Ziel des Parabolisierens: Der nach dem Polieren sphärische Spiegel muss parabelförmig gemacht werden, damit paralleles Licht aus dem Unendlichen in eine Bildebene reflektiert wird. Ø Dies geschieht entweder durch Abflachen des Randes oder Vertiefen der Mitte mit geeigneten Strichen. Ø Es gibt zwei Methoden, wie dies geschehen kann, und zwar mit: 1. Fullsizetool: 2. Subdiameter-Sterntool: • • • Nur geeignet bei kleinen Spiegeln, da sonst die Mitte immer überproportional bearbeitet wird Tool on Top mit maximalem Überhang zum Abflachen des Randes Mirror on Top mit viel Überhang zum Vertiefen der Mitte. Beide Varianten mit lokalem Druck zum Bearbeiten von bestimmten Zonen. • • Bei größeren Spiegeln erforderlich zur Bearbeitung von bestimmten Zonen. Natürlich nur Tool on Top mit chaotischen Strichen überwiegend über die abzuflachende Zone. Anschließendes Glätten mit größerem oder Fullsizetool nötig

VI - Parabolisieren Welche Strichführung für welche Situation geeignet ist, kann man pauschal nicht sagen. Zu viele Faktoren spielen eine Rolle. Letztlich sind es Erfahrungswerte, die von Person und Bedingungen abhängig sind. -> Man poliert wenige Minuten und misst den Effekt aus. Beim Vermessen des Spiegels bedient man sich des Foucault‘schen Messerschneiden-Verfahrens (Kurz: Foucault-Test)

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Wir erinnern uns, dass bei einer Sphäre Licht aus dem Krümmungsradiusmittelpunkt wieder dorthin zurückgeworfen wird. Sphäre – Messerschneide genau im KRM • Ist der Spiegel komplett spährisch und man blickt an der Messerschneide, die sich auch genau im Krümmungsradiusmittelpunkt befindet entlang, so erscheint der Spiegel gleichmäßig ausgeleuchtet (grau), da alle Strahlen an der Messerschneide entlang laufen • Wenn die Messerschneide wie hier abgebildet von links in den Strahlengang gebracht wird und sich noch innerhalb des Kugelradius befindet, erscheint die rechte Hälfte des Spiegels hell (weiß), und die linke dunkel. • Außerhalb des Kugelradius erscheint das Bild umgekehrt (rechts dunkel, links hell). • Kommt die Messerschneide von rechts verhält sich das Abbild ebenfalls umgekehrt.

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. • Blickt man entlang der Messerschneide, die sich innerhalb des KR befindet, erscheint ebenso wie bei der Sphäre die rechte Hälfte komplett hell. • Nur die Strahlen, die von der Mitte des Spiegels reflektiert werden streifen die Messerschneide und erscheinen deshalb grau. Parabel – Messerschneide innerhalb des KR

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Es ergibt sich folgendes Foucault-Bild: Parabel – Messerschneide innerhalb des KR

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. • Auch hier ähnelt das Bild dem bei der Sphäre mit der Messerschneide außerhalb des KR. • Nur die Strahlen die von der Mitte des Spiegels reflektiert werden, streifen die Messerschneide, deshalb ist die Mitte grau, die linke Hälfte erscheint hell, die rechte dunkel. Parabel – MS außerhalb des KR der äußersten Zone

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Es ergibt sich folgendes Foucault-Bild: Parabel – MS außerhalb des KR der äußersten Zone

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. • So erscheint jeweils die Zone, in dessen Krümmungsradius sich die Messerschneide befindet grau. Besser gesagt: beim seitlichen Verfahren der Messerschneide, erhellt sich die Zone in deren KR man sich mit der Messerschneide befindet, schlagartig, bzw. dunkelt schlagartig ab. Genau dazwischen erscheint sie grau (bei weißer LED als Lichtquelle) • Zonen deren KR kürzer oder länger ist, sind auf einer Seite hell und auf der anderen dunkel, je nachdem auf welcher Seite sich die Messerschneide befindet. Parabel – MS außerhalb des KR der Spiegelmitte

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Es ergibt sich folgendes Foucault-Bild: Parabel – MS im KR der Spiegelmitte

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Hier erscheint die zweite Zone grau: Parabel – MS im KR der 2. Zone

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Hier erscheint die dritte Zone grau: Parabel – MS im KR der 3. Zone

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Nun machen wir uns das Reflexionsbild einer Parabel bei Lichtstrahlen aus dem Krümmungsmittelpunkt zu nutze. Hier erscheint die vierte Zone grau: Parabel – MS im KR der 4. Zone

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Theorie): Verfährt man also die Messerschneide ausgehend von leicht innerhalb des Krümmungsradius nach hinten, so ergibt sich folgendes Bild: Auf „Film starten“ klicken um Animation zu starten! (Windows Media Player benötigt)

VI - Parabolisieren Die Foucault-Test-Apparatur: An eine Foucault-Test-Vorrichtung werden folgende Anforderungen gestellt: 1. Lichtquelle in Kugelradius 2. Längs und quer verfahrbare scharfkantige Messerschneide 3. Gute Messbarkeit des Verfahrwegs In der Praxis haben sich folgende Methoden bewährt: 1. Als Lichtquelle angeraute superhelle weiße LED 2. Schlitten für Messerschneide, z. B. Kreuzschlitten oder Selbstbau aus Schubladenschienen. Als Messerschneide eine Rasierklinge 3. Verfahrweg kann z. B. durch M 6 -Gewindestange gesteuert werden, hier entspricht eine Umdrehung einer Steigung von 1 mm 4. Das Entlang-Blicken an der Messerschneide ist mühsam, deshalb ist ein kleines Fernrohr (z. B. alter 6 x 30 Sucher) oder gar eine Digi- oder Webcam hinter der Messerschneide nützlich.

VI - Parabolisieren Die Foucault-Test-Apparatur: © Martin Brückner © Stathis Kafalis

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Praxis) Man stellt den Spiegel in einen Teststand im Abstand des Krümmungsradius vom Foucault-Tester Alle Luftunruhen sind zu vermeiden (Heizung ausschalten, Türen schließen…) Der Tester wird grob verschoben, bis das gespiegelte Lichtbündel einigermaßen scharf auf der Rasierklinge zu sehen ist. Der Tester wird fein verfahren, bis die Spiegelmitte grau erscheint, bzw. schlagartig bei seitlichem Verfahren abdunkelt Man unterteilt den Spiegel in möglichst viele Zonen gleicher Fläche und misst jeweils den Abstand, den man ausgehend von der ausgegrauten Spiegelmitte nach hinten verfahren ist, bis die jeweilige Zone ausgegraut ist, bzw. schlagartig bei seitlichem Verfahren abdunkelt. Man wertet die Daten aus (z. B. mittels Software) und korrigiert in den nötigen Zonen.

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Praxis) Die erforderliche Schnittweitendifferenz (Verfahrweg) berechnet sich bei feststehender Lichtquelle anhand folgender Formel: Bei sich mitbewegender Lichtquelle halbieren sich natürlich die Schnittweiten: Beispiel: Bei einem Spiegel mit 400 mm Durchmesser und einer Brennweite von 2000 mm (f 5) ist R=4000 mm. Für die äußerste Zone ergibt sich so eine Schnittweitendifferenz bei bewegter Lichtquelle von: Für eine Zone mit z. B. halbem Spiegelradius ergäbe sich:

VI - Parabolisieren Der Foucault-Test (Praxis) Das Einteilen des Spiegels in Zonen kann auf mehrere Arten geschehen: Am verbreitetsten ist die Zonen-Maske (Couder-Maske). Eine Pappmaske mit ausgeschnittenen Löchern wird vor den Spiegel gestellt. Die Ringzonen haben jeweils die gleiche Fläche. Die ausreichende Anzahl an Zonen und eine Plot-/Druckschablone erhält man am bequemsten mit dem Tool Couder. Mask (http: //www. atmsite. org/contrib/Holm/coudermask/couderma. html) Man misst die Schnittweitendifferenz der Zone, die ausgegraut erscheint, bzw. beim seitlichen Verstellen der Messerklinge schlagartig abdunkelt. Die Radien der Zonen sind bekannt. Somit kann man zur Auswertung fortschreiten.

VI - Parabolisieren Auswertung des Foucault-Tests Sind die Schnittweiten kleiner als erforderlich, ist der Spiegel unterkorrigiert, eine weitere Abflachung des Randes / Vertiefung der Mitte ist nötig. Sind die Schnittweiten größer als gefordert, ist der Spiegel überkorrigiert. Mit TOT 1/3 Strichen und 1/3 -Überhang muss wieder etwas zurück Richtung Sphäre poliert werden. Am einfachsten und anschaulichsten sind kleine Programme wie „Foucault-Test. Analysis“ oder „Figure. XP“, deshalb einige Beispiele aus Figure. XP

VI - Parabolisieren Auswertung des Foucault-Test Zu diesem Zeitpunkt war der Spiegel unterkorrigiert. Ein leicht zurückgebliebener Rand ist auch zu erkennen.

VI - Parabolisieren Auswertung des Foucault-Test Dieser Spiegel ist überkorrigiert, die Schnittweitendifferenz von Spiegelmitte zum Rand ist zu groß.

VI - Parabolisieren Auswertung des Foucault-Test Dieser Spiegel war so schon Beugungsbegrenzt, jedoch beim betrachten ohne Couder-Maske entpuppte sich das Tal innerhalb des Randes, dass durch ein kleines 6 cm. Tool beim Korrigieren des zurückgebliebenen Randes entstand, als tiefer wie hier dargestellt.

VI - Parabolisieren Zurückgebliebener Randbereich Das häufigste Problem beim Parabolisieren von kleinen als auch großen Spiegeln ist der Zurückgebliebene Rand. Woran erkennt man ihn? Der Krümmungsradius der äußersten Zone hat einen deutlich größeren Wert als gefordert und der relative Fehler des Krümmungsradius im Vergleich zu den anderen Zonen ist merklich größer. Woher kommt er? Man wird nie mit vollem Überhang Polieren können, da die Gefahr des Überkippens zu groß ist. Deshalb wird bei allen Strichen die Mitte bearbeitet, der Rand jedoch nicht bei jedem Strich. Was tun? Überwiegend TOT mit viel Überhang parabolisieren. Bearbeiten der Zone direkt innerhalb des Randes mit kleinem Tool oder Daumen und anschließendes Glätten.

VI - Parabolisieren Qualität des Spiegels Peakt-to-Valley Wavefront Error: Dieser Fehler sagt aus, wie groß die Erhöhung / Vertiefung zwischen höchstem Berg und niedrigstem Tal auf der Oberfläche, angegeben in Wellenlängen einer Spektralfarbe (meistens Mittelwert 550 nm), ist. Er sagt jedoch nichts darüber aus, wie viel Fläche zu diesem Fehler beiträgt. Dafür gibt es den Strehl-Wert. Der Strehl-Wert: Der Strehl-Wert, auch Definitionshelligkeit genannt, beschreibt das Verhältnis der Maximalintensität im zentralen Beugungsscheibchen der realen Abbildung eines punktförmigen Objekts zu der Intensität, die man rein theoretisch mit einer perfekten Optik unter den gleichen Bedingungen erreichen kann. Ein Strehl-Wert von 100 Prozent oder 1, 0 bedeutet eine absolut fehlerfreie, sozusagen ideale Optik.

VII – Vom Glas zum Spiegel Weitere Tests & Beschichtungen Um am fertig parabolisierten Spiegel Astigmatismus auszuschließen, sollte er einem Sterntest unterzogen werden. Der Spiegel muss ins den fertigen Tubus eingebaut werden. Dann betrachtet man die Beugungsringe eines Sterns. Der Spiegel muss hierzu noch nicht beschichtet sein. Astigmatismus kann durch zu gelichmäßiges Polieren, durch eine nicht plane Rückseite oder durch eine Schiefe Unterlage bei zu wenigem Drehen des Spiegels und des Tools entstehen. Ist der Spiegel in Ordnung kann er beschichtet werden. Hierzu gibt es ein paar Firmen und Sternwarten, die monatlich einige Spiegel im Hochvakuum mit Aluminium und einer Schutzschicht aus Quarz bedampfen. Alternativ kann der Spiegel zuhause versilbert werden. Leider sind bisher alle unsere Versuche gescheitert, eine vernünftige Silberschicht aufzutragen. Glaubt man jedoch den Anleitungen im Internet, ist es eine sehr gute Alternative.

VIII – Literatur & Quellen: www. stathis-firstlight. de www. pieplow-brandt. de www. schott. com/german/ http: //www. otterstedt. de/wiki/index. php/Hauptseite http: //grus. berkeley. edu/~jrg/MATERIALS/node 4. html http: //www. astrotreff. de Jean Texereau: How to make a telescope Literatur: Jean Texereau: How to make a telescope