<

(2/4) 488 mm F4.85 Dobson

Pääpeilin valmistus

Kun 500 mm:n peiliaihio oli tilattu Tammilasista Hangosta, ei perääntymistä enää ollut. Aihio saapui Helsinkiin 8.5.2006 ja tuli maksamaan noin 400€. Turha sitä oli ruveta pelkäämään joten käärin hihat ja rupesin töihin. Aloitin luonnollisesti reunaviisteistä joihin kuluikin kuutisen tuntia aikaa. Tämän kokoisessa kiekossa särmillä onkin jo pituutta yli kolme metriä joten reunaviisteen tekemiseen hommaa riitti. Aihio ei ollut kuitenkaan tasan 500mm läpimitaltaan vaan 490 mm. Siihen kun tekee vielä reunaviisteet niin lopulliseksi halkaisijaksi tuli 488 mm.

Ennen kuin rupesin kaivamaan kuoppaa lasiin, hioin peilin takapuolen tasaiseksi. Tämä estää mm. astigmaattisuuden syntymistä ja näyttääkin hyvältä. Lasin pinta oli hyvin epätasainen ja siinä oli osa reunoista voimakkaasti kohonnut. Hioin nämä kohoumat ensiksi pois 60 carbolla ja kovasimella. Tämän jälkeen hioin pinnan sileäksi 60 carbolla käyttäen 36 cm tiilityökalua. Sain kaikki jäljet lasin takapinnalta pois melko vaivatta ja hioin sen sileäksi 220 carboon asti. Tiilityökalun päälle laitoin vielä karkeahiomatyökalun lisäpainoksi. Alussa tuli kuoppaa, mutta sitten pitkien W-työntöjen aikana kohdistin painetta enemmän reunalle jolloin kuoppa hävisi. Sileän valmiin takapuolen peitin muovikelmulla ettei kuopan kaivuun aikana 60 carbo tekisi tuhojaan. Pinnan suoruutta tarkkailin asettamalla pinnan yli suoran alumiiniprofiilin ja katsomalla jääkö profiilin ja lasin välille ilmarakoa. En ainakaan silmämääräisesti nähnyt. Koko hommaan meni 20 h aikaa.

Takapinnan jälkeen siirryin etupuolelle. Hioin kovasimella taas suurimmat kuhmut lasista pois ennen kuin rupesin kuoppaa kaivamaan. Lasiaihio oli melko hyvä, sillä etupuolella oli jo valmiiksi millin verran koveruutta. Tärkein työkaluni karkeahionnassa oli n. 17 cm läpimittainen paksu rautakiekko, johon liimasin epoksilla 14 mm muttereita. Sotasuunnitelmani oli aluksi hioa vähän mutterityökalulla, sitten 20 cm lasikiekolla ja tämän jälkeen 36 cm läpimittaisella tiilityökalulla. Näin ajattelin pinnan pysyvän lähellä pallopintaa. Huomasin kuitenkin pian, että tämä tiilityökalu muovautuu hitaasti kaarenevaan muotoon ja madaltaa reunoja. Jätin siis tämän pois pelistä ja jatkoin kahdella pienemmällä työkalulla. Taisin kuitenkin hieman innostua siitä mutterityökalusta ja pinta karkasi pallopinnasta. Muutaman tunnin työskentely tiilityökalulla ja 20 cm kiekolla kuitenkin pelasti tilanteen. Karkeahionta on melko sottaista ja kovaa työtä. Louhittuani lasiin noin kuuden millimetrin kuopan, oli karkeahionta kutakuinkin valmis.

"Rough grinding is a caveman job, so do it like a caveman. Eat well, sleep well and work like hell". - John Dobson

Takapakkia aiheuttivat kipsikakut. Valoin uuden kipsialustan hienohiontaa varten ja ostin litran epoksia. Tämä epoksi oli kuitenkin jonkinlaista epoksi-laastia eikä juoksevaa hartsia. No sain sillä kuitenkin homman tehtyä, mutta kun työkalu valmistui se päätti vieriä pöydältä alas ja halkesi kahtia. Sinne meni viimeiset tiilet, kipsiä, 50€ edestä epoksia ja lukuisia työtunteja. Ei muuta kuin uuden kipsin valu ja uutta epoksihartsia kaupasta. Kipsin päälle liimasin epoksilla 8x22x22 mm lasilaattoja. Lasi kuluu nopeasti, mutta se kesti loppuhionnan. Epoksi oli melko pelottavaa käsitellä. Alussa se oli täysin juoksevaa, mutta hetkessä siitä tuli hyytelöä ja kuumeni rajusti. Ainakaan sitä ei kannata sekoittaa ohueeseen muoviastiaan. Sekoitin liimaa myös liikaa, joten sitä meni paljon hukkaan. Olempahan kokemusta rikkaampi.

Karkeahionnan jälkeen siirryin hienohiontaan. Se sujui mukavasti uudella työkalulla. Aina hienompaan jauheeseen siirtyessä tiskasin työkalun lavuaarissa tiskiharjalla. Sain hienohionnan valmiiksi juuri ennen Cygnukselle lähtöä 3.8.2006. Hienohionnan jätin 15 mikroniin. Valaisin lasin pintaa kiekon pohjasta taskulampulla ja tutkailin pinnan laatua ylöspäin käännetyllä okulaarilla. Hionnan jälki näytti olevan tasainen niin reunoilla kuin keskelläkin. Hienohionta on valmis kun missään ei näy pieniä pisteitä karheamman jauheen jäljiltä. Karkeahiontaan meni aikaa 44h, samoin hienohiontaan. Peilin polttoväliksi tuli 2367mm, mutta tavoitteeni oli 2500mm. Polttovälin pidentäminen olisi ollut kova homma eikä se nyt kovin haittaa jos siitä tuubista vähän lyhyempi tulee.

Pääpeilin kiillotus

Kiillotusta varten jouduin valamaan uuden pikikiekon. En enää käyttänyt kipsiä vaan Ardurapid-lattiatasoitetta. Kipsiin ei oikein tarttunut kunnolla ei lakka, ei maali eikä epoksikaan. Kiekosta tein melko paksun jotta se itsessään aiheuttaisi painollaan painetta ja näin tehostaisi kiillotusta. Pien valu meni jo melko rutiinilla vaikka näin suurta en koskaan ollut tehnytkään. Pikialustasta saa kyllä vielä yrittämällä kelvollisen vaikka alussa homma näyttäisikin huonolta. Kiillotukseen käytin keskikovaa pikeä.

Työskentely alkoi aina vähintään tunnin kylmäprässin jälkeen. Prässipainona käytin jälleen hiekoitussepelillä täytettyä ämpäriä. Pesin peilin puutarhaletkulla ja pien lavuaarissa käsisuihkulla lämpöisellä vedellä. Työntöjä tein useita erilaisia ja muotoisia. Eniten käytin W-työntöjä, mutta myös suoria keskustan kautta ja sen vierestä kulkevia työntöjä. Kiillotin aina 20 min rykäyksen, jonka jälkeen pidin 20 min prässitauon. Päivässä 60 min kiillotus sujui melko jouhevasti ja kävi samalla urheilusta.

Jaoin mielessäni hiomapukin kahteentoista kehäpisteeseen (12h). Jokaisen kiillotusrupeaman jälkeen käänsin peilissä olevan merkin (aihion pyöristyksestä jäänyt jälki) seuraavan tunnin kohdalle astigmaattisuuden välttämiseksi. Pikialustan taas pidin prässättäessä aina yhdessä suunnassa, jolloin senkin asento muuttui varmasti peiliin nähden.

Kiiltoa alkoi tulla melko nopeasti ja työ näytti etenevän hyvin. Reunatkin kiillottuivat nätisti. Vasta nyt kolmen peilin jälkeen sain oikean otteen kiillottamiseen. Painetta pitää olla paljon ja mitä enemmän voimaa käyttää sitä nopeammin lasi kiillottuu. Pien pitää myös liukua lasilla sulavasti ja takkuilematta pitäen pientä matalaa suhinaa. Kiiltoa tarkkailin valaisemalla lasia altapäin ja tutkailemalla pintaa 20 mm okulaarilla. Mahdollinen epätasaisuus erottuu helposti, mutta on vaikea erottaa pinnalla olevaa likaa todellisesta karheudesta. Lopuksi pinnalla ei juurikaan näkynyt muuta kuin epäpuhtauksia ja kiillotus oli valmis. Testasin kiiltoa myös laserilla. Laserin heijastus pinnasta oli vähäisempi kuin muiden testailemieni kiillotettujen pintojen. Mielenkiintoista on se, että kiillotukseen meni aikaa 22h, mikä on puolet 30 cm peilini vaatimasta ajasta. Koko kiillotusprosessi vei kuitenkin prässitaukoineen ja pikikiekkojen valuineen n. 70h. Kiillotus onnistui yli odotusten eikä siinä ollut juurikaan vaikeuksia.

Kiillotuksen eteneminen

00h 40min Kiiltoa kaikkialla, 90 mm reunasta himmenee selvästi reunaa kohti, heijastusta näkyy aivan reunalle asti.
01h 25min 60 mm reunasta himmenee enemmän, kiilto lisääntynyt, ei missään täysin kiillossa.
02h 10min 40-50 mm reunasta himmenee, kiilto lisääntynyt kaikkialla, pidensin työntöjä.
03h 20min Kirkastunut, myös reunoilta, rajaa vaikeampi erottaa, mutta sameutta löytyy..
03h 40min Kiilto lisääntynyt, reunoilta näkyy vaivatta läpi.
04h 40min Kirkastunut, reunat edelleen sameammat.
05h 40min Kirkastunut, keskustasta alkaa olla vaikea erottaa karheutta paljain silmin.
08h 00min Keskeltä hyvin vaikea nähdä karheutta.
11h 00min Reunat kirkastuneet, ero keskustan ja reunan välillä pienentynyt.
12h 20min Reunoilta alkaa olla vaikea erottaa karheutta.
13h 20min Okulaarilla erottaa vielä pisteitä kaikkialta.
15h 00min Pisteet harventuneet.
20h 20min Okulaarilla alkaa olla vaikea erottaa pisteitä.
21h 20min Peili alkaa lähennellä täyttä kiiltoa. Laserin heijastus pinnasta vähäisempi kuin muista kiillotetuista pinnoista.
22h 00min Peili kiillossa! Okulaarilla ei erotu kuin pienet likahiukkaset pinnalta. Laserin heijastus vähäinen.

Pääpeilin muotoilu ja mittaus

Pääpeilin muotoilua varten jouduin tekemään pääpeilin pitimen rungon, sekä mittauskehikon valmiiksi. Kehikko on tehty tukevasta 50 x 50 mm lankusta ja maalattu mattamustaksi. Pääpeilin pidin ripustetaan kehikkoon kahden koukun varaan. Pääpeilin pitimen alareunaan on lisätty turvallisuussyistä kaksi turvajalkaa. Systeemi toimi muuten mainiosti, mutta peili rupesi hiljalleen aina valumaan uuden ripustuksen jälkeen. Ilmeisesti tukihihnana käyttämäni vinssivyö (Biltema!) antoi periksi. Tästä johtuen jouduin suorittamaan mittaukset vasta seuraavana päivänä.

Valoin muutaman pienemmän pikikiekon parabolisointiin pehmeästä piestä. Valu onnistui paljon paremmin kun lämpimään pikeen ei painanut mitään uria ennen pien painamista peiliä vasten. 20 cm ja 15 cm pikialustat olivat päätyökalujani, mutta valoin myös 100 mm ja 80 mm kiekot mahdollisten vyöhykevirheiden yms. korjaamiseen. Näitä kahta pienintä työkalua ei onneksi tarvinnut juurikaan käyttää. Pikikiekkoja säilytin kannen alla piilossa pölyltä.






Mittauspäiväkirja

Aluksi tarkkailin peilin muodon kehittymistä ainoastaan ronchi-hilan avulla. Ronchi-viivat lähtivät kaareutumaan melko hyvin heti alusta alkaen. Kun kaarevuutta alkoi olla mukavasti siirryin foucault-mittaukseen. Tein kaksi foucault-maskia; toinen on perinteinen "reikäpari"-maski neljällä reikäparilla ja toinen couder-maski seitsemällä reikäparilla. Käytin käytännössä vain couder-maskia joka kattoi koko peilin alueen.

Tein aluksi n. 15 min sarjoja jonka jälkeen mittaisin peilin. Jossain vaiheessa virhe jäi paikalleen 120 nm paikkeille. Tämän jälkeen vaihdoin mittauspolitiikkaa ja mittasin korjaustyöntöjen jälkeen ainoastaan ensimmäisen ja viimeisen reikäparin. Tästä näin suunnilleen onko peili vielä alikorjattu ja missä vaiheessa suunnilleen ollaan menossa. Homma alkoi taas edetä kun ei tarvinnut aina odottaa seuraavaan päivään, mitata kaikki reikäparit ja mennä kotiin pohtimaan mittaustuloksia. Aluksi peitin kaikki mitattavan reikäparin ympärillä olevat reiät maalarinteipillä. Huomasin kuitenkin loppuvaiheessa että tämä on turhaa eikä avoimet reiät juurikaan häiritse mittausta. Näin ei tarvitse kävellä peilin edestä aiheuttaen turbulenssia. Tällöin myös peiliä ei tule tökittyä mittauksen aikana.



Muotoilun aikana pidin mittauspäiväkirjaa. Sinne merkitsin kaikki tekemäni työnnöt ja työskentelyajat. Muistiinpanot ovat tärkeitä jos haluaa oppia jotain ja saada muotoilun joskus valmiiksi. Usein selailin muistiinpanoja läpi tutkien miten joku työntö oli vaikuttanut. Tehtyjen aikaisempien työntöjen ja mittaustulosten avulla tiesin miten jotain virhettä kannattaa lähteä korjaamaan.

Mittausten loppuvaiheessa foucault-mittaukset alkoivat heittelehtiä jonkin verran johtuen luultavasti epästabiilista mittausympäristöstä. Kymmenen mittauksen keskiarvoksi sain kuitenkin kokonaisvirheeksi n. 45 nm. Mahdollista astigmaattisuutta testasin tutkailemalla focaultin valolähdettä okulaarilla eikä minkäänlaista elliptisyyttä näkynyt. Tavoitteenani oli saada pääpeili 1/10 valoaallon (55 nm) tarkkuudella paraboloidiksi, mutta siitä tulikin hieman parempi. Hyvän käsityksen peilin tarkkuudesta saa kuvittelemalla epätasaisuudet koko Itämeren alalle. Jos Itämeri olisi suhteessa yhtä tarkka peilipinta kuin peilini, korkein aalto koko Itämeressä olisi vain noin 12 cm korkea.

P-V WaveFront Error Tämä luku kertoo eron peilin korkeimman laakson ja huipun välillä aaltoina. Ero on peilissäni 0.15 valoaaltoa. Tämä ei kuitenkaan kerro sitä, miten monta näitä huippuja ja laaksoja on, joten tämä on melko kehno peilin laadun mittari.
Strehl Ratio Tämä kertoo kuinka paljon valosta osuu diffraktiokuviossa olevaan Airyn kiekkoon verrattuna tavoitearvoon joka on 84 %. Peilini on siis 89 % tarkkuudella tavoitteessaan. Yleisesti ottaen arvoa 80 % pidetään "diffraction limited"-rajana.
Surface RMS Error Tämä kertoo tilastollisesti lasketun keskiarvovirheen nanometreissä. 550 nm valoaaltoina tämä tekee 0.03 ja diffraction limited-rajana pidetään noin 0.05.

Näiden lukujen valossa peilini tuntuu olevan melko hyvä. Foucault-mittaus ei kuitenkaan ole absoluuttisen tarkka, joten täytenä totuutena lukuja ei voi ottaa. Mittaukset interferometrilla antaisivat tarkemmat tiedot.

Lähetin muotoilemani peilin Englantiin missä kiillotetun lasin etupinnalle höyrystettiin hyvin ohut heijastava alumiinipinnoite. Orion Optics lupaa heidän parannetusta Hilux- pinnoitteesta, että siitä heijastuu jopa 97 % siihen osuvasta valosta, kun se tavanomaisilla pinnoitteilla on luokkaa 86 %. Myös samasta paikasta valmiina ostamassani 88 mm:n apupeilissä on Hilux- pinnoite. Mikäli pinnoittajan antamiin tuloksiin on luottamista, kaukoputkeni vastaakin valonkeräyskyvyltään noin 530 mm:n teleskooppia tavanomaisella alumiinipinnoitteella. Alla kuva pinnoitetusta pääpeilistä kun se saapui Englannista. Aluminointi näytti onnistuvat erinomaisesti ja peili heijasti kaikkialta hyvin. Keskelle pääpeiliä laitoin pyöreän tarran kollimoinnin helpottamiseksi.

Edellinen

1 2 3 4

Seuraava