Online workshop 'Bouwen en gebruiken van de Bath interferometer'.

InFINNity Deck

Observatory
Ik heb onlangs een 456 mm f/3.93 gemaakt en daarvan was de sferische aberratie - het verschil tussen een sfeer en een parabool - 6.77 lambda (wavefront). Veel minder dus dan de 30 cm spiegel waar jij over spreekt. Dat is berekend voor 'best focus'. Misschien bedoel jij iets anders.
Hoi Jan,

ja, dat klopt, ik bedoel inderdaad iets anders. Destijds hebben jij en ik hier uitgebreid aan zitten rekenen, maar we bleven met verschillen zitten. Ook optical design software ZEMAX bracht geen uitkomst, maar uiteindelijk bleek het verschil uitstekend te verklaren, zoals ik in mijn artikel op Starry Night ook vervolgens beschreven heb:

Bovenstaande berekeningen zijn gemaakt voor het zogeheten paraxial-focus punt, het punt waarop het midden van de sferische spiegel in focus komt. Dit volgt automatisch uit bovenstaande geometrische zeeg-verschil berekening. ZEMAX en Wyant maken beiden gebruik van dit focuspunt in de berekeningen (ZEMAX heeft naast deze, diverse andere instellingen voor het focuspunt zoals smallest PV spot size, smallest rms spot size, en smallest rms wavefront error). FigureXP en DFTFringe, twee softwarepakketten voor het testen van spiegels, maken gebruik van het best-focus punt, welke dichter bij de spiegel ligt dan het paraxial-focus punt...

Het ligt er inderdaad aan voor welk focuspunt je het berekent, het paraxial-focus punt is in dit geval de worst-case qua afwijking, maar leidt tot verschillen die in ieder geval met een meetband niet te controleren zijn... ;)

Nicolàs
 

janvangastel

Meten is weten
Ja, nu herinner ik me inderdaad dat wij die discussie een keer gehad hebben.
Het ligt er inderdaad aan voor welk focuspunt je het berekent, het paraxial-focus punt is in dit geval de worst-case qua afwijking, maar leidt tot verschillen die in ieder geval met een meetband niet te controleren zijn
Nee, maar ik zou toch even schrikken als FXP of DFTF zouden aangeven dat ik zo'n 16 lambda moet wegcorrigeren in plaats van ruim 6.
 

InFINNity Deck

Observatory
hehehe, ja, dan word je wel even minder gelukkig... :giggle:

Ik heb nogmaals mijn opnames door DFTFringe gehaald, nu met 1321.5mm ROC. Het grootste verschil met de eerste berekening (ROC = 1300mm) zit nog in het centrum en is circa 0.04 lambda (en dat deel heeft geen functie in een Newton...):

result3-8_ROC1321.5mm.png results_1300vs1321mm.png

Interessante van al deze probeersels is dat het bepalen/opmeten van de ROC niet heel kritisch lijkt te zijn. Millimeterniveau moet ruimschoots voldoen, of vergis ik mij daarin?

Nicolàs
 

PatrickB

Quaoar
De ROC is ook direct te meten: het is de afstand van het midden van de spiegel naar het punt waar de diagonaal in de splitter de laserbundel snijdt. Als je dus een meetband precies langs het midden van de laser laat gaan en dan afleest waar het snijpunt met de diagonaal van de splitter zit, dan heb je de ROC te pakken (plus of min een halve of hele mm).
Hallo Nicolàs,

Zoals de tekening in de PowerPoint van Jan & Arjan aangeeft liggen de foci F2 & F3 niet noodzakelijk op het diagonaalvlak van je beamsplitter (en zelfs niet noodzakelijk in je beamsplitter). De focus "gecreëerd" door de reflectie over de hele spiegel bevat bovendien je (gewenste) longitudinale sferische aberratie van enkele mm: dit zijn de enkele millimeters die je meet in een Foucault-opstelling bij een parabolische spiegel.
Het enige dat je zeker weet is dat, gezien vanuit het camera standpunt, de foci F2 & F3 virtueel "overlappen": anders zou je geen interferentiepatroon hebben.

Zelfs als je zou weten waar de "samenvallende" foci liggen, heb je nog een valkuil: gemeten afstanden in het glas zou je moeten delen door een factor 1.33 (om rekening te houden met de brekingsindex van het glas). Omdat dit niet essentieel is om de interferentie-werking te begrijpen, is dit ook niet weergegeven in de PowerPoint tekening (dwz. geen breking aan de beamsplitter lucht-glas-overgangen).

Gewoon meten met een Foucault-opsteling is dus eenvoudiger en betrouwbaarder.
Maar zoals eerder gezegd, maakt het voor jouw spiegel waarschijnlijk niet zo heel veel uit.

Patrick
 

PatrickB

Quaoar
Interessante van al deze probeersels is dat het bepalen/opmeten van de ROC niet heel kritisch lijkt te zijn. Millimeterniveau moet ruimschoots voldoen, of vergis ik mij daarin?
Hallo Nicolàs,

Je spiegel heeft (zie formule 9.3 telescope-optics.net) een SA van P-V 2um on wavefront, i.e. de SA nodig om van sfeer naar parabool te gaan. Dit is ongeveer 3 lambda. In "best focus" is dat 4x kleiner (zie enkele lijnen verder dan formule 9.3), oftewel 3/4 lambda. Dat je een best focus gebruikt is te zien aan de -0.923 waarde van de "Best Fit Conic" in DFTFringe (linker bovenhoek).
Een fout van 13mm op je RoC, ttz. ca 1%, zal een fout introduceren van 3% op je 3/4 lambda (zie post #51), ttz. 0.02 lambda. Niet om over te treuren, lijkt me.

Als je je DFTFringe analyse eens zou herhalen (op dezelfde data set) met per opzet een stevige 10% afwijking op je vorige ingegeven RoC, zou je bovenvermeld verschil ook moeten zien. Ook de "Best Fit Conic" waarde zal je waarschijnlijk zien veranderen, tenzij ik me ergens vergist heb :unsure:.

Maar misschien kan ik beter zelf ook eens beginnen meten met m'n Bath ...

Patrick
 

janvangastel

Meten is weten
DFTFringe heeft een optie om na te gaan welk effect een fout gemeten diameter en/of afstand heeft. Klik links boven in DFTF 'view' en dan 'null error margins'.
 

InFINNity Deck

Observatory
Hallo Nicolàs,

Zoals de tekening in de PowerPoint van Jan & Arjan aangeeft liggen de foci F2 & F3 niet noodzakelijk op het diagonaalvlak van je beamsplitter (en zelfs niet noodzakelijk in je beamsplitter). De focus "gecreëerd" door de reflectie over de hele spiegel bevat bovendien je (gewenste) longitudinale sferische aberratie van enkele mm: dit zijn de enkele millimeters die je meet in een Foucault-opstelling bij een parabolische spiegel.
Het enige dat je zeker weet is dat, gezien vanuit het camera standpunt, de foci F2 & F3 virtueel "overlappen": anders zou je geen interferentiepatroon hebben.

Zelfs als je zou weten waar de "samenvallende" foci liggen, heb je nog een valkuil: gemeten afstanden in het glas zou je moeten delen door een factor 1.33 (om rekening te houden met de brekingsindex van het glas). Omdat dit niet essentieel is om de interferentie-werking te begrijpen, is dit ook niet weergegeven in de PowerPoint tekening (dwz. geen breking aan de beamsplitter lucht-glas-overgangen).

Gewoon meten met een Foucault-opsteling is dus eenvoudiger en betrouwbaarder.
Maar zoals eerder gezegd, maakt het voor jouw spiegel waarschijnlijk niet zo heel veel uit.

Patrick
Hoi Patrick,

dank voor deze toelichting. Dankzij jou realiseer ik me nu dat, bij de bath-interferometer die wij nu met deze groep bouwen, het focuspunt toevallig heel dicht bij het scheidingsvlak van de beam-splitter zit. In de tekening van D. Rowe zit dit punt inderdaad er ruimschoots buiten. Mijn opmerking dat je de ROC kan opmeten door de afstand tot de diagonaal in de beam-splitter te meten, is dus kennelijk alleen geldig voor het huidige ontwerp en dus niet algemeen toepasbaar. Overigens zit het focuspunt bij 'onze' bath op circa 3mm in de beam-splitter, uitgaande van jouw factor 1.33 maken zouden we dus een meetfout van 1mm maken.

Nu heb ik echter mijn focuspunten in de lucht gemeten en direct aan de afstand tot de te testen spiegel gerelateerd. Door het ontwerp van onze bath kwam dit dus geheel toevallig overeen met de positie van de diagonaal van de beam-splitter. Ik vraag me nu alleen af of dit slechts toevallig is voor deze spiegel, of dat dit in het algemeen zo is bij dit ontwerp, ga ik nog even over nadenken.

Ik moet ook maar eens een Foucault-opstelling maken hier. Ik heb er destijds in Almere mee gespeeld, maar het hier nog niet nagebouwd, leuk projectje voor de komende dagen (wat moet je anders doen met dit weer? ;)).

Nicolàs
 
Ik ben weer iets verder dan het begin
Arjan heeft me een andere weerstand en een trimmer gestuurd
Nu bezig met zelfgemaakte 25 cm spiegel( gecoat).
Het kijken in de verzwakte straal is bij mij toch geen succes geworden. Ik zie het niet en krijg nekkramp
Nu is projectie van van de 2 stralen op een papier naast de kubus later wel een succes geworden.
Alleen heb ik na een paar uur proberen nog teveel fringes. Int meter wel flink heen en weer geschoven ri spiegel .Na een paar uur ben ik het gepruts even zat.
Later verder proberen
 

janvangastel

Meten is weten
Dag Frans,
Dat is inderdaad geen goed interferogram. Als je ter hoogte van de beam splitter een focuspuntje kunt krijgen van de straal die terugkeert van de spiegel, hoef je maar weinig van/naar de spiegel te schuiven om een goed interferogram te krijgen. Ook bij schuiven in de richting van dde spiegel kun je teveel fringes krijgen en ook als je teveel tilt verticaal of horizontaal hebt.
 

InFINNity Deck

Observatory
Hoi Frans,

de eerste keer dat ik hem aanzette liep ik ook vreselijk te zoeken naar de juiste positie voor de bath en camera. Ik heb dat uiteindelijk met een klein projectieschermpje opgelost (stukje papier met wat schilderstape aan de batterij geplakt). Met mijn meting van gisteren kunnen we nu voor deze bath de positie van dat schermpje meteen wat beter kiezen door hem direct achterlangs de beam-splitter te laten lopen:

referentiebundel_schermpje.jpg referentiebundel_schermpje_bovenaf.jpg

Als je er nu voor zorgt dat de convergerende laserbundel minimaal is qua grootte is op het schermpje, dan staat de bath ongeveer op de correcte afstand van de te testen spiegel. Kantel je de spiegel vervolgens voorover zodat de gecollimeerde laserbundel (die uit de centrummarkering komt) in de lens valt, dan krijg je als het goed is dit te zien:

referentiebundel2.jpg

De foto is expres overbelicht om ook de spiegel en omgeving te tonen terwijl de laser uit en aan staat. De correcte belichting regel ik met de potmeter terwijl ik naar het histogram in FireCapture kijk. Even voor de zekerheid: dit interferogram is uiteraard ook niet in orde, er mogen geen volledige cirkels te zien zijn, maar dat is een kwestie van de de XYZ-tafel verstellen.

Zoals je kan zien, is de referentiebundel groter dan de spiegel, terwijl het interferentiepatroon gelijk is qua grootte aan de spiegel. In beide opnames is de centrummarkering goed waarneembaar, in de linker foto is ook de spiegel nog net als een zwarte schijf te zien.

De referentiebundel kan op twee manieren verplaatst worden:
- door de camera zijdelings te verplaatsen (dus niet kantelen);
- door de divergentielens van de bath te verplaatsen.

Hopelijk helpt dit...

Nicolàs
 
Laatst bewerkt:
Hartelijk dank voor de reacties
Ik had vroeger al veel geprobeerd en ik wist eigenlijk allemaal wel hoe je het moest doen, maar het lukt me niet mooie fringes te krijgen.
Op het schermpje dat ik naast de kubus houd heb ik wel een igram gekregen, maar blijkbaar te contrastarm voor foto's
We tobben door.
 

PatrickB

Quaoar
Hallo Jan & Arjan,

Hier mijn eerste Igram van een 200mm F/6 GSO-spiegel: mijn reis-Dobson heeft zijn spiegel voor onbepaalde tijd moeten afstaan.
trial1.JPG
Ik dacht alvast te beginnen met een verspiegelde spiegel zodat het terugvinden van al die spotjes iets makkelijker gaat. Voorlopig was het nog 80% geluk en 20% inzicht om het interferentiepatroon te "vinden". Ik hoop die percentages in de komende dagen om te keren.
Wel was ik aardig verrast door de stabiliteit van het interferentiepatroon, eens ik het te pakken had! De combinatie van stevige driepoot en soepel XYZ-tafeltje zorgt voor stabiel in-tunen.
Voorwaar ik blijf het iets magisch vinden, interferentie: licht toevoegen en daarmee licht op sommige plaatsen laten verdwijnen én er dan nog tot op fracties van een golflengte informatie uit halen!
Iets minder opwindend: diameter nagemeten met een meetlat: 196mm, RoC opgemeten met Foucault: 2407mm.

Na 4 jaar gebruik, lijkt mijn spiegel wel aan een (eerste) kuisbeurt toe (foto vergroten toont het duidelijker). Maar van al dat stof op de spiegel lijk ik gelukkig niet zoveel terug te vinden in het Igram.
Waar mikken op de spiegel.jpg
Eer ik me waag aan een volledige fotoshoot, had ik graag nog wat goede raad gehad:
a) Lijkt dit Igram OK qua kwaliteit? Niet teveel "ringen" door stofdeeltjes?
b) Ik heb voor de laserspot op de spiegel gemikt op 10 a 20mm naast het centrum. Is dat OK?
c) De hoek van de camera met de IF lijkt me nogal hoog. Ik schat dat de beamsplitter in mijn geval een tiental graden gedraaid is. Is dat niet te veel? Is de ene of de andere draairichting beter?
viewing angle lens (top view).jpg

Alvast bedankt voor de ondersteuning.

Patrick
 

janvangastel

Meten is weten
Patrick, hieronder de antwoorden op je vragen:
a. Lijkt mij een prima interferogram. Misschien net iets overbelicht, maar zo te zien prima analyseerbaar. Zeker niet teveel ringen door stofdeeltjes.
b. Is prima.
c. De draaihoek lijkt mij prima zolang je de lichtbundels parallel kunt houden en goede interferogrammen krijgt. Ik denk niet dat er een preferente kant in om de splitter te draaien. Het gaat erom dat reflecties worden voorkomen in het interferogram en daar ben je in geslaagd.

Mooi dat het zo snel gelukt is. Ik ben benieuwd naar je analyse.
 
Laatst bewerkt:
Ik heb wel een mooi igram (wel met vage lichte vlek iets uit het midden) op een papier enige dm van de splitter.
Het fotograferen blijkt niet mee te vallen.
Na een uur tobben met een Olympus EM10 met 14-150 op MF krijg ik dit als beste opname.Lijkt me nog steeds hopeloos
 

Bijlagen

  • PB290006.JPG
    PB290006.JPG
    365,8 KB · Weergaven: 7

InFINNity Deck

Observatory
Ik heb wel een mooi igram (wel met vage lichte vlek iets uit het midden) op een papier enige dm van de splitter.
Het fotograferen blijkt niet mee te vallen.
Na een uur tobben met een Olympus EM10 met 14-150 op MF krijg ik dit als beste opname.Lijkt me nog steeds hopeloos
Hoi Frans,

ik kwam deze web-pagina van de week tegen. Als je naar beneden scrollt naar het kopje "Selecting camera and lens", dan staat daar te lezen "It's best to avoid zoom lenses..." met daarbij een voorbeeld dat erg lijkt op jouw opname. Het advies is:

You want the focal length of the camera lens to be 8X to 25X the f/# of the mirror under test (e.g. F/4 mirror under test is best when tested using 32mm to 100mm lens). F/2 lenses (or even wider) are ideal.

Ook ik gebruik een zoom-lens, maar bij mij gaat dat gelukkig nog net goed, al moet ik wel de voorste ring verwijderen. De mijne heeft een 35mm equivalent van 12-70mm. Mijn spiegel is f/5, dus zou ik een lens met een 35mm equivalente brandpuntsafstand van tussen de 40mm en 125mm moeten gebruiken en daar zit ik nog net binnen. Een plaat zoals die van Patrick is met mijn huidige lens niet haalbaar (tenzij ik de voorkant van de lens eraf zaag).

Is de spiegel die jij test het f/7 exemplaar dat je in het begin noemde? Ik zie dat jouw camera een crop-factor van 2.0 heeft. Nu is het de vraag of de indicatie op die lens al gecorrigeerd is voor die crop-factor. Als dat zo is, dan is het 35mm equivalent 7-75mm, maar dan nog zou je volgens bovenstaand advies zelfs nog een f/9 spiegel moeten kunnen testen. Heb je de lens op 150mm staan en zo dicht bij de splitter als fysiek mogelijk is?

Nicolàs
 

janvangastel

Meten is weten
Frans,
ik denk eigenlijk niet dat dit een igram is en het vorige ook niet, maar alleen de referentiebudel of een reflectie. Bij een igram ligt de terugkerende bundel van de spiegel over de referentiebundel. Het is soms even zoeken totdat je ze allebei ziet. Soms zie je alleen zo'n lichtvlek zoals jij gefotografeerd hebt en zit de bundel van de spiegel daar net boven, onder, of opzij of een combinatie daarvan. Je moet ze dan dus door verplaatsing van de camera nog over elkaar heen leggen. Als het wel een igram was, moest het ook lukken om betere fringes te krijgen met slechts weinig verplaatsen van de Bath.

Wat de camera/lens betreft: ik gebruik een Panasonic GX1 systeemcamera (zonder spiegel dus) met een 2x cropfactor, met een 35-100x zoomlens (niet gecorrigeerd voor de 2x crop, dus dat wordt dan 70-200 fullframe equivalent). Ik heb daarmee spiegels getest van 40 cm f/7.6 tot 35 cm f/3.1 en 50 cm f/3.6. Een fors bereik dus. Met de systeemcamera van Frans moet het dus ook lukken, aangenomen dat er geen vreemde vignetterende onderdelen in zitten.
 

PatrickB

Quaoar
Hoera, mijn eerste analyse (lijkt) gelukt.
Ik heb een 7-tal Igrams geschoten op mijn 200mm F6 GSO, voorlopig alles nog in één spiegel oriëntatie.
De beste vier heb ik behouden en er een average van gemaakt.
Zonder de handleiding te lezen, was het een uurtje "spelen en zoeken" om te vinden waar de belangrijkste toeters en bellen stonden in DFTFringe en om de program flow te begrijpen.
Full Surface.png
En ja hoor, die put is het midden is er echt. Gelukkig had ik hem al gezien bij de Foucault test. En ook in de individuele Igrams zie je hem zó.
Anders had ik misschien getwijfeld dat het een gevolg was van mijn center dot plakkertje.
Maar gelukkig heb ik een secundaire spiegel (diameter 45mm) om deze put af te schermen :).
Dan even in de mirror configuration de "obstruction" aangepast naar 35mm (een beetje kijkrichting en centreer marge), en je krijgt dadelijk het nieuwe resultaat.
Obstruction Included.png
Superblij ben ik.
Ten eerste omdat ik weer een nieuwe meettechniek heb bijgeleerd (dank je Jan & Arjan) en ten tweede omdat mijn spiegeltje is nog zo slecht niet is (maar dat wist ik wel want ik had er al mooie momenten mee beleefd).

Patrick
 
Jan
Eigenaardig dat ik op het projectie papier wel gewoon het igram zie .Dus het ronde beeld van de spiegel over de grote balk van de referentiebundel.
Dus ik krijg wel igrams maar niet op de camerasensor.
 
Bovenaan Onderaan