Interferométerünk kalibrációja
(www.teleskop-austria.com)

Calibration of our interferometer (English)

1. Kitűzött célok, hibahatárok
2. Kiértékelő programunk tesztje
3.

EREDMÉNYEINK
4. Számszerű kalibrációs eredmények kiértékelése

Olvasóinkat ezen az oldalon folyamatosan tájékoztatjuk interferométerünk kalibrálásáról. A nemzetközi gyakorlatban is szokásos "Etalon darab visszamérése" módszert alkalmazzuk. Ennek lényege, hogy egy, vagy több tipikus optikát több kalibrált (hitelesített) labor "körbemér", és mérési eredményeinket összehasonlítjuk ezekével. Az eltéréseket elemezve megkapjuk saját interferométerünk pontosságát. (Indirekt kalibráció etalon darab visszamérése segítségével)

Történet

2003 január: Egy 300mm-es és egy 500mm átmérőjű Zeiss síktükör (mint referenciafelület autokollimációhoz) beszerzése
2003 május: Interferométerünk összeépítése és öntesztelése
2004 január 22: Első számítógépes analízis a félprofesszionális FringeXP-programmal, mely a Zernike együtthatókat a 16. rendig fejti sorba
2004 január 23-28: Összehasonlító kiértékelés más programokkal. Az eredmények biztatóak, de a kitűzött pontosságot a fenti kiértékelőprogrammal nem értük el minden esetben.
2004 február 13: Új, professzionális kiértékelőprogram beszerzése. Ez a program a Zernike-koefficienseket 37. rendig, azaz a Z121-ig számolja.
2004 február 25: Telefonos konzultáció és információkérés az Országos Mérésügyi Hivatallal és a BME Optikai Laborjával a kalibráció (hitelesítés) feltételeiről.
2004 február 26: Az "Etalon darab visszamérése" módszer mellett döntünk, elkezdjük az etalonok keresését Taiwani (GSO/Galaxy), Németországi (ICS), Oroszországi (INTES) és Amerikai (TMB) forrásokból. Az így kikölcsönzött optikákat mi is bemérjük és eredményeinket összevetjük a gyártó által adott protokollal.
2004 február 27-től: Csak a kiértékelő programunkat tesztelendő, végigfuttatjuk más, hivatalosan közzétett és kiértékelt, valamint szintetikus interferogram fotókon.
2004 március 1: Kipostázzuk a birtokunkban levő f/4-es mérési darabot Wolfgang Rohr Németországi laborjának
2004 március 4: Futárpostával kézhez kapjuk az első más tulajdonban lévő referencia-optikát, mellyel fizikailag is elkezdődik az etalon darabok körbemérése
2004 március 8: Az első etalon darab (Intes Zerodur tükör) általunk mért eredménye nagyon jól egyezik az InterCom Spacetec (ICS) laboreredményeivel
2004 március 19: Wolfgang Rohr laborjából visszakapjuk a második f/4-es mérési etalont. Az eredményeket egyenlőre nem közlik velünk.
2004 március 21: Megkapjuk egy 130/780-as TMB APO (Nr.016, Markus Ludesen keresztül) interferometrikus protokollját. A lencsét a közeljövőben kapjuk kölcsön új tulajdonosától.
2004 április 2: Az f/4-es mérési etalon kiértékelése nem csak számadataiban, hanem a felület jellegét tekintve is nagyon jó egyezést mutat a Wolfgang Rohr féle laboreredményekkel.
2004 augusztus 6: Elkészült a direkt 532 nm-en mérő (zöld monokromatikus fény) része is az interferométerünknek. A 130/780-as TMB APO (Nr.016) felületelemzése kiválóan megegyezik a gyártó által adott mérési protokollal.

A kitűzött célok autokollimációs elrendezésben, 532nm-es hullámhosszra és a hullámfronthibára vonatkoztatva:

A hullámfront torzulási térképe jó egyezést mutasson a többi optikai labor által mérttel
PtV értékének számított eredménye ne adjon 0.1-nél (=53nm) nagyobb hibát.
RMS hibája 0.02-nél (=11nm) kisebb legyen.
Centrális fényhasznosítás (CF, Strehl, Definíciós fényesség) hibája 2% alatt maradjon ha kómakorrekció nélküli kiértékelést végzünk.
Centrális fényhasznosítás (CF, Strehl, Definíciós fényesség) hibája 3%-5% alatt maradjon, amennyiben a beállítási pontatlanságok miatt kómakorrekciót kell alkalmaznunk.
A fenti célkitűzések egy f/4-f/5-ös fényerejű, éppen diffrakcióhatárolt hullámfrontú (CF=80%, RMS=0.07=1/14) optikára vonatkoznak. A mérési pontosságot a csökkenő fényerő és a növekvő CF (Centrális Fényhasznosítás = Definíciós fényesség = Strehl) függvényében még precízebbre szeretnénk venni

A körbe-mérésekben a következő laborok eredményeit használtuk fel:

Labor1: Wolfgang Rohr laborja: http://rohr.aiax.de

Labor2: Dr. Johannes Heidenhain GmbH (Raphael Bugiel): http://www.optikpraxis.de/

Labor3: Astrooptik Dipl. Phis Keller:

Labor4: TMB protokoll: __

Labor5: Intes protokoll: __

Labor6: Peter Rucks: __

Az interferométer felépítése és működési elve:

Műszerünk a Twyman-Green interferométer egy változata. Felépítése az ábrán látható. Működése a következő:
A fényforrás egy HeNe gázlézer 632.8nm hullámhosszon TEM 00-ás üzemmódban működik. A belőle kilépő lézernyaláb áthalad előbb egy mikroszkóp objektíven, majd egy kollimátor objektív segítségével, nagy átmérőjű párhuzamos nyalábbá alakul. Ezt a nyalábot egy íriszblende szűkíti megfelelő méretűre. Ezután a kisebb átmérőjű párhuzamos sugárnyaláb áthalad egy sugárosztó prizmán. A prizma a nyaláb egy részét a referencia felület (sík) felé irányítja, más részét a mérendő optika felé továbbengedi. A prizmából kilépve a párhuzamos nyaláb áthalad egy kitűnő minőségű lencsén vagy lencserendszeren, amely ezt a nyalábot egy f/2.6 fényerejű sugárkúppá alakítja.

        Az ábra egy gömbtükör esetén mutatja a mérés elrendezését. A mérendő tükörről visszaverődő sugárkúp a kitűnő minőségű lencsén keresztül haladva, visszaalakul párhuzamos nyalábbá és a referencia felületről visszaverődő nyalábbal interferál. A keletkező interferencia képet, a sugárosztó prizma negyedik oldalán elhelyezett CCD kamera fogja fel. A referencia felület dönthető, ezzel változtatható az interferencia sávok helyzete és sűrűsége.
        Paraboloid tükör mérésekor szükségünk van az 500mm-es Zeiss síktükörre. Ennek segítségével autokollimációval kétszeres pontosságot érünk el, hisz a fény kétszer verődik vissza a főtükörről a "fókuszpont- főtükör- Zeiss síktükör- főtükör- fókuszpont" útvonalon.
        Az interferométer mechanikai felépítése miatt laborunk egyedülálló abban, hogy az okulárkihuzaton keresztül komplett távcsöveket is lehetőségünk van bemérni. Ekkor a mérési eredmény a segédtükör hibáit is figyelembe veszi a "fókuszpont- főtükör- segédtükör- Zeiss síktükör- segédtükör- főtükör- fókuszpont" útvonal miatt. A segédtükör akár Newton, akár Cassegrain is lehet.

A kiértékelő program által számolt RMS és CF matematikai alapjai: http://home.earthlink.net/~burrjaw/atm/atm_math.lwp/atm_math.htm

A kiértékelő program tesztje: (idegen interferogram-foto, saját kiértékelés)

Optika	Kontrollmérés	Kontrollmérés	Kontrollmérés	Távcső KFT	Max.Hiba
Elméletileg számított paraboloidtükör (250/1250) görbületi sugárból	elméleti 546.1nm végtelen mérési pont PtV=0.00 RMS=0.00 CF=100% Bővebben	Labor2 546.1nm 278 mérési pont PtV=1/15.44=0.0648 RMS=1/78.4=0.128 CF=99.4% Bővebben		TSzBt 550nm 2158 mérési pont PtV=1/83=0.012 RMS=1/676=0.00148 CF=99.9%	0.012 0.0015 0.1% Bővebben
C8 203/2030	Labor1 550nm ? mérési pont PtV=1/3.4=0.29 RMS=1/15.6=0.064 CF=85% Bővebben			TSzBt 550nm 335 mérési pont PtV=1/2.5=0.40 RMS=1/15.2=0.0657 CF=84.3% Bővebben	0.11 0.0017 0.7% Bővebben
GSO 250/1255	Labor1 550nm ? mérési pont PtV=1/9=0.110 RMS=1/45=0.022 CF=98% Bővebben			TSzBt 550nm 104 mérési pont PtV=1/5.88=0.170 RMS=1/38.3=0.0261 CF=97.3% Bővebben	0.06 0.0041 0.7% Bővebben
Meade 250/1125	Labor1 550nm ? mérési pont PtV=1/3.4=0.29 RMS=1/17=0.057 CF=88% Bővebben			TSzBt 550nm 218 mérési pont PtV=1/3.3=0.307 RMS=1/19.9=0.0502 CF=90.5% Bővebben	0.017 0.0068 2.5% Bővebben
280/1390 Newton Stathis Kafalis	Labor1 550nm ? mérési pont PtV=1/8.3=0.12 RMS=1/40=0.025 CF=98% Bővebben			TSzBt 550nm 153 mérési pont PtV=1/4.8=0.207 RMS=1/39=0.0255 CF=97.5% Bővebben	0.09 0.0005 0.5% Bővebben
C11 280/2800	Labor1 550nm ? mérési pont PtV=1/4.5=0.22 RMS=1/28.6=0.035 CF=95% Bővebben			TSzBt 550nm PtV=1/3.64=0.275 RMS=1/25.4=0.0394 CF=94% Bővebben	0.055 0.0044 1.0% Bővebben
INTES 318/1421	Labor1 632.8nm ? mérési pont CF=95.8% Bővebben	Labor3 632.8nm ? mérési pont CF=95.0% Bővebben	Labor5 632.8nm ? mérési pont PtV=1/5.62=0.178 RMS=1/31.3=0.032 CF=96.0% Bővebben	TSzBt	Bővebben
352/1883 rossz tükör	Labor1 632.8nm ? mérési pont PtV=1/2.4=0.425? CF=39.7% Bővebben			TSzBt PtV=1/1.1=0.912? RMS=1/6.71=0.149 CF=41.8% Bővebben	-- -- 2.1% Bővebben

A teljes műszer tesztje: (saját interferogram-foto, saját kiértékelés)
Hasonlítsuk össze a 3D ábrákat is, melyek nagyon jól egyeznek más laborok eredményeivel!

Optika	Labormérés	Távcső Szolg. Bt.	Hiba
TMB APO 130/780	TMB labor 532nm PtV=1/5.1=0.198 RMS=1/43.5=0.023 CF=97.9% foto (3D)	TSz labor 532nm PtV=1/4.1=0.246 RMS=1/54=0.0185 CF=98.7% foto (3D)	+0.048 -0.0045 +0.8% Bővebben
Intes tükör 250/1400	ICS labor 632nm PtV=1/6.25=0.16 RMS=1/34.5=0.029 CF=97% foto (3D)	TSz labor 632nm PtV=1/4.93=0.203 RMS=1/38.9=0.0257 CF=97.4% foto (3D)	+0.043 -0.0033 +0.4% Bővebben
GSO tükör 200/800	W.Rohr labor 550nm PtV=0.131 RMS=0.0247 CF=97.6% foto (3D)	TSz labor 550nm PtV=0.153 RMS=0.0228 CF=98% foto (3D)	+0.022 -0.0019 +0.4% Bővebben

Interferométerünk kalibrációja (www.teleskop-austria.com)

Calibration of our interferometer (English)

Interferométerünk kalibrációja
(www.teleskop-austria.com)