Beschreibung Bath-I-Meter

  • Auf Anregung von Wolfgang möchte ich, hier im Forum, meine Erfahrungen im Aufbau eines Interferometers nach K.L.Bath schildern. Ich hoffe ich kann damit andere ATM’s ermuntern dieses nützliche Werkzeug zu verwenden.
    Eine erste Beschreibung dazu fand ich `98 in dem Buch „Advanced Telescope Making Techniques", Volume 1 Optics, von Allan Mackintosh. Der darin beschriebene Aufbau ist mit einfachsten Mitteln zu realisieren. Hat man einen Laserpointer, dann benötigt man dazu lediglich noch zwei Porroprismen aus einem ausgedienten Feldstecher, eine kleine Bikonvexlinse (meine war aus einem Billigokular) und einen kleinen Oberflächenspiegel oder einem dritten Prisma. Für den Aufbau verwendete ich noch Karton und Knetmasse zum Halten der kleinen Linse.
    Die Prismen verkittete ich mit Salatöl (Marke ist egal). Sie sind dann noch beweglich, so dass die gegenüberliegenden Seiten parallel ausgerichtet werden können. Als Testobjekt verwendete ich den Spiegel eines 4,5“ Newtons. Der Kontrast des I-Meters war zwar noch lausig, aber man konnte deutlich erkennen, dass der Newtonspiegel nicht etwa parabolisch, sondern eine fast perfekte Sphäre war.
    Jahre später, nachdem ich meinen ersten Newtonspiegel (8“ f/6) geschliffen hatte, griff ich das I-Meter wieder auf und setzte die Teile in einen stabilen Aufbau aus Sperrholzplatten, die verstellbar auf Gewindestangen sitzen.
    Da die ölgekitteten Porroprismen den Laserstrahl aber sehr unterschiedlich teilen, ersetzte ich den Strahlenteiler gegen einen neuen, den ich mir für einpaar Euro im eBay besorgte. Allerdings war das einzig positive an dem Teiler, das er den Laser in zwei gleichhelle Bündel spaltet. Die Wellenfront wurde aber derart gestört, dass eine Messung damit unmöglich ist. So verschwand der Aufbau erstmal wieder im Schrank und wartete auf bessere Zeiten.
    Mittlerweilen bin ich dabei meinen zweiten Spiegel zu parabolisieren (18“ F/5). Da ich dabei Zonenfehler und Astigmatismus, die im Foucaulttest nur schwer festzustellen sind, vermeiden möchte, kramte ich das I-Meter wieder heraus. Schrittweise verbesserte ich den Aufbau. Es stellte sich aber schnell heraus, das die Crux dabei der Strahlenteiler darstellt. So fragte ich Wolfgang Rohr nach einer Bezugsquelle für geeignete Teiler (http://www.b-halle.de/Deutsch/…n/Strahlteilerwuerfel.htm und http://www.surplusshed.com/pages/item/l2046d.html – schlechtere Qualität!)
    Da Präzisionsoptik nun mal ihren Preis hat und ich nicht noch mal Geld für einen schlechten Teiler ausgeben wollte, entschied ich mich für einen Teiler von der B. Halle Nachfl. GmbH. Der Teiler hat die Bezeichnung TWK 20 und ist für einen Bereich von 400 – 700 nm gedacht.


    Nachfolgend möchte ich auf meine Erfahrungen bei der schrittweisen Verbesserung des I-Meters näher eingehen:



    [IMG:http://people.freenet.de/SR_klettern/Bilder/IMeter.jpg]


    Als Lichtquelle verwende ich eine 5 mW Laserdiode mit einer Wellenlänge von 650 nm (Vorsicht der Stahl kann bereits zu Augenschäden führen!). Sie ist in einem Kugelgelenk gefasst, dass sie parallel zur Unterlage ausgerichtet werden kann. Der Halter des Gelenks kann dazu noch seitlich verschoben werden.



    [IMG:http://people.freenet.de/SR_klettern/Bilder/Laser.jpg]



    Der Strahlenteiler sitzt auf einem Halter (war ursprünglich für die Porros gedacht), der drehbar gelagert ist und in der Höhe verschoben werden kann. Zudem kann man den Teiler noch kippen.



    [IMG:http://people.freenet.de/SR_klettern/Bilder/Teiler.jpg]


    Die Linse ist in einem Alublech gefasst ( die drei Körnerschläge sichern die Linse, dabei muss man nur Obacht geben, dass man sie nicht verspannt!), das ebenfalls senkrecht zur Achse verschoben werden kann.



    [IMG:http://people.freenet.de/SR_klettern/Bilder/Linse.jpg]



    Das Interferogramm wird über einen kleinen Spiegel auf einen Schirm aus Transparentpapier projiziert, von dem es dann abfotographiert werden kann.


    Bei den ersten Tests zeigten sich dann einige Reflexe und Interferenzerscheinungen, die sich aber mit ein paar Tricks beseitigen lassen:


    Durch das Schrägstellen des Teilers kann man schon die meisten Reflexe, die das Bild stören einfach zur Seite schieben. Auch bemerkte ich, dass sich auch das Bild ändert, wenn man die Linse in den Strahlenbündeln vertauscht.


    Dann störte da noch ein senkrechtes Streifenmuster in dem von der Linse aufgefächertem Strahl. Scheinbar entstand das Muster durch einen geringen Keilfehler im Strahlenteiler, den mit einer 180 Grad-Drehung des selbigen war es verschwunden.


    Bringt man dann noch ein lineares Polarisationsfilter vor dem Schirm in den Strahl, dann kann man den Kontrast auf ein Optimum einstellen.


    Das I-Gramm läst sich direkt mit der Kamera aufnehmen, bei der Spiegelreflex entfernt man einfach das Objektiv. Bei meiner Digitalkamera setzte ich einfach ein Okular vor das Objektiv, wobei die Augenlinse zum Objektiv weist.


    So – viel Spaß beim Ausprobieren, wünscht


    Stefan

  • Hallo Stefan,
     
    das ist erst einmal höchst beachtlich, wie Du Dir Deinen Bath-Interferometer zusammengebaut hast. Und auch Deinen Bericht finde ich sehr bemerkenswert. Nun wirst Du erst einmal das Problem haben, wie die Interferogramme zu deuten sind. Aber auch da habe ich vor langer Zeit bereits typisierte Interferogramme ins Forum gestellt.
     
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=4267 kleine Typologie
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=4382 von Lutz Bath
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=4269 Aufbau Bath-IM
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=5231 AtmosFringe
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=5607&highlight=W%FCrzburg Würzburg
     
    Daß Du damit erst einmal am Anfang stehst, wirst Du selber wissen. Bei mir sind auch ca. 15 Jahre vergangen, in denen ich alle Feinheiten ausprobiert habe, mit denen sich heute noch mancher von den Epigonen herumschlägt. Nun ein paar Randbemerkungen ganz allgemein:
     
    - Die Wahl der richtigen Lichtquelle und deren Kollimations-Linse muß beachtet werden.
     
    - Die Bikonvex- oder Bikonkav-Linse sollte nicht zu dick sein (2 mm) , max. 5 mm im Durchmesser und ca. 7-9 mm Fokus.
     
    - das Parallel-Bündel sollte die Bikonvex-Linse ziemlich ausleuchten, damit ein Lichtkegel von ca. f/3 herauskommt, der größer sein muß, wie der Lichtkegel der zu prüfenden Optik.
     
    - Sowohl der Cube wie die Einzellinse sollte verschiebbar sein. Die Höhenverstellung kann man auch über die Lichtquelle regeln. Eine Verkippung von Cube und Einzellinse ist nicht unbedingt notwendig.
     
    - gegen die inneren Reflexe des Cube kann man mit Blenden vorgehen.
    - das entstehende Interferogramm läßt sich sehr einfach über die verspiegelte Hypothenuse eines Prismas auslenken.
     
    Auch zur Justage dieses IMeters gibt es einen Link
     
    http://rohr.aiax.de/HP/interf.htm
     
    Abschließend sehr viel Forscher-geist mit Deinem neuen Spielzeug. Es bleibt spannend. Und laß Dir von einigen kein X für ein V vormachen.

  • Hallo Stefan,


    ein schöner Interferometer ist dir da gelungen. Hast du denn schon Ergebnisse von einem Spiegel? Auf ASTROTREFF findest du sehr viele Berichte zu diesem Testgerät. Besuche uns dort einfach einmal.


    Alois

  • Hallo Alois,


    klar hab ich Interferogramme von einem Spiegel. Den Aufbau hab ich zwischenzeitlich etwas massiver in Alu gebaut, die Anordnung der Komponenten ist aber gleich geblieben. Die Aufnahmen mache ich mit meiner Digitalkamera von dem Transparentpapierschirm (ist nicht ideal, aber geht so). Das Bild ist von meinem 18“-Projekt, einem Newtonspiegel mit f/5. Der Spiegel ist derzeit noch in Arbeit und daher unverspiegelt. Von der Aufnahme selbst hab ich nur die Datenmenge reduziert, aber keine Kontraststeigerung gemacht.
    Wer die Aufnahme mal auswerten will, wird eine nicht zu vernachlässigenden Astigmatismus feststellen. Der kommt von der Spiegellagerung auf dem Teststand. Ich versuche das Problem derzeit in den Griff zu bekommen, indem ich die optische Achse des Testaufbaus schräg stelle, sodass der Spiegel definiert auf der Rückseite unterstützt wird (18-Punktlagerung).
    Mal sehen was dabei heraus kommt. Über Erfahrungen in der Richtung bin ich natürlich dankbar.


    Grüße
    Stefan
    [IMG:http://people.freenet.de/SR_klettern/Bilder/IGramm.jpg]

  • Hallo Stefan,
     
    ein paar Anregungen wieder von meiner Seite:
     
    Bei Deinem f/5 Spiegel sollte ein ähnliches Streifenbild herauskommen, wie bei diesem Spiegel 359/1752 (R=3505)
    Für die Auswertung wäre wichtig, die Streifen so zu legen, wie Du sie hier siehst, also Rand-Mitte-Rand auf einer
    mittleren Linie. Weiterhin ganz wichtig ist der "scharfe" Rand. Abhängig davon variiert sich nämlich der Strehl bis
    zu 10%. Das Interferogramm sollte sehr kontrastreich sein. Das kriegt man u.a. mit einem Polarisations-Filter hin,
    wobei es da zwei Typen gibt, und selbst da noch unterschiedliche Qualitäten.
     
    [IMG:http://rohr.aiax.de/Ries-ics-1.jpg]
     
    Eine ganz wichtige Prüfung ist die auf Rotations-Symmetrie. Am besten so. Damit wäre der Astigmatismus völlig
    ausgeschlossen, bei dem man unterscheiden muß, ob er zum Spiegel gehört, dann dreht er sich mit, oder zum
    Testaufbau, dann bleibt er stehen.
     
    [IMG:http://rohr.aiax.de/Ries-ics-2.jpg]
     
    Und hier das Datenblatt, entstanden im RoC (Radius of Curvature) Mit AtmosFringe kann man das auf einen Nulltest
    umrechnen. Je exakter das Interferogramm, umso sicherer die Testergebnisse.
     
    [IMG:http://rohr.aiax.de/Ries-ics-3.jpg]

  • Hallo Stefan,


    "Den Aufbau hab ich zwischenzeitlich etwas massiver in Alu gebaut." Das würde mich interessieren, wie dein Aufbau jetzt ausschaut.
    "aber keine Kontraststeigerung gemacht." die ist nicht unbedingt erforderlich.
    "Wer die Aufnahme mal auswerten will, wird eine nicht zu vernachlässigenden Astigmatismus feststellen. Der kommt von der Spiegellagerung auf dem Teststand. Ich versuche das Problem derzeit in den Griff zu bekommen, indem ich die optische Achse des Testaufbaus schräg stelle, sodass der Spiegel definiert auf der Rückseite unterstützt wird (18-Punktlagerung)." Wie groß ist denn der Winkel, mit dem du die Achse schräg stellst? Verschwindet denn dann der Knickastigmatismus? Hast du Bilder von deinem Testaufbau und Interferogramme dazu?