een toekomst voor dunne meniscusspiegels?

Wat je hier ziet is experimenteel.Traditioneel wordt de curve in een glasplaat uitgediept. Hol aan de spiegelkant en vlak aan de achterzijde. Op vraag van Rik ter Horst zijn we gestart met het 'slumpen' van glasplaten. Bij dit procedé gaan we uit van een onderplaat uit vermeculite waar een holle curve in wordt gefreesd. De gewenste curve van wat de spiegel moet worden. Deze vermeculite mal wordt in de oven gelegd met de vlakke glasplaat erbovenop. Hier ging het om twee glasplaten: een 40cm F3 en een 60cm F3. Beide glasplaten slechts 19mm dun... Voordeel van deze methode; de glasplaat heeft oeveral dezelfde dikte, en is door de vorm veel stabieler.En door die geringe dikte gaat ook het op temperatuur komen erg snel.Grote uitdaging: astigmatisme vermijden.  Hieronder zie je hoe het zo'n beetje in zijn werk gaat. Wat de 40cm betreft ging het voortreffelijk zoals je kan zien. Voortreffelijk werk van Rik en zijn compaan Geert. Ook Hans Dekker maakte succesvoleen 30cm F3 op deze manier. De 60cm; Ook hier zijn de allereerste resultaten zeer bemoedigend. Wordt vervolgd.

uitfrezen van de vermuliteplaat

 

Vermeculite en glas in de oven

de geslumpte glasplaat, in dit geval een 60cmF3

40cm F/13 Cassegrain met nieuw ADC principe, een 40cm F/3 Newton en een 60cm F/3 Newton

Door RIK TER HORST en GEERT KWAST

Korte inleiding:

Een paar jaar geleden heeft Rik samen met Harrie Rutten een 60 cm F/5.5 ontworpen voor het project BlackGEM (een zgn. Harmer-Wynne configuratie met drie-lenzige veldcorrector). Dit (fotografisch) systeem heeft een groot gecorrigeerd beeldveld (10x10 cm detector!). Op een gegeven moment kwam het verzoek om hier nog even een ADC (Atmosferische Dispersie Corrector) in te bouwen en ze hebben toen gekeken of er ter correctie van de atmosferische dispersie nog roterende prisma's konden worden toegevoegd. Dit ging niet zonder het hele optische ontwerp weer overhoop te halen en bleek geen optie te zijn. Na wat gepuzzel met Zemax vond Rik een mogelijke oplossing door één van de drie veld-corrector lenzen zijdelings te verplaatsen en daardoor tegengestelde dispersie te introduceren. Na verdere optimalisatie bleek het mogelijk te zijn om zonder afbreuk te doen aan de oorspronkelijke beeldkwaliteit voor zowel het zenit als voor een objecthoogte van 20 graden een optimum te krijgen, zonder toevoeging van extra optische elementen! Onlangs is het prototype van deze BlackGEM telescoop met ADC gebouwd en getest en tot hun genoegen werkt het systeem zoals gepland. Op basis hiervan is hij verder gaan stoeien met dit type ADC en het blijkt mogelijk te zijn om dit principe ook bij andere optische systemen toe te passen, mits deze systemen minimaal drie (veld-) corrector lenzen bevatten.

Omdat mijn interesse vooral uitgaat naar het waarnemen van maan en planeten ging ik op zoek naar een nieuw optisch systeem waarin dit ADC-principe kan worden toegepast. Ooit was ik van plan een 40 cm F/15 SCT te bouwen maar door andere prioriteiten is dit idee in de ijskast beland. De buis is er overigens nog wel en die zal voor deze nieuwe telescoop worden gebruikt.

Uiteindelijk is dit het geworden: Een 40 cm F/13 gemodificeerde Dall-Kirkham-Cassegrain met ingebouwde ADC met een lineaire obstructie 28%. Het is voor dit ontwerp gelukt om gebruik te kunnen maken van bestaande lenzen uit de glascatalogus van Edmund Optics, dat scheelt nogal in tijd en bovendien zijn deze lenzen voorzien van een uiterst goede Breedband Anti Reflex coating en dat allemaal voor een hele schappelijke prijs. De f/13 openingsverhouding is gekozen om een optimale pixel-scale te hebben in combinatie met zijn oude ASI120MM camera (3.7 micron pixels) en vooral met m’n nieuwe ASI178MC camera (2.4 micron pixels)

De spotdiagrammen hieronder laten de afbeeldingskwaliteit zien voor objecten in het Zenit en op 20 graden boven de horizon op een volkomen vlak veld. De zwarte ring is de diameter van de Airy-disc.

Click image for larger version  Name:	spotdiagram zenit.jpg Views:	4 Size:	141.0 KB ID:	1316463

Click image for larger version  Name:	spotdiagram 20 graden.jpg Views:	1 Size:	147.6 KB ID:	1316464

De spotdiagrammen laten zien dat ook voor laaggeplaatste objecten de afbeeldingskwaliteit ruimschoots buigingsbegrensd is. In tegenstelling tot Schmidt-Cassegrain systemen is er geen sfero-chromatisme aanwezig, dus de optische correctie is voor elke kleur (nagenoeg) even goed.
Deze spiegel is een geslumpte 18 mm dunne meniscus en werd uiteindelijk geen parabool maar een ellipsoide met een Conische Constante van 0.71. De 115 mm vangspiegel is een sfeer en kan goed met een proefglas worden getest.

Wekunnen inmiddels melden dat Hans Dekker na het zien van dit ontwerp heeft besloten een 30 cm uitvoering te gaan maken gebaseerd op dit systeem. Daarover binnenkort ook meer!
Het duurde even, maar de convexe vangspiegel is klaar en opgedampt en vanavond kon de telescoop gelijk op de proef worden gesteld op de maan.

Hieronder zie je een (voorlopig) album met al erg mooie resultaten.
VOORLOPIG BESLUIT:en we laten Rik aan het woord.
Het duurde even, maar de convexe vangspiegel is klaar en opgedampt en vanavond kon de telescoop gelijk op de proef worden gesteld op de maan. Onderstaande opname toont krater Deslandres, opgenomen in het primaire brandpunt van de telescoop (5100mm) via een ASI120MM camera met roodfilter omdat de seeing niet erg best was. Er werden zo'n 200 frames gebruikt voor deze bewerking en om de resolutie zo hoog mogelijk te krijgen heb ik gebruik gemaakt van een 1.5x drizzle. Al met al erg tevreden. Foto's werden niet erg bewerkt.
En de Alpenvallei
Volgende projectje binnen dit project is de baffle: Deze wordt op een 3D-printer gemaakt (door een collega van me, die een eigen 3D printer heeft gebouwd!) en de eerste print-tests zien er erg mooi uit. Later meer hierover....
Waarom nu zo'n dunne spiegels?

Het gaat nog niet eens om het gewicht maar wel de snelheid van het afkoelen. De geslumpte 40 cm f3 doet er 1 uur over om 15 graden af te koelen zonder fans. Zo'n dunne 60 cm moet dat denk ik ook gaan halen. Maar de hoofdreden om dit te gaan doen is puur nieuwsgierigheid.
Uiteraard moet een spiegel gelijkmatig afkoelen, zo gelijkmatig mogelijk. De (overigens geringe!) ervaring met de 40 cm tot nu toe laat zien dat na 1 uur afkoelen 'ordinair' plate glass zich als een veel duurder materiaal lijkt te gedragen. Tijdens het afkoelen in dat eerste uur ziet het beeld er trouwens af en toe best wel slecht uit!

Met de 60 cm een echte test op sterren kunnen doen, nog steeds met een niet opedampte spiegel. De telescoop werd rond half zeven buiten gezet en moest een temperatuurverschil van 20 graden (!) overbruggen, en dat is best veel voor een 60 cm spiegel gemaakt uit 'ordinair' plate-glass. Het beeld rond een uur of zeven was schokkend slecht, een enorme hoeveelheid sferische aberratie waar je echt geen cent voor zou geven. Na anderhalf uur passief koelen (geen wind, geen ventilator) zag je dat het allemaal wat vriendelijker werd en na nog een uur afkoelen konden we concluderen dat het toch goed was gekomen :-)

Bij een vergroting van 600 x was het sterbeeld iets a-symmetrisch doordat het verstelbereik van de hoofdspiegel nèt niet voldoende was om perfect te collimeren maar verder zag het intra- en extra focale beeld er prima uit, heel licht ondergecorrigeerd zoals eerder al werd vastgesteld bij de foucaulttest. Conclusie: we houden 'm zo!

Het leuk van dit 'experiment' is dat je af en toe dingen tegenkomt die je niet helemaal kunt voorzien. Natuurlijk weet ik dat gewoon vensterglas een behoorlijke uitzettingscoefficient heeft en dat t invloed heeft op de vorm tijdens afkoelen. Maar ZOVEEL had ik niet gedacht. Ik heb eerlijk gezegd wel even gedacht dat we ergens een gruwelijke fout hadden gemaakt tijdens het testen ;-) 20 graden is ook niet niks inderdaad maar je had t beeld moeten zien om t te geloven. Het meest wonderlijke is toch eigenlijk wel dat dezelfde spiegel een paar uur later een prachtig beeld laat zien, gewoon zoals het hoort. Ik ben onder de indruk van de relatief snelle volledig passieve afkoeling van deze dunne spiegel. Een volgende keer zullen we proberen er wat plaatjes van te schieten...

KLIKKEN OP PLAATJE HIERONDER VOOR OPENEN ALBUM

 

Een 30cm F/3 door HANS DEKKER
In de publicaties van Mel Bartels (die vaak wordt genoemd) worden alle voordelen beschreven van de korte Newton.
Een aantal zelf bakkers gaan enthousiast aan de slag ook onder getekende!
Mel gebruikt voor het paraboliseren de volle overmaatse pekbodem met de spiegel MOT om astigmatisme te vermijden.
Voor de controle gebruikt hij de ronchie test en als laatste de stertest.
Het probleem in Nederland is dat de geliefde ster om een dergelijk systeem te testen, de poolster meestal niet beschikbaar is.
Ik heb de Ronchie test ook gebruikt in het kromming middelpunt en dat is gezien de F3 naar mijn menig niet echt bruikbaar.
Voor de interferometer (Bath) heb je teveel ringen om een duidelijke uitslag te krijgen van de kwaliteit van zo,n F3.
Starten met Foucault en Figure XP met veel meetpunten is een aardige start. Maar dan is de stertest de aangewezen manier om tot een goed resultaat te komen laten we zeggen een mooie airyschijf met een 3 mm oculair. Ik heb het geluk te beschikken over een altijd beschikbare ster in mijn collimator.
Ik meet met de Foucault op de optische as met een beamspitter en verstelbare spleet.
De eerste 30cm F3 spiegel heb ik MOT geparaboliseerd maar helaas is die gescheurd rond het centrale gat.
De tweede (zonder gat maar wel met een centrale ophanging) heb ik MOB geparaboliseerd volgens de Zambuto methode wat volgens mij een betere controle geeft.
Een ander zeer belangrijk punt is de zeer grote gevoeligheid voor het bereiken van parabolische vorm. de conische constante van -1 voor de parabool moet wel zeer dicht benaderd worden anders stort het beeld volledig in (zie bijlage) Ook moet je na 10 minuten zijde zacht polijsten op de machine direct weer controleren wat je gedaan hebt als je de theoretische conische constante benaderd. Dat betekend in de telescoop met comacorrector zeer nauwkeurig collimeren op de collimator anders kan je niet bepalen of de correctie de goede kant op gaat.
Het meeste werk is dus het bereiken van de goede vorm voor het verkrijgen van een buiging beeld is dus meten en nog eens meten!!
Mijn Ross-nul test zou ook een goede oplossing zijn, alleen is mijn beamsplitter te klein voor het uitlichten van de hele spiegel. Dus dat ga ik nog eens een keer veranderen.
Autocollimatie is natuurlijk de beste oplossing maar dan is het collimeren en de beperkte licht sterkte (twee keer over de spiegel) een lastige.
Niet voor niets wordt door Texereau aan geraden om niet verder te gaan dan een F5. Dan kan je met alleen de Foucault goede resultaten verwachten.
De volgorde van de plaatjes F3 -0.98 F3-1.05 en F5 -0.98
 

De grootse plannen van RALF OTTOW. Zijn verhaal;
De belangrijkste redenen voor het accepteren van 'groen glas' voor mezelf zijn:
Door nieuwe inzichten zijn relatief zeeeer dunne spiegels aantrekkelijk geworden, en het afkoelgedrag van dunne spiegels is veel beter, dus zijn de temperatuurs-verschillen die vroeger bij dikkere spiegels voor vormfouten zorgden dus nu geen issue meer.
Reden-2 is dat bovenstaand nog eens geholpen wordt door nieuwe inzichten rondom het isoleren van telescopen, door het afkoelen van de optiek enorm te vertragen, krijgt de optiek de tijd om met haar totale volume die afkoeling beter bij te houden, wat het dus mogelijk maakt direct te kunnen waarnemen met een telescoop die net vanuit een 21graden kamertemperatuur in en 5 graden buitentemperatuur werd gezet.
En... Groen glas is overal te koop, en zeker voor telescoop-begrippen absoluut niet duur, en het slumpen ervan ook niet..
Ik had inderdaad nooit eerder kunnen denken, dat ik dat groene glas zo zou omarmen! Als ik mijn 40cm flex-SCT zie staan, dan overkomt mij een gevoel van stabilliteit, de beelden die ik (en anderen) erdoor gezien heb zijn om aan terug te denken!
In die 40cm SCT zit een hoofdspiegel die door Kijkerbouw VSRUG gefused is.. Bedankt heren!!

Mijn plannen dan:
Voor de nieuwsgierigen: Het zijn 5 schijven van 19mm dikte, en 1 van 10mm dikte. Twee schijven hebben een diameter van ruim 62cm, en zullen tezamen een flex-spiegel gaan vormen. De rest van de schijven hebben een diameter van 49cm, twee ervan zullen een 49cm flex-spiegel gaan vormen. De derde 19mm dikke 49cm schijf wordt slijpschijf voor het grove werk, de 10mm dikke schijf gaat voor het fijnslijpen gebruikt worden.
Alle schijven hebben een kromming van ongeveer 2400mm, dat maakt de 62cm ongeveer F/1,95.

De flex-spiegel van mijn 40cm SCT heeft bewezen dat het op deze manier flexen perfect werkt. Deze 40cm kan echter helaas net niet de vereiste -1,04 conische constante halen die voor een RC nodig is, hij blijft onder vol vacuum bij -0,95 steken.
Dat is hier overigens niet erg, ik heb er immers al met groot succes een SCT mee gemaakt, en dat heb ik toch liever dan een RC.

De bedoeling van deze nieuwe spiegels is dat de vereiste cc voor een Richey Cretien makkelijk gehaald kan worden. Toch zou ik er ook hier liever een SCT van maken, omdat hij dan direct ook netjes afgesloten is, en na isolatie dus zeer stabiel in beeldkwaliteit zal zijn, een 63cm schmidtplaat wordt echter een niet te onderschatten uitdaging, daarom wil ik eventueel terug kunnen vallen op de mogelijkheid tot RC, hetgeen door het flexen dus mogelijk is zonder een nieuwe hoofdspiegel te moeten maken.