240 mm Newton projekti

[Wezen]

Hei,

Hieno sorvi ja ensimmäinen sorvausharjoitus (jos nyt sattui olemaan eka). Painaako alle 0,5 kg? ;D Jos haluaa tehdä tosi vaativan pitimen, voi katsoa mallia S&T:sta muutama numero sitten. Siinä oli pidin, jossa kallistusnivel on viety mahdollisimman lähelle peilin pintaa ts. peilin keskipiste liikkuu mahdollisimman vähän säätäessä.

M3-tanko on minusta turhan paksu, lisää diffraktiota. Klassisen kolmi- tai nelihaaraisen pitimen sakarat tekisin mielummin 1 mm teräs- tai messinkilevystä.

Peilin voi tosiaan kiinnittää kolmella silikonitipalla. Varovainen kaveri laittaa vielä kolme kynttä alumiinista varmuuden vuoksi, ettei apupeili pääse putomaan, jos silikoni pettää. Kynnet hieman irti peilistä, silikonihan pitää peilin paikallaan.

Terveisin Antti

[awallin]

Viikonloppuna syntyi puinen putki (tai ainakin yritelmä, saa nähdä mitä tuli huomenna kun liima on kovettunut).
Täältä on apinoitu tekniikkaa ja ideoita:
http://www.tulsawalk.com/projects/telescope/tube.html
http://members.cox.net/cdfellows/MakNewt.htm

Puukeskuksesta 28x90mm haapa saunalaudetta sahailtaiin sirkkelillä ensin 28x10mm rimoiksi, ja sitten 4.5 asteen viisteet molemmille sivuille. Rimat leveämpi puoli ylöspäin lattialle, ja kasaan maalarinteipillä:



Sitten käännettiin ympäri koko homma, ja PU-liimaa saumoihin. 2kpl Bilteman pisintä letkunkiristintä peräkkäin tuotti sopivan kiristimen 295mm putkelle




Vinkkejä hyvästä pinnan-käsittelystä otetaan vastaan! (hieman ruskeaa tai punertavaa väriä varmaan ois kiva saada + kirkas lakka pintaan?)

Toisessa viestiketjussa onkin asiaa Bath-interferometristä, joten eiköhän kohta saada peilin muodonmittaus sekä muotoilu hallintaan.

Tavoite oli nähdä putken läpi vielä tämän vuoden puolella, kiirettä saa pitää kun ehtii rakennella vain viikonloppuisin...

Anders

[Kaizu]

Kosmologeista Seppo värkkäsi itselleen 25 senttisen "Tammitynnyrin".
http://www.kolumbus.fi/ari.jokinen/Yhteystiedot.htm
Olen päässyt katsomaan sillä ja totean että kuva oli hyvä. Painavahko puuputki Dobson-jalustalla oli miellyttävä käyttää.
Ei heilunut pienessä tuulessa.

Kaizu

[awallin]

Peilin kiillottaminen on nyt mielekkäämpää kun on interferometri millä suht nopeasti saa muodon mitattua. Käytännössä tunnin aikana voi tehdä noin 20-30min kiillotusta, 15-20min peilin pesu, kiinnitys interferometriin, interferometrin säätö ja kuvan ottaminen. Sitten 10min kuvan siirto koneelle ja analysointi. Vaikeaa kuvitella menevän takaisin ronchi tai focault:iin nyt kun interferometri pelaa!

Vielä kun kiillottaessa kuuntelee musiikkia tai katsoo telkkaria niin hommahan on melkein siedettävää puuhaa... 

kiillotus-mittaus sykliä toistettiin pari kolme kertaa tänään:

kuvassa on piirretty pinnan erotus pallopinnasta. kuva näyttää wavefront-virheen nanometreissä, OpenFringe merkkaa punaisella suuremmat kuin 1/10 aallon (55nm) virheet. Minuutit on suurinpiirtein tehollista kiillotusaikaa. Nämä ovat OpenFringe:n laskemia kuvia, ensin Fourier muunnetaan interferogrammi, sitten sovitetaan sopiva määrä Zerniken polynomeja laskettuun pintaan.

Perjantain kiillotuksesta peiliin oli jäänyt outo kuhmu keskelle, jonka poistamiseen suurin osa tämän päivän kiillotusajasta kului. Huomenna jos jatkaa samaa mallia olisimme takaisin hyvässä pallopinnassa. 45 asteeseen asetetulla laserpointterilla näkyy pinnassa vielä pieniä valkoisia pisteitä jonkunverran, joten ohjeiden mukaan kiillotusta jatketaan kunnes kaikki pisteet häviää...

Tuntuu että pien prässääminen ja hyvä kontakti korostuu nyt kiillotuksen loppuvaiheessa. Ainakin interferometri kertoisi että 10-20minuuttia työtä vääränmuotoisella työkalulla saa jo aikaan pahaa jälkeä. Kuuma-prässäys jossa työkalu on hetken ensin vadissa jossa vedenkeittimestä 100C vettä on välttämätön ennen jokaista kiillotusessiota.

Enimmäkseen olemme tätä tehneet peili päällä ja työkalu alla. Kitka työkalun ja peilin välillä kasvoi kuitenkin session loppua kohden niin isoksi että työkalu ei meinannut pysyä pöydällä enää. Vaihdoin niin että peili on alla ja työkalu päällä jolloin voimaa pystyi käyttämään hieman enemmän. Ilmeisesti ei ole suurta väliä kummin päin työskentelee kiilltosvaiheessa?


Anders

[Wezen]

Hei,

Itse olen tehnyt kiillotusvaiheen muutamalla 100-300 mm peilillä, joihin kokemus tällä hetkellä rajoittuu, peili päällä. Muotoilussa sitten tarvitsee kaikenlaista akrobatiaa.

Peilintekijän kesto-ongelma on reunan taipuminen. Se johtuu yleensä kai enemmänkin pien dynamiikasta, ainakin itse olen ajatellut, että pehmeä piki nousee ylöspäin alueilla, joita peili ei juuri sillä hetkellä koske ja peilin reuna joutuu edetessään vastaavasti painamaan takaisin alas. Siksi peilin reunaan kohdistuu suurempi paine - mene tiedä.

Peili alla tilanne on tietysti sama, mutta mukaan tulee työkalun reunan ylittävän peilinosan paino ja peilin reunaan kohdistuu lisää painetta, laajemmalle alalle tosin. Näinhän polttoväliä saattoi pidentää hionnassa.

Tarkkailisin tuota reunaa, ettei pääse karkaamaan. Työnnöt pitää pitää lyhyinä peili alla. Jos noita graafeja katsoo järjestyksessä, olisi niissä nähtävissä reunan kääntymistä alaspäin (?).

Peilin liikkeen tiukkuuten auttaa prässääminen. Jos piki on kovaa, pitää peiliä pikkuisen lämmittää (lämpimässä vedessä) ennen prässiä. Kokeile sopiva lämpö, liian lämmin lysähdyttää pien kasaan. Peilin ja pien väliin tietysti ceriumoksidia ja glyserolia ainakin kuumaprässissä, että saa varmasti irti.

Terveisin Antti

[Mare Nectaris]

Tuosta pien dynamiikasta tuli mieleen - vieläkö on tapana "vanhan mestari Heikinheimon tyyliin" hallita pien dynamiikkaa jo kiillotusalustan pikipinnan valuvaiheessa? Legendaarisessa hiontaoppaassaan (s. 28-34) Heikinheimo neuvoo testivalamaan sulatettua pikeä ja sekoittamaan siihen (hitaasti liukenevaa) hartsia, kunnes (kynnelläpainamis)testi antaa sopivan kovuuden. Tämä pikimassan koostumuksen kemiallinen hallinta poistaa mainitun lämpöprässäämisen tarvetta - käsittääkseni Heikinheimon kirjassa myös korostetaan sitä, että peilin (ja pien) lämpötilan on oltava työstön aikana mahdollisimman staattinen. Jos peili upotetaan aluksi 100 -asteiseen veteen ja aletaan välittömästi työstää, ennen kaikkea peilin ominaisuudet (mutta myös pien) muuttuvat työstön aikana laskevan lämpötilan funktiona. Heikinheimo kehottaakin kylmäprässäykseen!

Sitten toinen oleellinen seikka kiillotuksen lämpövaikutuksen hallintaan pikialustan dynamiikassa on Heikinheimon mukaan pien riittävä, systemaattinen uurtaminen - ja erityisesti niin, että urat eivät saa kulkea tarkasti alemman pinnan keskipisteen kautta, vaan epäkeskosti. Urien riittävä leveys ja syvyys tasoittaa pien lämpölaajenemisen / supistumisen tasaisesti alustalle. Uria tarvittaessa avataan. Lisäksi on varottava peilin keskikohtaan muodostuvaa ilmataskua alustan perusvalussa (sitä on vaikea hallita myöhemmin, ja se voi olla syy jatkuvan prässäyksen tarpeeseen). Tähän auttaa Heikinheimon mukaan "pien ja työstettävän peilin väliin asetettu villalanka pikeä valettaessa" tai "viivottimella tehty pieni ura pikialustan keskeltä reunalle ennen alustan ensimmäistä prässäystä". Näitä "teitä" pitkin ilma pakenee, ja myöhemmin tilannetta voi vielä korjata. - Pahinta on, jos pien dynamiikka on lähtökohtaisesti väärä (liian kovaa / liian löysää) ja valun keskelle jää ilmatasku jo lähtökohtaisesti.

Voisi kuvitella, että kun Heikinheimon mukaan kiilloitusta aloitettaessa kiilloitushituset joka tapauksessa "höyläävät" peilipinnan kohollaan olevia kohtia, minkä jälkeen alkaa (Heikinheimon mukaan liukuvuutta huomattavasti huonontava tasaisempi kontaktivaihe), peilin lämmittäminen nostaa entisestään pinnan kohoumia ja hiontaefekti on niihin suuri. Sitten kun peili jäähtyy, nuo kohdat painuvat kuopalle, ja alkaa piirileikki.

Heikinheimo korostaa, että edes sormenpäällä ei saa peilin pintaa hipaista - siihen tulee kohouma, joka hioutuu pois jos työstö alkaa heti, ja pian on peilissä kuoppa!

[Wezen]

Hei,

Pien kovuuden mittaamiseen löytyy ohjeita peilintekokirjoista. Hieman täsmällisempiäkin kuin Heikinheimon kynsitesti, joka on toki ok, kun on harjoitellut.

Kylmäprässin toinen tarkoitus on mielestäni myös peilin ja pikialustan tuominen samaan lämpötilaan, kuumaprässin jälkeen tarvittaan useiden tuntien jäähdyttely. Jos piki on kovanlainen (hidas kiillottamaan, mutta vähemmän herkkä muotovirheille), kuumaprässi on melkein ainoa tapa saada piki kontaktiin.

Mestari Heikinheimon aikaan peilit tehtiin ikkunalasista ja sen lämpölaajeneminen teki peilinteosta vähän rauhallisemman miehen hommaa. Nykyisillä laseilla voi hyppiä kiillotuksesta testaukseen vähän nopeammin, mutta ilman väreilyn ym. takia rauhallisuus on edelleen valttia.

Heikinheimo, Texereau ym. vanhemmat kirjat paljastavat, että aika vähän on tapahtunut kehitystä optiikan valmistuksessa käsityönä. Se taide on kehittynyt huippuunsa jo vuosikymmeniä, melkeinpä vuosisatoja sitten.

Terv. Antti

[awallin]

Eilisen jälkeen olisi pitänyt tajuta ettei meidän piki-työkalu halua toimia kun kiillottaa peili päällä. Ekat 20min + 20min tänään peilin muoto vain huononi. Sitten vaihdettiin niin että peili on alla ja tehtiin 30min + 30min ja nyt näyttää jo paljon pallomaisemmalta. Prässäystä aina joka vaiheen välissä.

isompi kuva täällä: http://www.anderswallin.net/wp-content/uploads/2008/12/polish_2008dec7.jpg
kuvassa on taas wavefront error nanometreissä, ja nyt laitoin mukaan myös zernike sovituksesta lasketun simuloidun Foucault kuvan.

Vieläkin peilin pinnassa näkyy pieniä valkoisia pisteitä kun katsoo laser-pointerin heijastusta. Kuinka vakavasti nämä ohjeet on otettava joissa lukee ettei pisteitä saa näkyä lainkaan?
LEDillä jos valaisee alta, ja väärinpäin käännetyllä 25mm okulaarilla katsoo pintaa, niin näkökentässä on hyvissä paikoissa 3-5 kpl todella pientä valkoista pistettä. Skannamalla pintaa löytyy hieman isompia pisteitä siellä täällä, ja reunaa kohden pieniä pisteitä on jo 10-20 kpl näkökentässä.

Kunhan peili saadaan kiiltoon niin pääsemme muotoiluvaiheeseen jossa varmasti interferometristä on eniten hyötyä.

[Wezen]

Hei,

Valmiissa peilissä ei niitä pieniä kuoppia saa olla ollenkaan. Jos ne ovat koko ajan vähenemään päin, voi tietysti jo mennä eteenpäin parabolisointiinkin, koko ajan poistuu ainetta ja kuoppien pitäisi kadota lopulta. Reunojen kuopat poistuvat näin heikoimmin, joten ei liene vielä sen aika. Jos kuoppien määrässä ei tunnu mitään muutosta, ovat ne peräisin karkeammista hioma-asteista, eivätkä tule kiillottamalla poistumaankaan. Tuon kokoinen peili kiillottuu 6-8 tunnissa, jos kaikki on mennyt ok. Muotoiluun menee sitten x tuntia. Ohessa Texereaun tutkimuksia kiillottumisesta. Jossain toisessa kirjassa muistan olleen pienen hupikuvan hautakivestä, jossa oli muistokirjoitus "miehelle, joka yritti kiillottaa 80 gritin kuopat pois".

Terveisin Antti

[hm]

Vieläkin peilin pinnassa näkyy pieniä valkoisia pisteitä kun katsoo laser-pointerin heijastusta. Kuinka vakavasti nämä ohjeet on otettava joissa lukee ettei pisteitä saa näkyä lainkaan?
LEDillä jos valaisee alta, ja väärinpäin käännetyllä 25mm okulaarilla katsoo pintaa, niin näkökentässä on hyvissä paikoissa 3-5 kpl todella pientä valkoista pistettä. Skannamalla pintaa löytyy hieman isompia pisteitä siellä täällä, ja reunaa kohden pieniä pisteitä on jo 10-20 kpl näkökentässä.

Peiliä ei pidä katsella laserin valossa - ei sitä tähtitaivaan allakaan nenä kiinni tarkkailla. Yksi tapa on katsoa peilin pintaa sitä takaa pöytälampulla valaisten. Jos huonolta näyttää, niin katsotaan kauempaa tai otetaan silmälasit pois päästä.

Pienistä pisteistä ei ole katsomisen kannalta mitään oleellista haittaa. Kysyjä pystyy halutessaan kyllä laskemaan niiden aiheuttaman hajavalon määrän, jos laskimessa on riittävästi desimaaleja. Jos luonne kestää pisteiden miestä syövän vaikutuksen, kannattaa ponnistelut keskittää oikean muodon hakemiseen. Peilintekijän paha ja nitistettävä vastus alaskääntynyt reuna, ei naarmu tai pistejoukko. Kaukoputken valmistamisen aikana vastaan tulleet opetukset ja parannusajatukset voi sitten hyödyntää seuraava putkea valmistaessaan.

Hannu Määttänen

[awallin]

Hieman päivitystä projektin tilanteesta taas pitkästä aikaa.

Neuvojen perusteella kiillotusta on jatkettu, kiinnittäen tarkemmin huomiota pikityökalun prässäykseen ja kanavien avaamiseen aina välillä. Kanavia olemme avanneet käsisahalla, tämä tuntuu toimivan hyvin, isompia paloja pikeä ei lohkeile irti työkalusta yhtä paljon kuin kanavia veitsellä avattaessa.
Kylmäprässäystä on tehty jopa 20kg painolla, sei on ehkä vähän yläkanttiin, ja tasaisemmin työkalun pinnalle jaettu paino olisi varmasti parempi, mutta tämä on kuitenkin toiminut hyvin:


myös kiillottaessa painot ovat hyvä idea. Teimme ensin noin 10h kiillotusta ilman mitään painoja työkalun/peilin päällä, jonka jälkeen kuoppia/pisteitä oli vielä peilin pinnassa selvästi näkyvissä. 5-6 kg paino työkalun päällä kiillotus etenee ripeämmin, ja saimme nyt noin 3h lisätyöllä kaikki pisteet/kuopat häviämään. Lähes kaikki pisteet mitä enää löytää pinnassa on lähemmän tarkastelun jälkeen joko kuplia syvemmällä lasissa, tai pölyä jonka voi pyyhkiä pois.

taaskaan ei löytynyt 240mm teräskiekkoa joka jakaisi painon tasaisesti koko pinnalle, mutta tämä 5.5 kg lyijytiili tuntui toimivan OK.

luulen että reilulla painolla kiillotus heti alusta olisi säästänyt aika monta työtuntia, ja peilin olisi saanut kiiltäväksi selvästi alle 10 tunnissa.

[awallin]

Seuraavaksi muotoilua. Tätä varten teimme alumiinilaikasta (5-6mm ?) ja miljoonalaatikosta löydetystä putken pätkästä 60% kokoisen (eli n. 145mm) kokoisen työkalun. Päälle valettiin 5mm kerros pikeä käyttäen maalarinteippi-reunusta, ihan kuten ison työkalun valussa. Työkalua prässättiin sekä kuumana että kylmänä peiliä vasten:

Hieman hirvittää tuo paino työkalun päällä, jos se tippuu peilin pinnalle niin ei hyvää seuraa... (eli seuraavassa projektissa muotoilutyökalu olisi suunniteltava niin että painoja saa tukevasti siihen kiinni)

Muotoilu on edennyt joko 10min tai 20min työjaksoissa joissa olemme käyttäneet W-muotoista liikerataa peilin keskellä. Peili alla ja työkalu päällä, sekä kuten kiillotusvaiheessa aina 10-20 edestakaisen liikkeen jälkeen peilin kierto toiseen suuntaan ja työkalun kierto toiseen.

Lieneekö aloittelijan 'säkää', mutta tämä työvaihe on ainakin interferometrin mittauksien mukaan edennyt hyvin:

tässä isompi kuva: http://www.anderswallin.net/wp-content/uploads/2009/01/figuring1024.jpg

Kuvissa on peilin virhe verrattuna paraboloidiin. Hiukan outo muoto 0min kohdalla johtuu kiillotusvaiheessa muodostuneesta kuopasta peilin keskelle verrattuna palloon. Pallon ja paraboloidin erotus tarkoittaa että peilin keskellä on pois kulutettava 'kumpu' jonka pieneneminen näkyy kuvassa mukavasti. Prässäystä on tehty ennen jokaista sessiota, ja vielä kuumaprässäys ennen viimeistä 20min työrupeamaa. Työkalun päällä emme ole käyttäneet painoa itse muotoilun aikana, eli pelkästään käsivoimin työkalua on painettu peiliä vasten. Paino varmasti nopeuttaisi muotoilua, mutta silloin pitäisi mitata ehkä 5min tai 10min välein muodon kehittymistä.

Interferometrin tuottamassa mittaustuloksessa on huomattavan iso virhe joka näkyy 120-asteen välein olevina 'kuoppina' peilin moudossa. Syy tähän on vielä hieman epäselvä, mutta voi olla että peilitelineemme tuottaa tämän, tai sitten interferogrammien käsittelyssä on jotain outoa. Kun 50 min kuva näytti jo aika hyvältä päätimme tehdä keskiarvoistetun tarkemman mittauksen jossa teimme neljä mittausta ja käänsimme peiliä telineessä aina 90 astetta mittausten välillä. Analyysi-ohjelmassa sitten kääntö vastakkaiseen suuntaan oikea määrä ennen joka kuvan analyysia, ja lopuksi zernike-kertoimien keskiarvoistus.
Lopputulos on OpenFringe ohjelman ilmoittama ehkä yllättävänkin hyvä 1/17 aallon rms wavefront virhe. Strehl 0.88. Noin 8mm rinkula ihan peilin reunalla on vielä liian ylhäällä, sitä lähdemme luultavasti vielä korjaamaan, mutta mielessä on käynyt että muuhun osaan peiliä emme enää koske !?
Putken voisi tietysti vielä kasata ja katsella tähtiä ihan ilma/lasi 4% heijastuskertoimella ennen aluminointia. Onkohan tässä jotain erityis-testejä tai kokeiluja joita kannattaa tehdä peilin hyvyyden arvioimiseksi?

tarkemmat mittaustulokset blogissa:
http://www.anderswallin.net/2009/01/figuring/

Näillä näkymin tarinoin tästä peili-projektista sekä Bath interferometri mittauksista Laitepäivillä lauantaina 21.3.    Vaikka tähtitiede-harrastusvuosia ei minulla ole montaa takana, eli olen varmasti melko noviisi moneen laitepäivillä kävijään verrattuna, olen ymmärtänyt että peili-projektin esittely ja erityisesti interferometri-mittaukset voisivat olla kiinnostava aihe monelle.

Anders

[hm]

Kuvissa esiintyvien painojen vaikutusta peilipintaan kannattaisi hieman pohtia. Arvelisin, että tällainen osa-alueen kuormitus vääristää prässäystilanteessa peilipuolen muotoa melkoisen monta nanometriä. Tasaisemman painon jaon saa laittamalla takapinnalle muutaman millin paksuisen solukumin, jonka päälle vähintään peilin kokoinen jäykkä levy. Vasta sen päälle sitten punnerretaan painot.

Tuota koholla olevaa reunaa voisi koittaa poistaa kiillottamalla varovasti hyvään kontaktiin saatetun täysikokoisen pien päällä.

Hannu Määttänen

[awallin]

Tällainen peili-kiinnitys on nyt askarteltu kasaan. Materiaaleina 20mm tammilevy, M8 pultit, jouset, ja siipimutterit.



viimeisimmän muotoilu-session ja mittauksen jälkeen OpenFringe kertoo muodon virheeksi 1/18-aaltoa RMS, joten luulen että tyydymme siihen.

Seuraavaksi peili-teline pitää kiinnittää putkeen ja fokuserin aukko porata/avata sekä kiinnittää fokuseri. Sitten pääsemme jo katselemaan putken läpi ja jos kaikki näyttää hyvältä pitää aluminoida peili. Vielä siis tekemistä riittää mutta eiköhän aurinkoa tai Jupiteria voisi kuvata tuolla pitkin kesää sitten...

Anders

[awallin]

noin 11 kuukautta projektin aloittamisesta tänään on ekan kerran katseltu (pinnoittamattomalla peilillä) putken läpi kerrostaloja, puita, ja pilvistä kuuta 
http://www.anderswallin.net/2009/07/first-light/

Blogia seuranneet tietävät että sen lisäksi mitä tänne olen kirjoittanut putkea on maalailtu ja lakattu, sekä päätyihin lisätty 40mm lasikuitinauhasta vahvistuksia.

Pääpeilin kiinnitys sujui ongelmitta, mutta tämän jälkeen hieman hirvitti porata iso reikä putkeen fokuserille. Onneksi kuitenkin mitattiin moneen kertaan ja porattiin vain kerran. Tarkennusvaraa tuntuu löytyvän molempiin suuntiin, ja pääpeiliä voi vielä helposti säätää noin +/- 10mm jos on tarvetta.
Peilin laadusta on vaikea sanoa mitään ennenkuin pääsemme katselemaan pistelähteitä, mutta ihan OKlta kuva näytti.

Pääpeili on nyt kiinni kolmella noin 15mm halkaisijaltaan ja 3-4mm korkealla silikoni-pisaralla. Tämä on tavallista kylpyhuone-silikonia ja tuntuu että se joustaa hieman liikaa ja saattaa jopa antaa periksi.
Käytetäänkö siis peilin kiinnityksiin yleensä jotain jäykemmäksi kovettuvaa ainetta (sikaflex?), vai kuinka?

Toivottavasti päästään kuuta ja/tai Jupiteria katselemaan ja kuvaamaan kohta.

Anders