Home

Bath-Interferometer

Wenn man einige Spiegel geschliffen hat und mit dem Prozedere des Foucault-Testes vertraut ist, dann merkt man schnell, daß sich bestimmte Sachverhalte mittels Foucault-Test kaum oder nur sehr schwer prüfen lassen. Dies liegt daran, daß der Foucault-Test grundsätzlich nur in einer Richtung den Spiegel prüft. Astigmatismus läßt sich hiermit recht schlecht nachweisen, bzw. benötigt zwingend mehrere Messreihen mit jeweils gedrehtem Spiegel.

Um dem zu entgehen muss ein anderes Prüfverfahren her. Nach eingehendem Literaturstudium fand ich die Lösung in der Interferometrie. Dieses Verfahren basiert auf der Überlagerung zweier Lichtstrahlen und der rechnergestützten Auswertung der dabei entstehenden Interferenzmuster. Also lautete der entschluss, daß ich mir zum test meines 18" f/4 Spiegels ein Interferometer baue. Doch welches sollte es sein? Wenn man Google bemüht, so scheint die Anzahl der Interferometertypen recht groß und man weiß gar nicht recht, welches man nun nehmen soll. Also setzte ich mir ein paar Kriterien fest nach denen ich verschiedene Interferometertypen bewertete. Zunächst sollte das Ganze für den kleineren Geldbeutel machbar sein. Weiterhin sollten mit dem interferometer aussagekräftige Interferogramme entstehen.

Das erste Kriterium schränkte die Auswahl schon deutlich ein, da für viele Interferometer eine Referenz-Sphäre benötigt wird und diese hochgenau sein muss. Das macht das ganze teuer. Da blieben schon nur noch wenige Interferometertypen übrig. Zum einen das Bath-Interferometer (benannt nach K.-L. Bath) und zum anderen das PDI (Point Diffraction Interferometer). Beide lassen sich recht einfach vom Amateur herstellen. Doch welches ist das bessere. Hier konnte nur ein vergleich direkt am Objekt der Begierde helfen. Also fuhr ich nach Hassfurt zu Wolfgang Rohr, da der beide Typen ins einer Werkstadt stehen hatte. Beim ersten Vergleich fiel mir kaum ein unterschied auf, bis mich Wolfgang auf einen entscheidenden Nachteil des PDI aufmerksam machte und mir diesen auch gleich eindrucksvoll demonstrierte. Beim PDI werden die Interferogramme immer unsauberer und kontrasärmer wenn man sich dem Fokuspunkt nähert. Dies war dann das KO-Kriterium. Wolfgang meinte nur, daß es ja wohl einen Grund haben müsse, warum dieses Interferometer ind den 70 Jahren seiner Existenz nie den Durchbruch geschafft hat.

Also baute ich ein Bath Interferometer!
Dieses hat mehrere Weiter Vorteile. Es benötigt keine Kohärenzlänge, wodurch auch weißlicht eingesetzt werden kann. Damit kann zum Beispiel durch Einsetzen von Interferenzfiltern in den Strahlengang auch den Farblängsfehler von Refraktoren testen. Für mich ist dies zwar nebensächlich, da ich ja Spiegeloptiken prüfen will, aber man weiß ja nie, was die Zukunft bringt. Zudem benötigt man nur wenige Teile, win denen der Strahlteilerwürfel mit etwa 25.-Euro ( SurplusShed.com) der Teuerste sein dürfte.

 

Aufbau des Bath-Imeter

Der Aufbau des Bath-Imeters ist recht einfach. Der parallele Lichtstrahl von der Lichtquelle wird durch den Strahlteiler in 2 Teilstrahlen aufgeteilt. Der Eine wird durch eine Linse aufgeweitet und leuchtet den Prüfling aus. Der Andere geht direkt auf den Spiegel. Beide Strahlen werden vom Spiegel reflektiert und treffen nun vertauscht wieder auf das Imeter. Im Strahlteiler interferieren beide und werden durch einen Spiegel zur besseren Beobachtbarkeit seitlich aus der Anordnung herausgelenkt. Wird ein Laser verwendet, so ist dieeser meist hell genug, daß direkt anstelle des Kollimationsteleskopes ein Projektionsschirm aufgestellt werden kann und auf diesem das Interferogramm sichbar wird. Will man das Interferogramm fotografieren, so sollte man ein Kollimationsfernrohr verwenden welches den Einblick wesentlich erleichtert.

Meinen Aufbau habe ich auf einer 6mm Starken Aluminium-Platte vorgenommen. Damit lis sich recht gut arbeiten. Alle optischen elemsnte sollte in gewissen Grenzen frei justierbar sein. Hierzu wirden des Teilerwürfel und das Auslenkprisma (da ich keinen Spiegel hatte) auf dünne Alu-Blechstreifen geklebt. Der Verwendete Laser wurde in einen Teflon-Block eingesteckt, welcher vorher genau rechtwinklihg gefräst wurde. Damit ist siche rgestellt, daß der Laser genau waagerecht über die Anordnung läuft ohne justiert zu werden. Man findet aber auch oft Anordnungen in denen der Laser noch justierbar ist. Zuerst hatte ich einen grünen Laserpointer verwendet. Dieser erwies sich als ungeeignet, da die meisten dieser Teile billige Kollimatorlinsen aus Kunststoff haben und so kein gleichmäßig ausgeleuchtetes Bild ergeben. Ich kann also nur von den bei Ebay vertriebenen Laserpointern abraten. Also habe ich mir ein höherwertigeres Lasemodul bei Picotronic besorgt. Wer die Kosten von etwa 60.-Euro für einen hochwertigeren grünen LAserpointer scheut, der kann auch eine Auto-Glühlampe und ein kurzbrennweitiges Okular zum Fokussieren als Lichtquelle Verwenden. Klapp genauso gut.

DasBild zeigt meinen interfeometeraufbau. Die gesamte Konstruktion wurde auf einen kleinen Kreuztisch von Proxxon gesetzt und ist damit frei beweglich. Von rechts nach links zu erkennen: Laser im Teflon Block, Halteschraube des Kreuztisches, Haltevorrichtung für einschwenkbare Filter, Auslenkprisma /-Spiegel, Strahlteilerwürfel, Linsenhalter mit Linse.

Hier erkennt man nun die Linse, die den eine Strahl aufweitet. Diese wurde in ein Stück Aliminium eingebettet und ist frei justierbar. Die Qualität der Linse spielt nicht die entscheidende Rolle, da Ihre fehler sich durch die Strahlführung kompensieren. Sie sollte jedoch druckfrei gelagert sein. Sie hat bei mir einen Durchmesser von 5,5mm und eine Brennweite von etwa 10mm.

Blickt man von der Seite in das Interferometer, so kann man durch den Strahlteilerwürfel die Linse erkennen. An dieser Stelle erscheint später das Interferogramm (Bildmitte folgendes Bild).

Das Kollimationsteleskop

Um die entstehenden Interferigramme auch mit dem bloßen Auge beobachten bzw. mit einer Kamera ablichten zu können, ist ein Kollimationsteleskop nötig. Dieses ist ein Keppler Fernwohr, welches verkehrt herum verwendet wird und eine Verkleinerung von etwa 0,8-fach haben sollte. Am einfachsten kann amn sich dies aus einem alten Feldstecher und einem Abflussrohr DN 53 aus dem Baumarkt herstellen.

Ich hatte noch einen alten Feldstecher von Lidl herumliegen, den ich mal für 17.-Euro erstanden habe und der durch seine rötliche Linsenvergütung am Sternhimmel eigentlich unbrauchbar war. Außerdem waren beide Optischen wege nicht justiert und so war es nur eine Frage der Zeit bis ich ihn schlachtete. Dies sind die beiden Objektive mit etwa 53mm Außendurchmesser (incl. Haltering).

Diese wurden sorgfältig aus dem Feldstecher entfernt ( mit Säge und roher Gewalt :-D ). Um sie in das Abflussrohr aus PVC einzusetzen musste dieses Aufgeweitet werden. ein DN53 PVC-Rohr hat 50mm Innen und 53mm Außendurchmesser. Also wurde das Rohr mit der Heißluftpistole vorsichtig erwärmt und aufgeweitet. Damit die Beiden okulare auch gerade drin sitzen wurde ein schmaler Ring vom anderen ende des Rohres abgeschnitten und eingeklebt.

Die beiden Objektive werden mit den konvexen Seiten zueinander gestellt!. Der abstand ist nicht so wichtig. Bei mir sind es 1-2mm. Um nun die Länge des Fernrohres zu bestimmen habe ich einfach die Objektive mit einem Klebeband auf ein Stück ALU geklebt und das Objektiv (von einem LIDL-Refraktor-Sucherfernrohr) mit der Hand bewegt bis es ein ordentlich scharfes Bild gab.

Nun konnte das PVC-Rohr auf die entsprechende Länge gekürzt und die Linsen eingesetzt werden. Den anderen Achromaten habe ich in einen Teflonring eingesetzt, der vom Außendurchmesser in das Rohr passte.

Justage des Bath-Imeters und Erstellung eines Interferogramms

Wird fortgesetzt....

 

Hier das erste Interferogramm meines 18Zöllers kurz vor dem Auspolieren. Leider etwas überbelichtet und unscharf. Ich muss wohl noch einen Graufilter einsetzen.

 

Wird fortgesetzt...