Добро пожаловать на наш астрономический форум! Здесь вы сможете получить толковые ответы на свои вопросы по любительской астрономии основанные на опыте и знаниях, а не на догадках, мифах и чтении Интернета по диагонали. Если вы решили присоединиться к нам - придерживайтесь и Вы в своих ответах этих правил.

Интерферометр

Обсуждение всего что сделано своими руками, модернизация оборудования, телескопостроение и т.д.
Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Интерферометр

Сообщение Skyangel » 12 авг 2018, 20:58

Задумал тут интерферометр сделать. В наличии - лазер ЛГН303, столик с микроподвижками, светоделительный кубик 30х30х30 мм, микрообъектив, контрольная сфера (в качестве ее выступает пробное стекло. но есть еще заготовки из ситалла для изготовления контрольной сферы). Кубик в сборе с микрообъективом. Процесс не быстрый. Постараюсь, по возможности, держать в курсе процесса..
Вложения
интерферометр.jpg
столик.jpg

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 12 авг 2018, 22:07

Обычно начинают с оптической схемы и расчетных параметров...

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 12 авг 2018, 22:17

Само собой )

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 12 авг 2018, 22:52

Тоже задумывался об интерферометре, но не хватает знаний.

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 18 авг 2018, 10:40

Отснял интерферограмму эталонной сферы. Диаметр полный - 70 мм. Рабочий диаметр будет 50 - 60 мм.
Вложения
44_5.doc
Отчет
(86 КБ) 9 скачиваний
44_5.jpg
Интерферограмма
44_5.jpg (48.35 КБ) 1081 просмотр

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 18 авг 2018, 20:19

Мне бы дойти до Ваших высот!

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 19 авг 2018, 13:00

Юстировочные приспособления: https://ru.aliexpress.com/store/1139072 ... 932fhnlPSJ

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 19 авг 2018, 15:48

Спасибо, посмотрел. Ничего стоящего не нашел ;)

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 31 авг 2018, 18:15

Могли бы Вы описать задуманную конструкцию, по каким осям юстировка элементов, небходимая точность подвижек?

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 31 авг 2018, 22:02

Все будет.. Чуть позже.
Из новостей.. Эталон покрыт. Жду еще одного. Для контроля неалюминированных зеркал.
Вложения
сфера контрольная.jpg

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 31 авг 2018, 22:12

Схема примерно такая:
Вложения
схема.jpg

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 31 авг 2018, 23:05

Хорошая схема для контроля вогнутых сфер.

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 01 сен 2018, 07:40

А параболические зерала возможно будет контролировать?

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 01 сен 2018, 09:09

в представленной схеме? - нет
будут те-же проблемы, что и с методом Фуко из центра кривизны

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 01 сен 2018, 13:15

Нужен корректор волнового фронта для каждого параболического зеркала?
Возможен ли уверенный контроль поверхности параболического зеркала интерферометром Баса, с точностью лямбда/4 в любительских условиях? Это будет точнее чем методом Фуко из центра кривизны?

Аватара пользователя
Skyangel
Сообщения: 129
Зарегистрирован: 14 ноя 2009, 10:27

Re: Интерферометр

Сообщение Skyangel » 01 сен 2018, 21:28

lx75 писал(а):
01 сен 2018, 13:15
Нужен корректор волнового фронта для каждого параболического зеркала?
....
Нужна плоскость контрольная.. Л/4 возможно контролировать..

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 02 сен 2018, 09:04

То есть схема (с корректором или плоскостью) будет сильно отличаться от приведенной выше...

Аватара пользователя
Gleb1964
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 30 янв 2016, 01:11
Откуда: Стокгольм

Re: Интерферометр

Сообщение Gleb1964 » 07 сен 2018, 11:35

lx75 писал(а):
01 сен 2018, 07:40
А параболические зерала возможно будет контролировать?
можно, с помощью соответствующего программного обеспечения.
Интерферометр дает разность между волновыми фронтами от сферического эталона и от контролируемого зеркала. Обсчитывая интерферограмму, программа получает этот разностный волновой фронт. Далее, для получения формы контролируемой поверхности, это просто вопрос интерпретации волнового фронта в зависимости от схемы измерения.
Эсли это контроль из центра кривизны, то волновой фронт можно преобразовать вычитая из него "исскуственный ноль" - расчетную величину сферической аберрации, соответствующей данной конфигурации. Для этого надо знать целевую величину асферики (conic-константу, связанную с эксцентриситетом), длину волны, радиус кривизны и диаметр зеркала. Длина волны - это линейка, она входит в 1-й степени, радиус кривизны входит в 3-й степени, диаметр зеркала в 4-й степени, поэтому на быстрых асфериках наиболее критична погрешность диаметра зеркала.
Кроме того, с диаметром есть еще одна тонкость. В действительности, изображение интерферограммы получается в пикселах, поэтому окружность контура зеркала на интерферограмме номинирована в пикселах и имеет дискретность. Эта окружность дает положение оптической оси, масштабный множитель [пикселы/мм] и определяет зону анализа. Все коэффициенты Зернике привязаны к положению оптической оси. Масштабный множитель нужен для пересчета пиксельного пространства в метрическое или наоборот. Как можно уже понять, линию контура можно нанести с точностью не лучше пиксела. Так что, хотя диаметр световой поверхности зеркала можно замерить хоть с точностью сотых долей миллиметра, конечная точность диаметра будет определяться точностью линией контура, которая не лучше пиксела, а чаще и гораздо хуже. Обязательное условие - наличие проецирующей оптики, сфокусированной на тестируемой поверхности, чтобы получалось изображение интерферограммы, локализованной на поверхности зеркала. При этом край интерферограммы будет тоже резким, что повышает точность определения линии контура.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 07 сен 2018, 21:16

Gleb1964 писал(а):
07 сен 2018, 11:35
lx75 писал(а):
01 сен 2018, 07:40
А параболические зерала возможно будет контролировать?
можно, с помощью соответствующего программного обеспечения.
Обработка интерферограмм это всегда работа "соответствующего программного обеспечения". ;)
Если представить разность между сферическим эталоном и отражением от параболы из центра кривизны деформация полос вместо долей ширины будет составлять десятки ширины. Точность же обмера (максимумов полос) остается той-же. Так что и результат расчета будет плюс-минут пол длины волны и более - такой результат мало интересен.

Аватара пользователя
Gleb1964
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 30 янв 2016, 01:11
Откуда: Стокгольм

Re: Интерферометр

Сообщение Gleb1964 » 10 сен 2018, 11:33

Эрнест, контроль отступления от прямых линий, например, в процессе изготовления, вполне можно оценивать просто "на глаз". Обсчет потребуется только на конечных стадиях и при аттестации. А вот отупление линий от некоторой заданной формы без софта не определить, только потому я и подчеркнул необходимость софта в таком случае.
Далее, не все так плохо, как Вы представили, достаточно оценить с цифрами.
Как Вы верно подметили, точность определения полос остается той же, только отступление полос отмеряется не от прямых линий, а от некоторых искривленных, теоретическая форма которых точно известна при известных параметрах целевой асферики. Проблема на практике в том, что параметры реального зеркала известны лишь в пределах некоторых допусков, что оставляет некоторый диапазон для вариации целевого волнового фронта, от которого отсчитывается ошибки отступления на интерферограмме. Эти допуска прекрасно оцениваются по формулам и для типичных любительских асферик не представляют большой трудности для вписывание в 1/10 длины волны суммарной ошибки.
Учитывая, что эталонные сферы, которые используют любители, явно редко аттестованы лучше чем 1/20 волны на поверхности или 1/10 на отраженном фронте, то катастрофического падения точности при измерении асферик из центра кривизны не происходит.
Даже тот фактор, что при оценке асферик приходится вносить больше наклон между опорным и тестируемым волновыми фронтами, чтобы разорвать замкнутые контуры на интерферограмме, что приводит к появлению большого количества линий, не является фактором существенного снижения точности оценки положения самих линий, в силу того, что взамен возрастает усреднение по большему количеству этих самых линий.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11176
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1
Контактная информация:

Re: Интерферометр

Сообщение Ernest » 10 сен 2018, 13:01

Вы описываете существующую практику использования какого-то реального интерферометра?

Из моего опыта разработки программного обеспечения в части апроксимации деформации волнового фронта Церниковскими полиномами по результатам обмеров содержащих неизбежные ошибки хорошую повторяемость можно было получить для старших членов разложения (коэффициента при полиномах, которые вносят наибольший вклад в деформацию). Значения коэффициентов при младших членах разложения от обмера к обмеру колебались в широком диапазоне (настолько что и знак менялся), особенно если поиграть с количеством членов базиса разложения и частотой сетки измерений. То есть на фоне больших установочных членов (в вашем случае сферическая третьего порядка) трудно иметь хорошую определенность у коэффициентов на порядок меньших. То что описываете вы это ловля мелкой ряби на фоне больших волн с разницей в амплитуде примерно 2 порядка. Устойчивость и точность результата не могут быть хорошими.

Для исключения этого фона и разрабатывают схемы с компенсаторами или тестовой плоскостью.

lx75
Сообщения: 171
Зарегистрирован: 25 ноя 2017, 18:51
Откуда: г. Санкт-Петербург, Озерки

Re: Интерферометр

Сообщение lx75 » 10 сен 2018, 15:46

Интерферометр Баса улучшит качество контроля любительских параболических зеркал, из центра кривизны, по сравнению с методом Фуко?

Аватара пользователя
Gleb1964
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 30 янв 2016, 01:11
Откуда: Стокгольм

Re: Интерферометр

Сообщение Gleb1964 » 10 сен 2018, 16:08

Эрнест, первичен волновой фронт, восстановленный по интреферограмме. А уже потом он раскладывается по полиномам Цернике, которые в сумме стремяться повторить тот самый исходный фронт. А разложение на полиномы гуляет от шумов реального фронта, но каждый отдельный член значения не имеет, имеет значение только сумма. Поэтому Фидель в отчетах с большой сферической аберрацией ставит "кукиш" - потому что ему надоело это разъяснять, что надо сложить все аберрации других порядков. Такова уж сущность полиномов, особенно их раскачивают краевые эффекты, там где линии заканчиваются на краю апертуры, трассировка линий часто дает артифакты, которые вылезают повышенной сферической аберрацией 3-го порядка, но которой в реальности нет.
Про точность первичного фронта я уже писал.

Аватара пользователя
Gleb1964
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 30 янв 2016, 01:11
Откуда: Стокгольм

Re: Интерферометр

Сообщение Gleb1964 » 10 сен 2018, 16:35

lx75 писал(а):
10 сен 2018, 15:46
Интерферометр Баса улучшит качество контроля любительских параболических зеркал, из центра кривизны, по сравнению с методом Фуко?
Метод Фуко чисто качественный. Если же Вы имеете ввиду метод измерения по зонам (Милье Лакруа, что-ли?), там принципиально то, что восстановление формы зеркала производится через интегрирование градиентов. Попробуйте взять какую нибудь функцию, продифференцировать, добавить шум и проинтегрировать обратно - получиться новая функция, со все нарастающим отклонением от первоначальной. Любая локальная ошибка суммируется. Метод предполагает гладкую оптику с круговой симметрией. Если применяется слишком широкая щель, чувствительность метода падает, оптика выглядит глаже и возникает впечатление, что все лучше, чем оно часто есть на самом деле.
Интерферометр меряет саму величину отступления волнового фронта от опорного, а не градиент, как Фуко. В интерферометре Баса можно получить неплохой результат, даже если в нем нет высокоточной дорогой оптики. Важно правильно учитывать некоторые тонкости, и еще важно сверять альтернативные методы проверки, не доверяя одному какому-то методу.

Аватара пользователя
Gleb1964
Сообщения: 12
Зарегистрирован: 30 янв 2016, 01:11
Откуда: Стокгольм

Re: Интерферометр

Сообщение Gleb1964 » 14 сен 2018, 12:02

Ernest писал(а):
10 сен 2018, 13:01
.. на фоне больших установочных членов (в вашем случае сферическая третьего порядка) трудно иметь хорошую определенность у коэффициентов на порядок меньших. То что описываете вы это ловля мелкой ряби на фоне больших волн с разницей в амплитуде примерно 2 порядка. Устойчивость и точность результата не могут быть хорошими.

Для исключения этого фона и разрабатывают схемы с компенсаторами или тестовой плоскостью.
Да, кстати, пару слов о компенсационных методах. Заранее извиняюсь, что обрезал цитату, но я постарался выделить именно тот тезиз, на котором хочу сконцентрироваться.
Напомню, что вопрос изначально возник о возможности тестирования асферических зеркал из центра кривизны. Я придерживаюсь того мнения, что можно, в определенных пределах.
Вместо компенсационных методов тогда используется "программный нуль". Насколько это будет хуже использования компенсационных методов, типа компенсатора Росса, Оффнера, Максутова или тестирования параболы в автоколлимации от плоскости?
Во первых, во всех перечисленных методах требуется дорогой высокоточный элемент - компенсатор. В схемах Росса, Оффнера и Максутова компенсатор находится в двойном ходе, что существенно повышает требования к точности поверхности, а в случае рефракционных элементов, еще и к однородности показателя преломления.
Во вторых, кроме метода автоколлимации от плоскости, в остальных случаях требуется точное знание параметров компенсатора и тестируемого зеркала, и достаточно точное позиционирование элементов во время теста, иначе возникнет нескомпенсированная сферическая третьего порядка, та самая, про которую ведет речь Эрнест. Для рефракционных элементов типа Росса и Оффнера требуется еще и соответствие длины волны. То есть источник ошибки сферической третьего порядка в случае "программного нуля" или компенсатора достаточно идентичный - ошибки измерения параметров элементов и позиционирования схемы.
Случай автоколлимации параболического зеркала от плоскости тоже не идеален. Для локализации интерференционных полос на тестируемой поверхности, камера должна быть сфокусирована на тестируемую поверхность, что невозможно строго реализовать в этой схеме из-за того, что тестируемая поверхность находиться в ходе луче дважды, чему соответствует два оптически сопряженных изображения тестируемой поверхности в пространстве изображений камеры. При фокусировке на одно из изображений интерферограммы зеркала, поверх его всегда присутствует второе расфокусированное изображение. Это имеет значение в случае дефектов волнового фронта, дефетов и пылинок на оптике и краев зеркала. При местных наклонах волнового фронта, тестирующий луч в двух проходах проходит разные участки зеркала, со сдвигом между ними, что вносит искажения.
А "программный ноль" имеет ту привлекательность, что не требуется дорого точного компенсатора. Что является ограничением для "программного нуля"? Ограничением выступает фактор максимальной плотности интерференционных линий, которую способен разрешить детектор. При исследовании асферик из центра кривизны, нужно вносить достаточный наклон между измерительным и опорным волновыми фронтами, чтобы не было замкнутых контуров, это увеличивает число линий на интерферограмме. Плотность линии на интерферограмме неравномерна, при большой асферичности и большом количестве линий, критическим становиться приближение плотности линий к частоте Найквиста, что и является ограничением.

Ответить