Tasopeilin valmistus

[Wezen]

Kerronpa todennäköisesti varsin hitaasti etenevän tarinan tasopeilin valmistuksesta, koska se taisi olla jollekulle muullekin ajankohtainen haaste.

Lähtökohtana kolme ikkunalasikappaletta. Miksi ikkunalasia? Koska sitä sattui olemaan hyllyssä valmiina ja peilin teko onnistuu siitäkin. Vaikeusaste nousi pykälällä.

Koska en ollut innostunut poraamaan ellipsiä irti kiekoista vasta kiillotuksen jälkeen (ikkunalasin mahdolliset jännitykset), valitsin toisen tavan ja leikkautin kahdesta kiekosta irti ellipsin. Lasimestari sahasi timanttisahalla, vaihtoehtona ollut vesileikkaus oli kalliimpi.

Tarkoituksena siis saada aikaan tavanomaisella tasopeilin valmistustavalla yksi pyöreä tasopeili ja kaksi elliptistä Newton-apupeiliä. Luulisi noista saavaan aikaan edes yhden käypäisen tavalla tai toisella.

[Wezen]

Seuraavassa vaiheessa kiinnitin kaksi aihiota reunapaloinen piellä vanerikiekkojen päälle. Vaikka prässäsin pinnat samaan tasoon lasilevyä vasten pien ollessa vielä lämmintä ja pehmeää, näyttävät ne joutuneen pien jäähdyttyä säännöllisesti eri tasoon, reunapalat 0,1-0,2 mm varsinaista aihiota alemmas. En tiedä miksi. Ensimmäiset märät 220 carbolla eivät tuoneet niitä vielä samaan tasoon, joten koetan saada pien antamaan vähän periksi prässäämällä lasitasoa vasten ennen hionnan jatkamista. Hionta sinänsä tulee noudattamaan kolmen kappaleen kaavaa:

Päällä      1   3   2   2   1   3
Alla         2   1   3   1   3   2

Työnnöt 1/3-1/4 -mittaisia W-työntöjä 1/8 sivuliikkeella eli samoja, joita käytetään pallo- ym. peilien hienohionnassa.

[Wezen]

Pidin kiekkoja viikon arkipäivät vastakkain pinossa 1 kg painon alla, että piki pikkuisen antaisi periksi ja palat asettuisivat tarkemmin tasoon. Pien kanssa olen oppinut kärsivälliseksi, lämmittäminen tms. tahtoo saada aikaan nopeaakin muodonmuutosta prässissä, mutta joskus liiankin nopeaa.

Hioin pari kierrosta 30 um alumiinioksidilla, ihan kaikki pinnat eivät vielä ole tasaisesti kuluneita, mutta jätänpä kiekot vielä seuraavankin viikon arkipäiviksi prässiin. 220 carbon jälkeen kolmen kappaleen lukemat olivat 80 mm sferometrilla mitattuna 0,01 mm sisällä, 30 um jälkeen 0,002 mm sisällä, joten kyllä ne tasoa ja toisiaan lähestyvät.

Olen muutenkin yrittänyt välttää piellä kasattujen kiekkojen lämmittämistä tai kylmentämistä, ettei kappaleet liikkuisi toisiinsa nähden. Saas nähdä tuleeko tästä valmista.

[al]

Wezen,

Todella mielenkiintoinen projekti! Itsekkin ajatellut monta kertaa tasopinnan valmistusta, vaikka ajausta pidemmälle en olekkaan edennyt! Mielenkiinnolla seuraan projektiasi, jos oppisin lisää ja saisin taas inspiraation optiikan töihin.

Aki Lötjönen

[Wezen]

Terve Aki,

pitkästä aikaa. Hienohionta on edistynyt alumiinioksidiin 3 um. Olen hionut 50-60 min joka astetta eli jokainen kiekko on saanut käsittelyä 35-40 min. Tällä määrällä siirtyminen seuraavaan grittiin menee varman päälle, edellisen isot montut ovat hävinneet. Katselen pintaa 30 x mikroskoopilla ja olen huomannut, että tietyn gritin jälkeen pinnan karheus on hyvin tasainen, mutta pinnassa on sen lisäksi "aallonpituudeltaan" n. 3-5x monttuja, jotka varmaan syntyvät jonkinlaisen lasille ominaisen lohkeamistapahtuman myötä.

Hankin edellistä peiliä tehdessä tavallisen hienoimman asteen (900 carbo tai 12 um alumiinioksidi) jatkoksi pikkuiset purkit alumiinioksideja 5 - 3 - 1 um. Pinnan karheus alenee näillä edelleen hyvin hienoksi, en oikein vielä tiedä lyheneekö kiillotusaika kuitenkaan oleellisesti. Laitanpa seuraavaksi kuvan pinnan kiillosta 1 um jälkeen. Harmi, kun ei tullut otettua vertailukuvaa 12 um jälkeen.

Olen ruvennut kasailemaan Foucault/Ronchi testiä viereiselle pöydälle. Aion testata f 1000 mm pallopeiliä vasten. Saapa nähdä miten helppoa siitä tulee.

Terveisin Antti

[al]

Terve vaan Antti,

Kyllä joo aika paljon on aikaa taas mennyt, ettei ole tullut hiontahommia tehtyä. Nyt, kun kevättalvella on tuota lomaakin enemmän, niin ajattelin lähteä pölyjä puhaltelemaan koneen päältä pois.  Toivotaan, että toimii vielä...

Monta kertaa olen tosiaan ajatellut tekeväni tasopeilin testaustarkotuksiin. Mirror-o-Matic tyyppisellä koneella yksittäinen tasopinta syntyy kyllä nopeasti, kunhan testaa tason pallopinnan avulla. Tietysti se pallopeili on tehtävä ensin, ja mieluusti isompi. No, minulla on D200 mm pallopeili, niin periaatteessa samankokoisen tason pystyisi testaamaan. Tuo sinun klassinen tasopeilien tekotapa vie varmasti paljon aikaa. Hattua nostan, kun jaksat pusertaa. Ainakin harrastuksessa riittä haasteita ja mielenkiintoa!

t: Aki

[Wezen]

Hei,

Tason testaamiseen riittää muuten sitä itseään pienempi pallopeili, koska heijastuskulman voi laittaa kai lähes miten pieneksi haluaa. Taso on kuitenkin testattava ainakin kahdessa eri suunnassa, että astigmatismin voi sulkea pois. Testin tarkkuuskin kuulemma paranee pienillä kulmilla (miksi?). Tähän tapaan voi ymmärtääkseni käyttää myös riittävän pitkäpolttovälistä paraboloidipeiliä, rajoittaa peilistä näkymään vain osan keskustaa, joka on sitten riittävän lähellä pallopeiliä. Esim. 10 cm halkaisija mistä tahansa yli 1000 mm polttovälin paraboloidista taitaa mennä tuonne 1/10 valoaallon tuntumaan pallopeilinä.

Hiomakoneen tekoa olen itsekin ajatellut, mutta tämä nyt on aika pieni homma, kun mitään kuopankaivuuta ei tarvittu. Lisäksi halusin vähän tuntumaa tuohon piellä kasattuun kolmesta kappaleesta koostuvaan pintaan. Hirvittää vähän, että palat irtoavat. Sen jälkeen saattaa joutua aloittamaan alusta. Eivät nuo kuitenkaan ole hienohionnassa samalla tavalla tarttuilleet kuin kovera ja kupera pinta joskus tuppaa juuttumaan.

Lurie-Houghtonista on joskus puhuttu, sen lukuisissa pinnoissa kone on varmaan rautaa.

Terveisin Antti

[al]

No, niinhän se olikin.. täytyypä tutustua aiheeseen tarkemmin.
Kyllä hiomakone on kaikissa optiikan töissä rautaa, niin paljon helpommalla ja nopeammin pääsee eteeenpäin. Tietysti voi ajatella, että kiirekö tässä. Ja tilaahan kone vie nurkissa pyörimässä. Kaikki on suhteellista.

T: Aki

[Wezen]

No niin, talvilomat on pidetty ja joutaa taas jatkamaan peilihommia...

Tältä näyttää hienohiottu pinta 3 um Microgritin jälkeen, hion vielä 1 um gritillä ja katson paraneeko.

[Wezen]

Aloin myös kasaamaan peilin testausvälineitä tarkoituksena testata taso pallopeilin avulla Foucault-, Ronchi- ja Ritchey-Common- testeillä. Pallopeiliksi otin historiallisita syistä hankkimani Väisälän pajan 60-luvulla valmistaman 100/1000 pallo/paraboloidipeilin. Seuraavista kaarevuuskeskipisteen ulkopuolella otetuista Ronchi-kuvista näkee, että pallopeililtä (tai itse asiassa paraboloidiltakin) se näyttää, mutta reunassa on hieman taipumaa. Toisessa kuvassa halkaisijaksi on rajoitettu 90 mm, joka riittää tässä tapauksessa.

Tarkastin myös keinotähden avulla, ettei peili ole astigmaattinen.

[Wezen]

Testaamista harjoitellakseni katsoin miltä vanha 50 mm Newton-apupeili näyttää. Viivat saattavat kaartua hieman voimakkaammin eli apupeili olisi lievä paraboloidi.

Alla myös kuva testilaitteistosta. Kokeilin myös yhden apupeiliaihion selkäpuolta, kuva ei ollut kahdesta heijastuksesta huolimatta aivan toivottoman himmeä. Minkäänlaisia viivoja en saanut näkyviin, joten pinta lienee toivottoman röpelöinen.

[Wezen]

1. kappaletta olen nyt kiillottanut pari tuntia enimmäkseen peili päällimmäisenä 1/3 W-työnnöin. Keskellä on vielä himmeä alue, mutta jonkinlaisia testituloksia saa jo. Ohessa kuvat keinotähdestä (Ritchey Common test) ja ronchi-kuvat pallopeilin kaarevuuskeskipisten molemmiin puolin. Mikähän pelin muoto lienee? Minulla on asiasta ajatus, mutta miettikääpä muutkin.

[Wezen]

No minä tulkitsin peilin muodoksi sellaista, että se on:
- kovera (keinotähden diffraktiokuva RC-testissä on ROC:n ulkopuolella litistynyt vaakasuoraksi)
- muodoltaan litistynyt pallo (Ronchi-kuvan tulkinta kuten tavallisesti)

Kiillotin vähän aikaa peili alla (koveruuden vähentäminen) 4/5 W-työnnöin (litistyneen pallon korjaus) ja ei tuo nyt ainakaan väärään suuntaan mennyt eli lisää tätä.

[Wezen]

Kiillotin vielä vähän aikaa työkalu päällä 4/5 W -työnnöin ja tarkastuksen jälkeen (viivat olivat oienneet kovasti) 40 min 1/2 W -työnnöin edelleen työkalu päällä, koska kovera peili edelleen oli. Tämän jälkeen viivat ovat jo hyvinkin suoria, edelleen kaarevuuskeskipisteen sisäpuolella reunoilla ulospäin kaarevat ja vieläkin peilin sisäosassa toisinpäin kaarevat. Keinotähti on jo varsin nätin näköinen, mutta sisäpuolella hienokseltaan pystypäin eli peili on edelleen kovera.

Yleisesti koveruutta pitäisi siis vähentää, reunat erityisesti ovat ylhäällä ja keskellä on paukama. Koetan vielä ensin noita 4/5 W -työntöjä työkalu päällä. Vai tuleeko muita tulkintoja, saatan huomenna ottaa kuvat?

Palasista kootut 2. ja 3. kappaleetkin ovat saaneet sen verran kiiltoa pintaan, että niidenkin muotoa pääsee katsomaan.

Ihan mielenkiintoinen homma tämä tasopeilinkin teko.

Lisäsin kuvat, pinta on vielä n. 5 h kiillotuksen jälkeen erityisesti keskeltä hieman samea, joten kiillotusta tarvitaan vielä lisää, jatkan kuitenkin ensin tuolla samalla 1/2 W- työnnöllä työkalu päällä.

2. ja 3. kappaleissa on noin 2 h kiillotuksen jälkeen myös vielä sameita kohtia, mutta muotoa niistäkin jo näkee. Toinen on kovera, toinen kupera ja aika hurjan näköisiä vyöhykevirheitä on tarjolla.

[al]

Terve Antti,

Kyllä ei noista ronchi kuvista saa mitään selvää. Siis minä. Mutta näyttäisi menevän kuitenkin parempaan suntaan.
Täytyypä ottaa nyt tuo tason valmistus lähiaikoina ohjelmaan, ja kokeilla itsekin!

t: Aki