Spiegel 2 - Die Revanche

• im Internet hatte sich eine rege Szene gebildet, wo Leute enthusiastisch beschreiben, wie schnell man auch große Spiegel schleifen und auspolieren kann, manche schafften in endlicher Zeit Spiegel mit 60 cm Durchmesser, und es gibt sogar noch ehrgeizigere Projekte.
• Ich wollte doch nicht mehr bis zur Rente warten, denn das Renten-Eintrittsalter rückte in immer weitere Ferne, je länger ich arbeitet. Es lief gerade Ende 2003 die Diskussion um Rente mit 70 statt mit 65. Und mit einem Alter von 38 Jahren erschien mir das dann doch zu lang.

Tagebuch

Von meinem ersten Schleif-Abenteuer hatte ich noch das Werkzeug, einen 6 Zoll Duran-Glaskörper mit einem ordentlichen konvexen Hügel mit Pfeilhöhe 3.4 mm übrig. Dieses Teil wollte ich zu meinem neuen Parabol-Konkav-Spiegel machen. Der Rohling ist in der Mitte etwas glänzender, weil ich mit der Flex erfolglos versuchte, den Hügel abzutragen, aber ohne Diamant-Scheibe wird das nur heiß, und droht den Spiegel zu zerreissen.

Zuerst liess ich mir von einem netten Arbeitskollegen mit den konvexen Hügel mit einem Diamant-Schleifer wegrubbeln. Er nahm mir sogar den Grobschliff ab, und fräste einen Radius von 2400 mm rein. Mit einer Zustellung von fast 6 Millimetern wär ich mit händischem Grobschleifen mittels Karbo-Pulver verzweifelt. Der Spiegel wurde dabei so glatt, da hätte man gleich mit 600er Karbo weitermachen können, wenn ich nicht noch das Werkzeug anpassen hätte müssen. Nun besaß er eine Pfeilhöhe von 1.17 mm sowie eine Fase von 2 mm Länge auf beiden Seiten.

Sphärometer

Ich möchte das Sphärometer (Mikrometer-Meßuhr ersteigert, Sphärometer-Ring vorerst ausgeliehen) nicht missen. Mit dem Teil kann man sehr viel schneller als mit der Taschenlampen-Methode erkennen, was verschiedene Strichführungen verursachen. Mit einem Sphärometer-Ring von 50 mm Durchmesser kommt man auf ca. 1-3 Mikrometer-Pfeilhöhen-Änderung pro Minute Grob-Schliff. Wenn ich nur zentrale Striche machte, passierte gar nix, bei Strichen mit Überhang hingegen änderte sich die Krümmung sehr schnell. MOT (Mirror On Top) liess die Krümmung schnell anwachsen, von 2400 auf 2080 mm reduzierte sich mein Krümmungsradius, obwohl ich noch versuchte, mit TOT (Tool On Top) dies wieder auszubügeln. Und erst wenn auf allen Zonen des Spiegels die gleiche Krümmung herrschte, wußte ich, daß der Übergang zum nächst feineren Korn sinnvoll war.

Herstellung des Schleif-Werkzeuges aus Gips und Fliesen

Mit dem ersten Spiegel fing ich mir einen gigantischen Muschelbruch von 5 cm ein, weil ich als Werkzeug einen Glasrohling verwendete. Machmal saugten sich die Scheiben beim feineren Karbo so fest, daß ich diese mit Gewalt trennen musste, und das gab böse Muschelbrüche. Daher wollte ich dieses Projekt mit Fliesen-Werkzeug machen, da die Rillen das Zusammenkleben verhindern. Außerdem wollte ich Erfahrung mit Gips und Fliesen sammeln in Hinblick auf größere Projekte.

Unser Zahnarzt gab mir Zahnarzt-Gips Klasse 3, er kann mir aber auch Gips der Klasse 4 besorgen. Ich umwickelte den vorgefrästen Spiegel mit dünner Frischhaltefolie, klebte darum einen Ring aus Klebeband, und goß den Gips in diese Form. Ich ließ ihn dann einige Tage im warmen Heizungskeller trocknen. Im Traunreuter Baywa bekam ich eine Feinsteinzeug-Fliese geschenkt, welche ich mit Fliesenschneider in quadratische Stücke zerschnitt. Im Nachhinein erwies sich die Fliese als optimal, denn sie hat nie gekrümelt. Am 19.12.2003 beklebte ich mit R&G Epoxid-Harz das Gipswerkzeug leicht asymmetrisch mit den Fliesen. Das Werkzeug strich ich an den übrigen Stellen mit dem Harz zur Versiegelung. Das Harz wollte aber gar nicht trocknen, so packte ich das Teil und legte es über Nacht bei 170 Grad Glut in den Kachelofen zum Backen. Jetzt hielten die Fliesen.

Anpassen des Schleif-Werkzeuges mit Karbo 80 am 20-21 Dez 2003

Nach dem Fräsen zeigte das Sphärometer bei 50 mm Ringdurchmesser eine Pfeilhöhe von 127 Mikrometern, was ungefähr einen Krümmungsradius von 2400 mm bedeutete, denn ich wollte f/8 erreichen.

20.Dez: Mit Karbo 80 schliff ich sitzend erst einige Minuten Tool On Top (TOT), und dann fast eine Stunde MOT (Mirror On Top). Dadurch entstand schon eine deutlich stärkere Krümmung von 145 Mikrometern ! Eine Krümmungs-Erhöhung von 1 Mikrometer bedeutet ungefähr 8 mm kürzere Brennweite.

20.Dez: Um die Krümmung zu verflachen, schliff ich nun eine Stunde TOT. Die ersten 15 Minuten machte ich ganze mittige Striche, konnte aber mit dem Sphärometer keinen Effekt feststellen. Erst als ich die restlichen 45 Minuten mit seitlichen Überhang schliff, kam ich wieder auf eine Krümmung von 140 Mikrometern runter, innen war Krümmung 5-10 Mikrometer tiefer als am Rand. Das entspricht einer Brennweite von 1116 mm. Das Werkzeug sah nun angepaßt aus.

21.Dez: Zuletzt schliff ich noch 45 Minuten zentrale 1/3-Striche MOT, Krümmungs-Schwankungen von 5 Mikrometern über gesamte Fläche nachweisbar. Aber Eddingkreuz verschwindet gleichmäßig, und so war ich nach 2 Stunden und 45 Minuten mit Karbo 80 durch. Eigentlich hätte ich auch kürzer arbeiten können, doch ich habe versucht, Krümmungen überall gleich hinzubekommen. Im Grunde hätte ich mir Karbo 80 wohl ganz sparen können, denn Karbo180 haut auch noch ganz schön rein.

Schleifen mit Karbo 180 am 22.Dez 2003

Abwechselnd schliff ich nun MOT und TOT, um Krümmung nicht weiter zu vertiefen und der Sphäre anzunähern. Die Tabelle zeigt die Krümmungs-Messungen jeweils nach den Schleifzeiten.

Nach insgesamt 90 Minuten 180er ausgeschliffen, Krümmung in Mittte 142, am Rand 145 Mikrometer. Fast alles Schleifpulver verbraucht. Entgegen Warnung arbeitete ich Fase auf 2 mm nach und fing mir dabei Muschelbrüche von 1-2 mm ein.

Feinschliff mit 320 Karbo 23.Dez 2003

Mikrogrit 15 u am 24-26.Dez 2003

Mikrogrit 9 u am 27-29.Dez 2003

Polieren mit Papier 30. Dez 2003

Foucault + Ronchi - Tester

Polieren mit Pechhaut

In meinem Keller hat es im Schnitt nur 14 Grad, und das Gugolz-Polierpech 64 ist angeblich für 21 Grad ausgelegt. Daher besorgte ich mir bei einem Imker in Inzell Bienenwachs, außerdem noch Terpentin-Ersatz zum Herabsetzen der Pechhärte. Nach einer Zugabe von einem kleinen Schuß Terpentin, und genausoviel Bienenwachs wie Polierpech (viel zu viel Bienenwachs) wurde Polierpech doch zu weich. Leider stank trotz geschlossener Tür das gesamte Haus, Terpentin schütt ich da nicht mehr dazu ! Sylvester 2003 machte ich den ersten Guß mit Pech auf Gipswerkzeug Nummer 2 (statt mit Blei), löste das aber Neujahr 2004 wieder ab, indem ich es im Eisfach abkühlte. Ging ganz leicht ab. Für den zweiten Guß nahm ich weniger Bienenwachs, laut Raphael max. 150g auf 500g Pech.

Zunächst versuchte ich, mit einer Säge Rillen in die Pechhaut zu sägen, doch das gab nur lauter Splitter, so machte ich es mit dem Lötkolben in einem Raum, wo es ruhig auch mal etwas stinken darf. Die überstehenden Wülste scherte ich mit einer Hackebeil-Klinge ab. Danach wurde ordentlich warmgepresst, nachdem ich die Pechhaut unter heisses Wasser hielt. Als Gewicht kam ein Eimer heisses Wasser auf den Spiegel, welcher Pechhaut pressen sollte. Somit sollte sich Pechhaut auch noch über Stunden hinweig etwas bewegen können.

1. Januar 2004: Schon nach 15 Minuten glänzt der Rand. Nach 22 Minuten Pechhaut-Polieren, davon 4 Minuten TOT, zeigte jetzt auch der Rand ähnlichen Glanz wie der Innenbereich. Sieht auch ganz gut aus. Das Dreifachbild der Spiegel-Grenze kommt durch das Ronchi-Gitter, welches mit 13 Linien pro Millimeter Beugungs-Effekte verursacht.

2. Januar 2004: Anfangs lief Spiegel sehr ruppig, habe daraufhin Rand mit Messer getrimmt, damit Pechhaut etwas kleiner als Spiegel wird, läuft jetzt besser. Nach insgesamt 72 Minuten Polieren auf Pech, das meiste MOT, nur 9 Minuten TOT, sind Ronchi-Linien immer noch schön gerade. Mit kleinerer Lochblende (unter Mikroskop selektiert) wird Ronchi-Bild jetzt deutlicher. Da Spiegel unterhalb Fenster, erkennt man auch deutlich Luft-Turbulenzen, die Ronchi-Linien wabern umher. Ronchi-Bild wahrscheinlich unwissentlich extrafokal.

3. Januar 2004: Weitere 15 Min MOT, 16 Min MOT, 2 Min TOT, Summe jetzt 120 Minuten Polieren auf Pech

4. Januar 2004: Laut Ronchi und Foucault nicht mehr sphärisch. Weitere 15 Min TOT, 30 Min TOT, 30 Min TOT (jetzt mit etwas dickerem Ceroxyd 1/3 Strich, läuft wie auf Kleber ganz gut), Summe jetzt 195 Minuten Polieren auf Pech. Ab Jetzt kommt Werkzeug über Nacht in saubere Tüte, wird vor Benutzung unter heisses Wasser gehalten und warm gepresst.

5. Januar 2004: 10 Min MOT (samtweich durch Warmpressen und dickes Ceroxyd), 5 Min TOT (Kante scheint in Foucault abgesunken), Summe jetzt 210 Minuten. Die Bilder zeigen innen immer noch ein Loch, aussen abgesunken.

15 Min MOT 1/3 Strich, 15 Min TOT W-Förmig 1/3-Strich mit 1/6 Überhang, 8 Min MOT, danach innersten Bereich mit Papier gepresst, um innen weniger auszuhöhlen, war aber wegen zu kleiner Fläche wirkungslos. Dann 12 Min TOT, Summe jetzt 260 Minuten. Loch ist immer noch da. Krümmung zu R=2060 mm bestimmt bei Durchmesser 156 mm und Rohlings-Dicke 20 mm.

6. Januar 2004: Laser-Reflex schon kaum sichtbar, Bilder zeigen nun zentrales Loch, abgesunkene Kante. Werde weiterhin mit TOT versuchen, das Loch auszubügeln. 30 Min TOT mit 1/3 Strich und 1/4 W-Überhang, mehr Druck auf Rand. Doch die folgenden Bilder zeigen immer noch Loch. Ab jetzt hab ich gröberes Strichgitter mit 5 Strichen statt 13 Strichen pro mm, ist leichter aufzunehmen.

Nach Buch-Lektüre (Astro-Optik von Kurt Wenske) kam die Erkenntnis, daß keine geänderte Strichführung hilft, man muß den Polierer verändern ! Jetzt Kreis mit 6 cm Durchmesser aus Transparent-Papier geschnitten, und warmgepresst TOT. Polierer-Kante noch schräg geschnitzt, damit Kante weniger vertieft wird. Nach nur 10 Min TOT sieht es jetzt viel besser aus. Aus zentralem tiefen Loch wurde sogar ein breiter flacher Hügel. Summe 300 Minuten Polieren.

Jetzt kann man mit dem Beinahe-Kugelspiegel schon ganz neckische Effekte wie Luft-Turbulenzen oder Erwärmung des Glases durch Finger beobachten.

Dies war die erste erfolgreiche Retouche, jetzt werde ich mit warmgepressten Werkzeug versuchen, die Kugelform weiter anzunähern.

10.Jan 2004: Je länger ich werkelte, desto mehr sank mir die Kante ab, ein allgemein gefürchtetes Phänomen. Da war es trotz über 6 Stunden Polierens ökonomischer, zum Feinschliff mit 5 u Microgritt zurückzukehren und alles auf einheitliche Sphäre runterzubringen. Da ich auch 1 u Pulver hatte, probierte ich dies auch aus, damit glänzt Spiegel sogar ein wenig. Aber beim Polieren war auch prompt ein fetter Kratzer zu sehen, mit 1 u muß man halt umzugehen wissen.

11.Jan 2004: Polieren zeigt wieder schöne Sphäre. Die ersten Tests nach 20 Minuten sahen zwar verheerend aus, das lag aber daran, dass Rand noch nicht auspoliert war, und deshalb schien eine Erhöhung am Rand zu sein. Einfach ignorieren, und weitermachen.

12. - 17. Januar 2004 noch dokumentieren ...:

18. Januar 2004: Da die Kante abgesunken war, und ich diese nicht mehr "geradebiegen" konnte, entschloss ich mich, zum Feinschliff mit 5 Mikrometer Microgritt rund eine halbe Stunde zurückzukehren, um wieder eine schöne Sphäre einzuarbeiten. Danach 5 Stunden Polieren, dann war das Teil auspoliert und einigermassen sphärisch. Hab dann wenige Minuten versucht, in Richtung Parabel zu gehen. Doch es ist gar nicht so einfach, zu messen, wie gross der Brennweiten-Unterschied ist. Hier sind einmal eine Ronchi und eine Foucault-Darstellung. Bei 156 mm Durchmesser und Krümmungsradius 2060 mm sollte ich eine Parabel erhalten, wo der innere Schnittpunkt 2.5 mm näher ist als der äussere. Doch messtechnisch hab noch Probleme, dies nachzuvollziehen.

Fertigstellung noch dokumentieren ...:

8. Februar 2004:Jetzt ist der Spiegel fertig, mit dem Nagelbrett markierte ich meine drei Messzonen, um den Schatten-Donut zu prüfen, ob er an der richtigen Stelle liegt, wie es sich für eine Parabel gehört. Man beachte das Glimmen an den Nägeln, das wohl durch Licht-Beuguns-Effekte entsteht.

Bedampfen des Spiegels

Ich durfte sogar beim Bedampfen mit zusehen, hierzu musste ich in einen speziellen Anzug schlüfen, um in den Reinraum eintreten zu dürfen. Der Spiegel wurde im Vakuum mit mehreren Schichten bedampft. Dies ist alles nur mit viel Aufwand und sehr teurem Gerät möglich. Ich war beeindruckt.

Interferogramm-Messungen

Der Raphael Bughiel hat gerade sein Laser-Interferometer fertig gestellt, und meinen Spiegel freundlicherweise damit analysiert. Hier sind einige der Bilder.

Interferogramm-Auswertung

Eines der vorigen Bilder diente als Grundlage der folgenden Analyse. Der Messaufbau ist noch nicht ganz symmetrisch gewesen, d.h. der Spiegel wurde von mir nicht genau senkrecht fotografiert, das hat sicher auch Einfluss auf die Auswertung.

Tubus-Bau

Anhand eines historischen Beispiels aus dem deutschen Museum, und weil ich grad passende Sperrholz-Abfälle hatte, entschied ich mich für einen acht-eckigen Tubus.

First Light 5. März 2004

Der Tubus ist zwar noch nicht ganz fertig, aber den Mond (rechts oben im Bild) konnte man schon ganz gut damit beobachten. Die Schrauben, mit denen ich die Spiegelzelle am Tubus befestigte, verklebten dann noch mit dem noch nicht ganz trockenen schwarzen Schultafel-Lack, so dass ich die Spiegelzelle nicht mehr abnehmen konnte. Es gelang mir gerade noch, den Spiegel aus der Spiegelzelle zu bergen, um dann mit der Flex die Schrauben zu durchtrennen, damit ich die Spiegelzelle wieder herausnehmen konnte.

Teleskop-Treff AIC-Chat Winklmoos-Alm

Eine Nacht vor dem Besuch des ersten Teleskop-Treffs auf der Winklmoos-Alm des Vereins AIC. siehe www.astronomie-im-chiemgau.de, entschloss ich mich, den Tubus noch aussen zu streichen, und ein halbiertes Fernglas als Sucher anzubringen. Zur besseren Entlüftung des Tubus brachte ich beim Spiegel (im Bild rechts) noch mehrere Lüftungs-Lächer an, seitdem ist das Gerät praktisch sofort einsatzbereit, da die Luft zum Temperatur-Ausgleich direkt am Spiegel von unten nach oben durchziehen kann. Später baue ich vielleicht noch eine Schiebeklappe darüber, wenn der Ausgleich beendet ist. Die Fangspiegel-Halterung hat noch einige Justier-Probleme, welche ich überarbeiten muss.

Erste Bilder

Mangels Nachführung kann ich leider keine dunkleren Objekte fotografieren, das Teil ist aber auch nicht für die Fotografie gedacht gewesen. Dennoch hier einige Bilder, gewonnen mit der Canon EOS300D, für die ich einen Adapter bastelte, der Chip der Kamera wird direkt dem Fokalbild des Spiegels, lediglich mit dem Fangspiegel umgelenkt, ausgesetzt. Brennweite ist 1030 mm, die Chipgröße 24x16 mm. Unter anderem sieht man das Gipfelkreuz des Falkenstein, da könnte man aus ca. 2-3 km Entfernung Leute erkennen, und den Polarstern, da macht auch 30 s Belichtung ohne Nachführung nicht viel aus.