Slibning af et 12 tommers spejl.

Opdateret den 29/12 2006

Jeg har aldrig været helt tilfreds med mit 16 tommers spejls ydeevne. Efter en opmåling med en focault test, opdagede jeg at spejlet var kraftigt overkorrigeret. Efter nogen tids spekulation over hvordan dette problem skulle løses, besluttede jeg at jeg selv kunne refigurere spejlet. Jeg havde tidligere slebet og poleret et 5 tommers spejl, men springet fra en 5 tommer til en 16 tommer var realistisk nok for stort til at jeg blot kunne gå igang. Der skulle noget erfaring til. Jeg besluttede mig for at slibe et 10 tommers spejl, med et F-forhold på 7. Sådan et spejl ville være fint til en planetkikkert, og samtidigt også grænsen for hvad der ville være transportabelt i en Dobson opstilling. Ved Vacuum Coatings i London kunne jeg købe blanks og slibe og polermidler til en rimelig pris. Jeg valgte en glasskive i et low-expansion materiale der hedder Suprax, og kommer fra Schott.

Jeg besluttede at bruge et værktøj støbt i gips, idet jeg havde læst på nettet at det virkede glimrende. Selve slibningen gik mod et lag af glasklinker der var støbt på gipsen. For st trykke hårdt nok, lagde jeg en stålskive på 200 mm diameter med en tykkelse på 30 mm ovenpå. efter nogen tid fik jeg slebet igennem det første lag glasklinker, men jeg kunne blot påstøbe et nyt lag og fortsætte. efter nogen tid var jeg nået ned i den ønskede hulning på glasset. Dybden og dermed brændvidden på det færdige spejl kan let reguleres, sliber man med glasset øverst bliver krumningen større, med glasset nederst mindskes krumningen.

Jeg arbejdede mig igennem kornsorterne, Carbo 60,80,120,180,400 og 800. Efter at have slebet grundigt igennem med korn 800 besluttede jeg at spejlet var klart til polering.

Alt slibearbejdet foregik udendørs, så efter hver kornstørrelse kunne jeg skrubbe slibestanderen ned og spule al sæbe væk med en haveslange. Poleringen må imidlertid foregå under mere kontrollerede omgivelser, idet beg kun virker som det skal, i et ganske snævert temperaturområde. Til poleringen støbte jeg endnu en gipsskive, med samme krumning som spejlet. På denne gipsskive støbte jeg et lag beg, hvorpå spejlet blev presset mens begen endu var passende blød. Derved fik begen stort set den samme facon som glasset.

Poleringen af glasset blev gjort med Ceriumoxid, Cerox. Det er et lyserødt pulver, som skal opslemmes i vand.

Efter poleringen skulle glasset så tilpasses en parabol. For at kontrollere dette, lavede jeg en teststander på væggen i mit værksted. Der kunne spejlet sidde i ro og fred indtil det var kølet af efter figureringen, uden små fingre!

Undervejs mod parablen fik jeg lavet mange interessante faconer på glasset, men efter ca. 60 step havnede jeg på en facon der så sådan ud:

Den rørte jeg ikke mere ved! Efter at have stjernetestet spejlet i den færdige kikkert, sendte jeg spejlet til coatning ved Vacuum Coatings i London. Til de forundrede kan jeg fortælle at et ucoated spejl reflekterer ca 5% af lyset. Et 10" spejl vil således reflektere lige så meget som et 100% reflekterende spejl på : sqr(250*250*0.05)=56 mm, eller ca det samme som en 60 mm refraktor. Man kan altså sagtens se klare stjerner, planeter og månen med spejlet, og derved teste dets afbildningsevne inden man bekoster en coatning af glasset. Selve coatningen gik meget hurtigt, jeg havde spejlet tilbage efter 17 dage, og inklusiv porto begge veje kostede det meget tæt på en tusse.

Undervejs mod færdiggørelsen af 10 tommer spejlet havde jeg indset at man ikke lige figurerer et 16" spejl på en weekend, ihverfald ikke hvis man vil tilstræbe et optimalt resultat. Og jeg ville nødigt undvære min kikkert i et halvt år eller mere. Så jeg kom på den ide at slibe endnu et spejl med samme brændvidde som 16" spejlet, således jeg ihverfald havde noget at kigge med. Det behøvede ikke at være nær så stort, man kan jo også leve med et 12 eller 14 tommers glas. jeg kontaktede Vacuum Coatings, for at høre hvad de havde liggende af glas i den størrelse. Efter et par dage fik jeg en mail tilbage med meldingen om at 12 tommers pyrex glas var lagervare. Han havde haft et 14" glas liggende, men kunne ikke finde det. Men han havde fundet et 16" glas. Det var godt nok i plate glass, men dejligt rundt og 33 mm tykt. Det kunne jeg få for 800 kr. Efter lidt betænkningstid bestilte jeg så et 8" Pyrex glas, et 12" pyrex glas og så 16" glasset! Farveforskellen er slående.

Glasset ankom den 7 juli og jeg gik straks i gang med at grovslibe 12 tommeren. Her ses den ubehandlede blank med det værktøj jeg bruger til at måle dybden af hulningen med.

Jeg besluttede denne gang ikke at bruge et gibsværktøj til grovslibninge, der ville simpelthen skulle bruges for mange lag klinker til det, så jeg brugte en jernklods til grovslibningen. Finslibet foregik med et gipsværktøj med klinker på.

Midt i finslibet måtte jeg opfriske kamferen på glasset, og der fandt jeg en begyndende revne i kanten af glasset. For at sikre at den ikke skulle løbe, mådde jeg slibe den ned.

Undervejs blev dybden tjekket nøje, idet brændvidden skulle passe for at spejlet kan bruges i den eksisterende tubus. Dog måtte den godt være lidt kortere, idet den gamle tubus er tilpasset et kamerahus med 55 mm dybde. Så lidt kortere var acceptabelt. 16 tommer spejlet har en brændvidde på 1995 mm.

Jeg besluttede denne gang at afslutte med en kornstørrelse der var et nummer mindre end ved 10 tommeren, idet jeg var overrasket over hvor lang tid der skulle poleres førend 10 tommeren var "ren" efter korn 800. Så denne gang sleb jeg ned til korn 1200, og det gav en meget fin overflade.

Efter finslibet skulle spejlet poleres ud, og det foregik nogenlunde planmæssigt, med Cerox. Da spejlet var poleret nogenlunde ud, testede jeg det for at se om det skulle være nogenlunde tæt på sfærisk. Det viste sig IKKE at være tilfældet, tværtimod var det langt fra. Spejlet var voldsomt hyperbolsk. Kanten focusserede ca 10 mm længere end centrum, kanten af spejlet var altså for flad. Det kaldes også en "turned edge"

Hen over den næste måneds tid polerede jeg spejlet langsomt mod sfærisk, men det er svært, da man er nødt til at polere centrum ned til den "passer" med kanten. Det er langsommeligt og hårdt arbejde. Sidst i oktober så spejlets profil sådan ud. Det er nærmest sådan 16 tommeren ser ud!

Undervejs blev der brugt en del til på at presse begen, dette skal ALTID gøres inden man polerer. Er der ikke god kontakt, kan man ikke forudsige resultatet af poleringen.

Efter hver figurering blev spejlet sat i testopstillingen, og testeren står altid klar, således man efter en times tid kan teste spejlet.

Op imod jul målte spejlet nu så godt at man godt kunne kalde det for færdigt. Dog skal det stadigvæk stjernetestes, og til det skal jeg have lavet en spejlcelle, så det kan indsættes i 16" tubussen. Således måler spejlet inden jul. Brændvidden blev målt, det vil sige at krumningsradius måltes til 3857 mm. Det vil svare til en brændvidde på det halve, altså 1929 mm. Meget tæt på 16 tommeren minus et kamerahus tykkelse.

Imidlertid blev jeg fascineret af muligheden for at lave et "focogram" af spejlets overflade for at detektere residual ruhed, hvis man da kan kalde det det. Med et digitalkamera og en grøn LED for nogenlunde monokromatisk lys, lykkedes det mig at fotografere spejlets overflade:

En del ruhed kan anes, typisk af polering med det aggresive cerium. Jeg valgte at vaske polerlappen grundigt af, og efter en koldpresning, fik spejlet en meget sagte polering med rouge istedet. Rouge polerer meget blidt i forhold til cerox, og kan give en meget glat overflade. Desværre sviner det, jeg har set en sammenligne polerstedet med et slagtehus efter polering med rouge.

Efter første polering med rouge så spejlet sådan ud:

Spejlet fik endnu en gang med rouge, dertil lidt sideværts bevægelse for om muligt at beholde korrektionen i glasset, og måske jævne centrum lidt mere. Det gav følgende resultat:

En efterfølgende couder opmåling for at tjekke spejlets figur, gav følgende resultat:

Opdatering den 29 dec. Jeg har fået lavet en spejlcelle til 12 tommers spejlet der passer i bagstykket på min 16" tubus. Som nogen vil bemærke har jeg lavet en simpel 3 punkts celle, idet en beregning med PLOP viser en maksimal deformation RMS på 3,52*10-6 mm. Til sammenligning gav en tre-punkts celle på mit forholdsvise tynde (det er 25 mm tykt)10 tommers spejl en fejl RMS på 4,78*10-6 mm, altså 35% større fejl. Og der er altså intet at se. Det skal også bemærkes at en fejl i overfladen på 3,91*10-6 mm RMS svarer til en fejl på 1/128 bølgelængde og vil sænke Strehl ratio fra 1 til 0,9904.

Læs mere på denne side: http://www.atmsite.org/contrib/Holm/Plop_optimized_cells/

Her er et billede af 12 tommeren på cellen. Bemærk de 12 kantstøtninger for at undgå astigmatisme. Spejlet kan roteres, men ligger fast når man ryster cellen.

Endnu et billede af spejlet i cellen.

Bemærk de tre stilleskruer efter TOC princippet. De tre skruer kører inde i et rør, som har en stigning på 1mm /omg. Det er tre nippelrør til lampefatninger, som har 10 mm fingevind. Den ene af de tre stilleskruer fik jeg desværre monteret med en 70 mm lang 6 mm skrue. De to andre er 80 mm. Men alle tre kommer da igennem og kan fikseres med en 6 mm møtrik.

Opdatering den 29/12 2006.

Endeligt fik jeg monteret 12 tommer spejlet i tubus til 16 tommer spejlet. Og mirakuløst nok, klarede det op samme dag! Man har da lov til at være heldig. Her ses min montage opstilling af spejlet i 16 tommeren. På grund af den store vægt, kan jeg lige så fint glide spejlet op langs stængerne, til cellen passer med montagehullerne.

Her ses spejlet placeret på stængerne. Det kan så glides op under kikkerten, hvorefter den højre side af stængerne løftes et trin på stigen, således skruerne kan nå.

Et kig ind i okularudtrækket da spejlene var næsten kollimerede.

Et kig på okularenden af tubus. Søgeren er et 80 mm objektiv med 500 mm brændvidde. Der bruges et 40 mm okular med trådkors. Det er ganske lysstærkt og tegner behageligt skarpt. Guideteleskopet er en 152 mm akromatisk refraktor fra Astro i Ålborg. Det er et F8 objektiv, altså med 1200 mm brændvidde. Linsen er overordentligt skarpttegnende, men der er den medfødte farvefejl. Objektivet er usædvanligt godt, der er ikke tegn af sfærisk abberation eller astigmatisme. Med et 5 mm Nagler okular er Saturn et pragtfuldt syn i refraktoren. Jeg vil tro at den lyssamlende evne svarer nogenlunde til en 8" SCT. Vi har tidligere uden problemer observeret slørtågen med denne refraktor. Okularudtrækket er en hjemmekonstrueret type, af Crayford design. Den indvendige diameter af okularudtrækket er 65 mm for at kunne akkomodere en coma-korrektor. Udtrækket er meget robust.

Her ses mit "piggy-back" teleskop. Det er en 10" F5 Newton, som jeg valgte at bygge da jeg konstaterede at 16" spejlet ikke levede op til mine forventninger. Det er planen at den skal pilles af og erstattes med en mere vidvinklet astrograf. Jeg har et spejlsæt til en 6" F5, med tilhørende coma-korrektor. En brændvidde på 750 mm vil passe fint med et hovedteleskop på 2000 mm brændvidde.

Og hvordan er 12 tommer spejlet så? Generelt er jeg meget tilfreds med optikken. det intrafocale og extrafocale billede er næsten ens. Der kan dog erkendes en lille forskel i billederne, hvilket blot understreger hvor følsom stjernetesten er. Jeg prøvede forskellige okularer, og et 7 mm Nagler (275X) danner et pragtfuldt billede. Jeg observerede også med et 5 mm Nagler (386X) og også her var stjernernes afbildning udemærket. En ren overdrivelse med 2,8X Barlow og 7 mm (ca 800X) kunne anvendes, men blæsten gjorde billedet meget uroligt. To problemer blev dog erkendt. Spejlcellen introducerer astigmatisme. Dette kunne ses fra et 7 mm okular og opefter i forstørrelse, altså ikke ret meget. Dette gjorde at jeg tog spejlcellen ud af tubus igen og prøvede med foucault testeren mens spejlet var i cellen. Og det var helt tydeligt at det er cellen der klemmer spejlet. Det må jeg så have forbedret inden jeg prøver igen. Et andet problem jeg fandt var manglende focuslængde. Jeg mangler simpelthen ca. 20 mm i at kunne nå focus med SXV-H9 kameraet. Dette klares ved at "forhøje" spejlcellen. Alt i alt dog et fremragende resultat med det første forsøg med mit hjemmelavede 12 tommers spejl.

Og hvordan tegner spejlet så på månen? http://www.egeskovobs.dk/moon_12tommer.htm/

Retur til forsiden