Astronomická zrcadla

pokovená zrcadlaPři výrobě optiky používáme výhradně kvalitní borosilikátové sklo s nízkou tepelnou roztažností, které bylo jemně vychlazeno a dosahuje velmi nízkých hodnot vnitřního pnutí (≤20nm/cm). Standardním materiálem pro zrcadla do průměru 350mm je Borofloat tloušťky 25mm, po dohodě je však možné použít i Supremax a zvolit jinou tloušťku kotouče. Pro apertury větší než 400mm nabízíme standardně Borofloat tl. 25mm, SUpremax tl. 35mm a po dohodě je samozřejmě možné zvolit i jinou tloušťku. Broušení a figurování optických ploch probíhá na speciálních brousících strojích pod naším neustálým dohledem. Jelikož je každé zrcadlo vyráběné na zakázku a nikoliv jako součást velké série, můžeme celému procesu věnovat maximální pozornost. Samozřejmostí je opakované testování plochy, které provádíme pomocí Focaultovy stínové zkoušky a Ronchiho testu. Udanou kvalitu plochy garantujeme - je otázkou naší profesionální cti, že ze své dílny nepustíme špatné zrcadlo.

Níže naleznete ceník zrcadel standardních rozměrů s světelností, které běžně vyrábíme. Kromě toho jsme schopni zhotovit i zrcadla nestandardních rozměrů a světelností, ovšem vše je třeba předem zkonzultovat. Pokud je to však alespoň trochu možné, snažíme se přání zákazníka vyjít maximáně vstříc. Totéž se týká i ostatních parametrů (přesnost plochy, speciální druh pokovení, proměření na profesionálním interferometru) a dodacích podmínek - máte-li nějaké zvláštní přání, kontaktujte nás, věříme, že společně najdeme vhodné řešení.

Ke každému zrcadlu dodáváme protokol o měření plochy. Můžete si zvolit druh pokovení - běžně používaný je hliník s ochranou vrstvou SiO2, dosahující odrazivosti kolem 90%. Dále je možné aplikovat i vrstvy se zvýšenou odrazivostí (až 96%) a vyšší odolností. Uvedené ceny jsou včetně napaření Al+SiO2, v posledním sloupci je udán příplatek za aplikaci vysoce odrazné vrstvy.

 

Ceník parabolických zrcadel

Apertura Ohnisková vzdálenost Cena Zvýšená odrazivost
Standard Premium
100 mm 400 mm 2190,- 2690,- 900,-
150 mm 600 mm 3890,- 4890,- 900,-
150 mm 750 mm 3190,- 3790,- 900,-
200 mm 600 mm 8790,- 10390,- 3900,-
200 mm 720 mm 7990,- 9490,- 3900,-
200 mm 850 mm 7290,- 8790,- 3900,-
200 mm 1000 mm 6790,- 7890,- 3900,-
200 mm 1200 mm 6390,- 7390,- 3900,-
250 mm 1000 mm 12390,- 14990,- 3900,-
250 mm 1250 mm 10490,- 12590,- 3900,-
250 mm 1500 mm 8490,- 11490,- 3900,-
300 mm 1200 mm 17990,- 20990,- 5000,-
300 mm 1350 mm 13990,- 16790,- 5000,-
300 mm 1500 mm 12490,- 15990,- 5000,-
300 mm 1650 mm 11990,- 14490,- 5000,-
300 mm 1800 mm 11490,- 13490,- 5000,-
350 mm 1500 mm 20490,- 24490,- 5000,-
350 mm 1650 mm 19490,- 23490,- 5000,-
350 mm 1750 mm 18490,- 22490,- 5000,-

Zrcadla do 350mm jsou standardně nabízena z materiálu Borofloat o tloušťce 25mm. Na přání je možné zhotovit zrcadla i v jiné tloušťce - neváhejte se na nás obrátit s dotazem.

 

Apertura Ohnisková vzdálenost Materiál Cena Zvýšená odrazivost
Standard Premium
400 mm 1600 mm BF 25mm 28990,- 32990,- 7000,-
400 mm 1600 mm SPX 35mm 36990,- 39990,- 7000,-
400 mm 1800 mm BF 25mm 25590,- 30990,- 7000,-
400 mm 1800 mm SPX 35mm 34590,- 37990,- 7000,-
450 mm 1650 mm BF 25mm 47990,-* 52990,-* na dotaz
450 mm 1650 mm SPX 35mm 56990,-* 61990,-* na dotaz
450 mm 1800 mm BF 25mm 42990,-* 47990,-* na dotaz
450 mm 1800 mm SPX 35mm 51990,-* 56990,-* na dotaz
500 mm 1800 mm SPX 35mm 60900,-* 77900,-* na dotaz
500 mm 2000 mm SPX 35mm 58990,-* 65990,-* na dotaz
500 mm 2250 mm SPX 35mm 57990,-* 63990,-* na dotaz
500 mm 2500 mm SPX 35mm 54990,-* 61990,-* na dotaz
600 mm 1800 mm SPX 35mm 180990,-* 195990,-* na dotaz
600 mm 2400 mm SPX 35mm 123990,-* 132990,-* na dotaz
600 mm 2700 mm SPX 35mm 135990,-* 144990,-* na dotaz

* u těchto průměrů je nutné konzultovat vhodnost použitého materiálu, jehož změna může významně ovlivnit výslednou cenu

Za příplatek 100 euro můžeme zařídit proměření zrcadla, včetně vyhotovení podrobného protokolu, na interferometru u prof. Wolfganga Rohra v Německu.

Dodací lhůta je stanovena na základě dohody. Vzhledem k tomu, že všechna zrcadla jsou vyráběná na zakázku, při objednávce požadujeme zálohu ve výši ceny materiálu.

 

 

Několik úvah o velmi tenkých zrcadlech

Jak si můžete všimnout v ceníku zrcadel, do průměrů 18“ je standardně z ekonomických důvodů dodáváme z 25mm tl. Borofloatu. Někdo by mohl namítnout, a jistě je takových dost, že je toto příliš tenké a nebude to dělat dobrotu. Rád bych taková tvrzení vyvrátil nebo okomentoval. Ano, 25mm u 450mm zrcadla je skutečně veliká „štíhlost“. Toto s sebou samozřejmě přináší různá úskalí. Jednak mnohem snadněji při výrobě vzniká astigmatismus, čemuž je prostě potřeba umět zabránit a já doufám že toto zvládáme bez problémů – máme za sebou již určité množství takových zrcadel a jejich kvalita je myslím velice solidní.
Druhá podmínka dobrého fungování takového zrcadla je naprosto precizní uložení zrcadla v objímce na dostatečném počtu bodů plus opásání boků zrcadla pomocí speciálního pásu. Toto uložení optimalizujeme pomocí SW „PLOP“ který přesně navrhne potřebné množství bodů, jejich rozložení a vypočítá průhyby zrcadla, které se pak pohybují většinou v řádu setin lambda. Tedy v naprosto zanedbatelných hodnotách. Tato technologie je velmi dobře ověřená a astroamatéři po celém světě, hlavně v USA vyrábějí zrcadla až do tloušťky 5%! Tedy např. 50mm tl. u zrcadla průměru 1m !
Navíc takto tenká zrcadla mají jednu nespornou a zásadní výhodu oproti „běžně“ silným zrcadlům, a to je velmi rychlá temperace před pozorováním. Tam, kde běžně silná zrcadla temperují třeba několik hodin, naše tenká zrcadla jsou vytemperovaná a připravená k maximálnímu výkonu již během řádově desítek minut. Tyto moje úvahy bych rád doplnil výběrem z článku Mela Bartelse, což je jakýsi „guru“ mezi astroamatéry v USA a má mnoho zkušeností s broušením velkých a velmi tenkých zrcadel.

 

Mel Bartels: Výroba velkých tenkých zrcadel

Proč brousit velká tenká zrcadla? Vzdálené objekty jsou velmi slabé. Je zapotřebí velká odrazná plocha na posbírání dostatečného množství fotonů abychom je viděli v plné kráse. Dobrodružství z objevování galaxií miliardy světelných let vzdálených vede amatéry ke stavbě velkých dalekohledů s průměry 400 až 1000mm. Protože tlusté sklo je těžké a drahé a montáž vyžadovaná pro těžká zrcadla neúnosně masivní, výrobci amatérských zrcadel se obrátili k tenkému sklu. Velký dobson s tenkým zrcadlem může být rozumně levný a přepravitelný do míst s tmavou oblohou. Důvod pro dlouhé fronty pozorovatelů u těchto dalekohledů na star parties je zřejmý – ten pohled je zkrátka úžasný.

Jaký druh skla a jakou tloušťku použít? Několik molekul silné hliníkové pokovení je zodpovědné za odraz světla do okuláru. Velká péče je věnována tomu aby povrch zrcadla na kterém je nanesená odrazná vrstva kopíroval přesnou křivku na miliontiny centimetru. Pečlivě navržená a provedená objímka dokáže udržet tento precizní tvar i u tenkých zrcadel bez deformací.
Jakou tloušťku použít? Mnoho amatérů úspěšně zhotovilo velká zrcadla 4-6cm tlustá. V dubnovém čísle Sky and Teleskope z roku 1996 analyzuje Toshimi Taki návrh objímky určené na podporu tenkých zrcadel. Závěr je, že tenká zrcadla jsou nejvíce ovlivněná průhybem mezi podpůrnými body. Taki říká, že 18 podpůrných bodů je dostatečných pro 80cm zrcadlo o 5cm tloušťce.
Po zhotovení tuctu zrcadel o průměrech 40 až 80 centimetrů mohu říci, že s 5cm tlustým sklem je výrazně jednodušší práci než s tenčím. Především je mnohem menší problém s astigmatismem ve finální fázi broušení. Rovněž leštění je o řádný kus jednodušší. Doporučuji pomalu chlazený pyrex. A nebo, pokud jste ochotni důsledně dbát na prevenci astigmatismu při broušení a jste schopni sehnat sklo známé kvality, můžete použít i 2,5cm tlusté tabulové sklo. Když jsem začal moji kariéru broušení velkých zrcadel v roce 1980, sklo dorazilo se 16 hranami a s hlubokými škrábanci vpředu i vzadu. Jen připravit sklo pro broušení dalo spoustu práce. Musel jsem vyrobit nástroje abych to všechno vybrousil, vyrovnal… Dnes sklo přichází krásně kulaté a ploché, připravené k broušení, s hotovým základním předvýbrusem.

Jakou velikost zrcadla a jaké ohnisko? Dobrá startovní velikost je 40 až 50 cm! Můžete použít tenké sklo, nebo hrubě chlazené sklo, nebo je možné použít tabulové sklo neznámého původu a je možné začít s velkým průměrem. Asi uspějete, ale vždy je šance, že něco zkazíte. Cílem je brousit velká zrcadla bez velké zmetkovosti, ne trhat rekordy. Navrhuji 40cm až 50cm pomalu chlazený pyrex o tloušťce 5cm. Nebo pokud budete fanatičtí při prevenci astigmatismu a zvolíte si světelnost menší než f/5, můžete zkusit dobře vychlazené 40cm tabulové sklo o tloušťce 2,5cm.Pokud si troufáte trhat rekordy, tohle jsou nejtenčí zrcadla, která jsem úspěšně vybrousil:

  • 30cm průměr x 10mm centrální tloušťka, f/4, tabulové sklo

  • 40cm průměr x 15mm centrální tloušťka, f/5, tabulové sklo

  • 50cm průměr x 25mm centrální tloušťka, f/4, pomalu chlazený pyrex

  • 60cm průměr x 25mm centrální tloušťka, f/5, pomalu chlazený pyrex

  • 76cm průměr x 32mm centrální tloušťka, f/4, pomalu chlazený pyrex

Všechna tato zrcadla fungovala krásně. Přesto, když se na to všechno podívám, nejjednodušší velké zrcadlo, které jsem kdy vybrousil je mé současné: 50cm v průměru x 50mm tlusté f/5, pomalu chlazený pyrex.
Větší ohniskové vzdálenosti je jednodušší vybrousit, ale potřebují delší tubusy. Čím větší zrcadlo, tím větší kompromis je potřeba akceptovat u ohniskové vzdálenosti. 40cm f/6 nebo f/7 není nemožné, ale 80cm prostě musí být f/4 nebo f/5. Korektory komy jako ParrCorr hodně pomáhají u těchto ohnisek. V kombinaci s dlouhoohniskovým širokoúhlým okulárem jako je 35 mm Panoptik, komakorektor umožňuje překrásné širokoúhlé pohledy. Pro mnoho výrobců i pozorovatelů je f/5 nejlepší kompromis.

Jak dobré mohu udělat velké tenké zrcadlo? Nechoďme okolo horké kaše: vaším cílem je udělat zrcadlo, které bude prakticky nerozeznatelné od perfektního. I nováček ve velkých zrcadlech, pokud metodicky a trpělivě následuje rady, má velkou šanci na dobrý nebo velmi dobrý výsledek. Nejenom, že je dobrý výsledek dosažitelný, ale pokud umožníte viditelné chyby ve tvaru zrcadla, je pravděpodobné, že ty chyby budou ještě větší než si myslíte. A pokud jsou velká zrcadla špatná, selhávají vskutku tragicky.
Chci dodat , že nehodlám zabřednout do věčné diskuze o chybách ve zlomcích vlnové délky, Strehl ratios a RMS, a který typ a jaké hodnoty chyb jsou akceptovatelné a které už akceptovatelné nejsou. My, jako brusiči velkých zrcadel, se staráme o kvalitu jen jako o kvalitu pohledu skrz okulár. Ověříme kvality zrcadla testem na hvězdě, poté co hrubě ustavíme tvar pomoci Ronchiho, Foucaultova and Caustic testů.

Amatérská zrcadla mohou být hodnocena podle dosažitelného zvetšení. S rostoucím zvětšením dosáhneme bodu, kde se obraz zkazí. Hvězdy už nebudou bodové, planetární detaily budou neurčité, a celkový dojem zklame. Bohužel, pokud není zrcadlo vyloženě špatné, většinou je limitem atmosféra. Až po několika nocích získáme představu při jakém zvětšení začne obraz ztrácet kvalitu.

  • Zrcadla která zvládnou zvětšení 35x az 50x průměr v palcích hodnotím jako skvělá

  • 25x až 35x na palec hodnotím jako dobrá

  • 25x na palec jsou akceptovatelná

  • 15x až 25x na palec jsou špatná

  • 12x na palec prostě není dokončené zrcadlo!

Pro malé průměry by tato čísla měla byt větší, pro obrovské průměry by měla být menší.

Zde jsou poznámky Bratislava Curciče k hodnocení kvality zrcadel podle star-testu:

  • 1) Nenajdete řádnou chybičku, absolutně perfektní. Za 25 let jsem ještě takové neviděl.

  • 2) Defekty jsou viditelné jen extrafokálně a to ještě po důkladném testování za nejlepšího seeingu. Taková zrcadla by se dala spočítat na prstech jedné ruky.

  • 3) Extrafokalní defekty viditelné, ale velmi malé. Vynikající. Nejlepší komerční dalekohledy (Zeiss, Astro-physics, Takahashi). Nejlepší příklady amatérských zrcadel.

  • 4) Extrafokalní defekty dobře viditelné, ale zaostřený obraz v podstatě perfektní. Nejlepší případy běžných sériově vyráběných dalekohledů.

  • 5) Velké extrafokalní defekty, ale zaostřený obraz příliš netrpí. Většina běžných seriově vyráběných dalekohledů, většina povedených amatérských zrcadel.

  • 6) Zaostřený obraz viditelně poškozený. Akceptovatelné kusy běžných dalekohledů, většina velkých světelných zrcadel.

  • 7) Vážně poškozený obraz, zřejmé nesplnění difrakčního limitu. V minulosti většina běžných zrcadel, dnes pouze u některých speciálních dalekohledů (astrografy).

  • 8) Je obtížné určit, kdy je dalekohled vlastně zaostřený, těžké vady obrazu. Bohužel, ne až taková vzácnost mezi dalekohledy.

  • 9) Použitelné jenom pro nejmenší zvětšení – tak s takovým „dalekohledem“ bych nechtě mít nic společného.

  • 10) Absolutně nepoužitelné – ano, jeden takový jsem také viděl :-)

99% teleskopů které jsem viděl, spadá do kategorií 4 až 10

 

O testování a měření zrcadel

Focaultova stínová zkouškaTestování a měření zrcadel jsme doposud dělali pomocí klasické a jednoduché Foucaltovy stínové zkoušky v poloměru křivosti zrcadla pomocí tzv. Couderových masek, kdy se měří poloměry křivosti jednotlivých zón zrcadla resp. rozdíly mezi poloměry křivosti jednotlivých zón zrcadla.
Foucaultovu zkoušku doplňujeme Ronchiho testem prováděným pomocí Ronchi mřížky. Touto metodou se dá zhodnotit plynulost plochy a objevit defekty ve smyslu různých zonálních vad, sleštěných okrajů, astigmatismu apod.
Další novou metodu, kterou v současné době vylepšujeme přesnost svých měření, je Rossův nulový test. Jedná se o tzv. „nulovou“ zkoušku, kdy pomocí speciální, velmi přesně zhotovené čočky mohu pohledem přes Focaultův tester vidět zrcadlo jakoby mělo sférický tvar. Při zástinu zrcadlo zháší celé najednou a jakákoliv zonální vada je velice dobře pozorovatelná.
Tyto zkoušky doplňujeme testem na umělé hvězdě (vytvořené pomocí přesného, laserem vypáleného otvoru o průměru 20 mikrometrů). Tato metoda je velice citlivá a dá se jí dosti přesně ohodnotit rotační symetrie zrcadla a odhalit jeho případný astigmatismus.

Ronchiho testVýsledky měření zadáváme do speciálního software (Foucault test data reduce SW) a ten pak vyhodnotí známé parametry P-V a SR. Na místě je samozřejmě námitka, že tento způsob hodnocení kvality celé plochy není dostatečně přesný a získané hodnoty P-V a SR nemusí odpovídat skutečnosti. Nicméně zkusili jsme některá svá zrcadla po provedení vlastních měření nechat proměřit v profesionální optické laboratoři u prof. Wolfganga Rohra v Německu a ukázalo se, že na Strehl koeficientu se proměřujeme přibližně o dvě až tři procenta. Na základě zkušeností a důkladného zkoumání každého zrcadla věříme, že námi používané metody jsou pro „běžná“ zrcadla (do 50 cm a světelnosti f/4 a méně) dostatečně přesné a uvedené výsledné parametry dobře popisují skutečnou kvalitu plochy. Výsledky těchto měření uvádíme v protokolu, který je dodáván se zrcadlem.

Nejpřesnější metodou, kterou budeme v následujících měsících zavádět, je interferometrická kontrola pomocí Bathova interferometru. Toto je patrně nejcitlivější metoda používaná na všech optických pracovištích a profesionálních dílnách. Velice citlivě vyhodnotí tvar plochy zrcadla a příslušný SW pak přesně vypočítá hodnoty PV i SR.