Spiegelschliff, Versilberung und Selbstbau eines Dobson-Teleskopes
Bevor es so richtig los geht, möchte ich mich nochmals bei Stathis Kafalis, Martin Trittelvitz und allen aktiven ATM-lern vom Selbstbau-Optikforum des deutschen Astrotreffs bedanken. Man lernt hier unglaublich viel!
Mein Logbuch:
Es handelt sich um einen Borosilikat-Rohling der Fa. Schott, Durchmesser 300mm, Dicke 25mm
(hat Stathis besorgt)
1.6.: Nahezu Fullsizetool (ca. 90%) aus Waschbetonplatte mit Flex ausgeschnitten.
7.6.: Anschliff 1Stunde mit Carbo80, jeweils ein gehäufter Kaffeelöffel Carbo
8.6.: Fase auf Tool und Spiegel mit Miniflex vergrößert (bitte nicht nachmachen: Fase ist dadurch nicht sehr schön geworden; wurde noch mit dem Schleifstein korrigiert.) Grobschliff 1Std.
9.6.: Grobschliff 2Std, ca. 3m Brennweite mit Sonnenreflextest.
Folgende Tage: Grobschliff 4Std. MOT (Mirror on Top) mit Druck, ganze Striche mit starkem Überhang
Letzte Juniwoche: 2 Brennweiten wohnen, ach, in meiner Brust: Taschenlampentest: Mittenloch 14cm! Rand kaum angegriffen, Brennweite des Loches 107cm!
Oh Schreck: Das Sphärometer (Messuhr auf Holzleisten mit Stahllineal montiert) zeigt 3,7mm Schnitthöhe (um 3 Zehntel mm zu viel ausgehöhlt!)
C80 geht dem Ende zu, Stathis sei Dank: er schickte mir Nachschub.
Lösung: TOT (Tool on Top) mit seitlichem 1/3 Überhang =Randabbau 2Std., Schnittweite 3,4mm = OK für 1:5,5. Weiter kleinere Striche, Wechsel MOT und TOT
In den letzten 2 Juniwochen in der Werkstatt meiner Schule den „Hut“, in meinem Fall besser den „Ring“ (oberer Teil eines Dobson-Teleskopes) gebaut: Kern aus 3x4cm Styrodur (sehr leicht und trotzdem stabil, Innendurchmesser 32cm), mit doppelter Furnierschicht bezogen, Holzverstärkungen für 4-armige Spinne und Stagenbefestigungen, Sperrholzplatte für Okularauszug integriert.
3.7.: 45min, Taschenlampentest: Mittenloch 10cm,
4.7.: 45min, Taschenlampentest: Mittenloch 6cm, Radius 326cm
5.7.: 45min, jeweils 4x MOT, 1x TOT, Taschenlampentest: mittleres Loch verschwunden, Krümmungsradius 330cm, Ende Grobschliff (knapp 11 Stunden)
Fase auf Tool nachgeschliffen, Zarge und Boden des Tools mit Kunstharzlack (war vorhanden) 2x gespritzt: hoffentlich löst sich dadurch kein Sandkörnchen aus dem Betontool.
6.7.: Beginn Feinschliff Carbo180, 45min, schwacher Kaffeelöffel Carbo, Angriff der Fläche sehr regelmäßig, Durchblick auf Carbo und Luftbläschen schön gleichmäßig.
Rutscht wie geschmiert, meist MOT, manchmal TOT, Bleistiftkreuz fast gleichmäßig verschwunden (am Rand etwas langsamer weil 90%Tool).
9.7.: Fortführung Feinschliff C180 1Std.
12.7.: Fase nachgeschliffen, wegen mancher kleiner Muschelbrüche und einem Kratzer nochmals 1 Stunde C180 dazugegeben. Immer Wechsel MOT und TOT. Sonnentest 164cm,
Feinschliff 1,5 Std. C320, scheint schon fertig zu sein: nur noch 3 Minipits, Lampenfadenreflex überall gleich. Schleiflautstärke wird hier gesellschaftsfähig.
13.7.: Jetzt ist das Microgrit an der Reihe. Zuerst 1,5 Std. 16my, dann 1,5 Std. 9my. Das 5my lasse ich lieber aus. Die Kratzergefahr ist hier sehr stark. Trotzdem sind leider Kratzer entstanden!
31.7.: Fase auf Tool war nicht mehr vorhanden. Deshalb kamen wahrscheinlich Kratzer. Diese begannen nämlich meist am Rand. Somit habe ich die Fase nachgeschliffen und das Tool mit Kunstharzlack rundherum gestrichen.
1.8.: Deshalb zurück zu 16my. Ging sehr unregelmäßig. Der Lack löste sich auch unregelmäßig auf der Oberfläche. Somit schliff ich mit Carbo600 2Std TOT und MOT. Leider umsonst: Kratzer konnte ich nicht entfernen. Oberfläche wegen unregelmäßiger Lackabsplitterung zu rauh. Es entstanden leider noch mehr Kratzer. Deshalb klebte ich mit Uhu-hart das besorgte Fliesennetz auf das Tool.
Zur Kratzerproblematik muss ich hier noch sagen, das ich alles andere als perfekte Laborhygiene habe: Ich lebe mit Familie (Frau +4 Kinder) in 2 Haushalten. Manchmal schleife ich im Garten, manchmal im Haus, in der Wohnung, am Dachboden etc. (wo es halt gerade möglich ist bzw. mir Spaß macht). Da lauern natürlich überall böse Staubkörnchen!
3.8.: Neues 25/5cm Gipstool für die Pechhaut aus Ansetzbinder (war wegen Dachbodenausbau vorhanden) gegossen: auf mit Plastikfolie abgedecktem Spiegel stellte ich einen verklebten Resopalreifen aus und goss ihn aus. 2 Klebestreifen mit Fensterklebeband kamen noch hinein, um bei der entstandenen Ausnehmung besser hochgehoben zu werden. Nach einer Woche Austrocknung grundierte ich das Tool und lackierte es mit Kunstharzlack.
Nächste Panne: Das Fliesennetz löste sich beim Schleifen vom Betontool.. Somit musste ich alles wieder herunternehmen, abschleifen, reinigen und nochmals die Teile einzeln mit Pattex wieder aufkleben.
10.8.: Spinne gefertigt: auf Flügelmuttern 3mm Gewinde gebohrt. 0,8mm Alublech gebogen, in der Mitte ein 15mm Aluquadrat. Ring mit Bienenwachs eingelassen, Okularauszug eingebaut. Ring mit Löchern und Schrauben für Stangenbefestigung versehen.
13.8.: Carbo 320 2Std.
14.8.: My 15 2Std, My 9 2Std, wieder 5 Kratzer!
15.8.: zurück zu My 15 2Std, nur 1 Std. My 9: nur 2,5 Kratzer!, alle Pits ausgeschliffen = für mich Feinschliff beendet! Mit allen Umwegen Feinschliff ca. 20 Stunden.
20.8.: 2 Pechhäute gegossen: eine für meinen alten 6-Zöller (vor 2 Jahrzehnten als 85cm/14cm ein wirklich guter Newton, die Brennweite habe ich auf 60cm gekürzt, die einst abgefallene Kante möchte ich allerdings in den Griff bekommen um ihn wirklich als schnellen 15cm Spiegel einzusetzen) und eine für den aktuellen 12-Zöller.
12“ 1Std poliert: Randbereiche wegen des kleineren Tools noch wenig angegriffen, ich sehe nur noch 1 Kratzer. 6“ ½ Std poliert: Ring um Zentrum wird angegriffen, muss Pech abtragen und gut Rillen nachschneiden …ein Projekt für später…
In der letzten Augustwoche (=Ferienwoche) ließ ich den Spiegel ruhen und beschäftigte mich mit dem Bau der anderen Teile für den Dobson: ich baute aus größtenteils normalem Bauhaussperrholz die Grundplatte mit Teflonscheiben, die Rockerbox (nur hier verwendete ich als Boden eine alte Tischplatte aus Pressspanplatte mit Resopallagen), die Höhenräder (ebenso mit Resopal-Auflagen) und die Spiegelbox mit einer 9-Punkt-Halterung. Alles wurde mit Bienenwachs eingelassen.
9.9.: Rillen der Pechhaut mit Lötkolben nachgezogen. Polieren: TOT 1Std mit leichtem Überhang.
10.9.: Mein alter, einfacher Ronchi- und Foucault-Tester zeigt eine gleichmäßige Fläche mit hoher Kante. Spiegelhalterung mit Justierschrauben weitergebaut.
11.9.: Ronchi & Foucault: ebenso gleichmäßig, hohe Kante. TOT 1Std mit leichtem Überhang. Tool geht sehr schwer: Rillen im Pech sind wieder zu. Nochmals mit Lötkolben Rillen ausgeschmolzen, jedoch jetzt hielt ich das Tool umgedreht im 45% Winkel. Jetzt konnte das überflüssige Pech abrinnen.
12.9.: TOT 1Std, sanfter Druck mit Toolrand auf Spiegelkante, leichter Überhang, 1/3 Striche. Tool greift jetzt gut.
13.9.: R & F: schön gleichmäßig, hochgezogener Rand bereits sehr schmal aber nicht auspoliert.
14.9.: 1 Std. meist ca. 2cm Überhang, leider knirschte es plötzlich: ein 5cm Kratzer! Den lasse ich aber, wenn sonst alles gut geht.
15.9.: 1/2 Std. mit 1/3 Überhang: Beugung der Ronchilinien wieder stärker, Kante auf Seite leuchtet stark = abgesunkene Kante?, leider aber trotzdem noch nicht ganz auspoliert. 1Std kurze Striche, kein Überhang: es entstand ein leichter Zentralberg. Kante leuchtet weniger, trotzdem leicht abfallender Rand (ähnlich einer Mini-Parabel). Glühbirnfaden-Reflexion auf ganzer Fläche inklusive Kante wunderbar gleichmäßig, verzieht sich nicht an Kante)
16.9.: Tester ausgebaut, um Zonenmessungen zu bewerkstelligen, Mikrometerschraube integriert.
17.9.: Ich kontrollierte die Spiegeloberfläche mit meinem 40mm Okular als starke Lupe, jedoch ohne den Spiegel von von unten mit der Taschenlampe zu beleuchten und glaubte, er sei bereits auspoliert. Deshalb Anfang des Parabolisierens: 3x 10min, MOT lange Striche mit Überhang. Test: keine Veränderung. Vielleicht zu wenig Überhang?
18.9.: Höhenräder geschliffen und gewachst
19.9.: Spinne und Fangspiegelhalter 2x lackiert
21.9.: trotz mehrmaligem Warmpressen klemmt Pechhaut, Rand mit Messer eingeritzt, Pechhaut hat nun guten Kontakt. 20min viel Überhang: erster schöner Parabelschatten.
22.9.: 5-Zonenmaske aus Karton ausgeschnitten
23.9.: Fangspiegelhalter mit Kontermuttern und Federn auf Spinne montiert.
24.9..Testversuche mit Zonenmaske leider ohne Erfolg. Lösungsideen: punktförmiges Loch bessern, Rasierklinge auswechseln, beim Tester den Schlitten mit der Klinge verjüngen, mit guten Gummis oder Federn versehen. Ich glaube auch, dass die Parabel ganz einfach noch zu klein ist.
28. 9.: Focaulttester optimiert: Klingenschlitten verjüngt, alles besser eingeseift und mit Gummis verspannt.
28. 9.: Hauptspiegellagerung zusammengebaut.
29. 9.: Immer wieder mit Okular und(!) Taschenlampe auf übriggebliebene Pits geprüft und fand doch noch einige (Das Polieren war also doch noch nicht abgeschlossen – ist mir nach ca. 7 Stunden auch etwas eigenartig vorgekommen), deshalb 1 Std. weiterpoliert.
30. 9.: 1 Std. poliert.
1. 10.: Die Stangen 1 und 2 montiert.
2. 10.: Die Stangen 3 und 4 montiert.
3. 10.: Mit Lot vom Fangspiegelhalter stellte ich die Spiegelmitte fest. Somit wurden die Stangen 5 und 6 eingerichtet und montiert.
6. bis 9. 10.: je 1 Std. poliert: 3Std. TOT, 1 Std. MOT
12. 10.: Die 3mm Alubleche zur Verbindung der Stangen zum Ring hämmerte ich: So wurden sie wesentlich stabiler.
18. 10.: 1 Std. TOT
19. 10.: 1 Std. MOT. Den Spiegel lege ich über Nacht auf das trockene Tool. Dazwischen ein grobmaschiges Tuch ähnlich einem Fliegengitter. Somit benötige ich nicht mehr Glyzerin zwischen Spiegel und Tool. Dieses Muster drückt sich in die Pechhaut ein und macht bessere Kanäle für das Pech: Es lässt sich jetzt wieder prima polieren!
Nov. + Dez: Wenig Zeit gehabt, somit insgesamt nur 5 Stunden poliert (meist TOT und MOT 1/3 Striche, 1/3 Überhang). Ohne Messungen, nur Lupentest mit Taschenlampe von unten: Pits kontrolliert
7.1.2004: Erstes Mal wieder Tests: Oh Schreck, zu viel eingegraben, statt Sphäre schon Riesenhyperbel
Deshalb nur noch MOT Kreise und Ovale mit 1/3 Überhang (Schleiftipp von Stathis). Nach einer Stunde – oh Schreck -Schlieren auf der Oberfläche! Pechhaut war offensichtlich zu hart
Nach zweiter Stunde waren bereits die Schlieren weg. Messungen ergeben, dass Pechhaut in den Randbereichen gut greift und das Mittenloch kleiner wird (d. h. der Rand wird gut abgetragen)
Letzter Stand Anfang Februar 04: Nach weiteren 4 Stunden polieren ist das Mittenloch verschwunden. Er ist auspoliert! Keine Pits mehr zu sehen. Kante leicht abfallend: Brennweite hier um ca. 1,6mm länger. Sollte ich diesen Bereich nicht leicht in die Parabelform integrieren können, decke ich die äußersten Millimeter ab, zumal ich das Innenloch des Hutes eher eng gebaut habe und die Oberfläche nun sehr schön gleichmäßig ist.
5.2.2004: Schlingenhalterung für Hauptspiegel gebaut, Fangspiegel mit Silikon auf Fangspiegelhalterung befestigt (sicherheitshalber noch mit 3 Klebestreifen befestigt: war mir etwas unheimlich, so ungeschützt der Hauptspiegel darunter). Das ganze Teleskop wiegt nur 16kg. Wegen des leichten Hauptspiegels und der leichten Spiegelzelle muss ich mir noch ein Federnsystem überlegen, um das Gerät auszubalancieren.
6.2.2004: Hatte sozusagen First-Light: Habe den noch unbelegten sphärischen Spiegel eingebaut, Haupt- und Fangspiegel grob justiert und Mond beobachtet: Bei ca. 50-facher Vergrößerung wunderschön! Hatte Besuch von Thomas Turetschek aus Tulln. Habe ihn durch die ATM-Liste kennengelernt. Er hat sich einen Über-drüber-Foucaulttester gebaut. Meiner schaut dagegen vorsintflutlich aus. Mein Spiegel ergab gottseidank auch hier eine perfekte Sphäre. Das Bild zeigt einen seltenen Anblick: Durch den unbelegten Hauptspiegel den Stangen entlang bis zur Fangspiegeleinheit hindurch fotografiert:
Auf zum Parabolisieren: Hoffentlich gelingt es ebenso gut!
14.2.04: 20min TOT, 10min Chaos: Muldenansatz in der Mitte, Rand gleich
23.2.04: 20min MOT, Zentrum lange Striche, Rand kürzere Striche
5.3.04: Aufgrund mehrfacher Impulse durch die ATM-Liste (mehrere Spiegelschleifer arbeiten da jetzt hart an ihrem Rand) nochmals Ringen um die äußersten mm: TOT 1/2Std tangential, TOT 1/2Std mit 2,5kg Gewicht auf Tool: Rand bleibt abgefallen – auch egal.
Errechnete Schnittweitendifferenzen: Zone 1=0mm, Zone 2=1,1mm, Zone 3=2,5mm, Zone 4=4,43mm, Zone 5=6,2mm
6.3.04: 3/4Std MOT lange mittige Striche, kurze seitliche Striche mit Überhang:
Schnittweiten: 0/1/2,1/4,9/5,9 (nicht schlecht!)
8.3.04: Ronchitest: Am Rand der 1. Zone ist noch ein ziemlicher Bruch. 1. Zone schon überkorrigiert. 1/2 Std. TOT tangentiale und kreisende Striche um die 70% Zone. Durch Abtagung dieses Bereiches hole ich mir hoffentlich den zu sehr abgefallenen Bereich. Foucaulttest: leicht überkorrigiert, trotzdem Waveerror 1/8,56 Lambda!
11.3.04: Schnittweiten 0/1,5/3,9/5,3/7,0 TOT 5min lokaler Druck auf Zone 3, 5min Chaosstriche, Ronchitest: Mittenstörung weg, sehr schöne Linien! Foucaulttest: schöne Parabel aber leicht überkorrigiert. Mehrer Male lokaler Druck, tangentiale und kreisförmige Stiche auf Zonen 4 und 3. Mittlere Zonen wurden zu flach. Spiegel wurde viel schlechter: nur noch 1/2 Lambda
13.3.04: Lambda 1/3,4 Strehl 0,74: wird langsam wieder besser. Allerdings immer 4. Zone zu hoch.
14.4.04: da ich nur mein 80% Tool habe und lokaler Druck bzw. tangentiale Striche die erhabene Zone nur unwesentlich kleiner gemacht haben, habe ich mich für den „scharfen Daumen“ entschieden (natürlich sehr behutsam). Zuerst auf 4. Zone, dann auch auf 3. Zone und leicht an den Rand der 5. Zone hin, dazwischen ausgleichende Chaosstriche mit Tool. Nach längerer Auskühlzeit kamen 4 Testreihen:
0,3/1,7/3,2/5/5,7 ergibt die Wahnsinnswerte: P/V Lambda 1/23 Strehl 0,99
0/1,8/3/5/5,7 0/1,2/3,6/5,1/5,9 0/1/2,5/4,3/5,7
Bis 19. 3. 04 täglich parabolisiert bzw. retuschiert (nicht mit Subdiametertool, sondern mit zärtlichem Daumen und Zeigefinger: trotzdem keine unruhigen Zonen, mit 80% Tool geglättet)
Die letzte Messreihe aus 5 Messungen ergab nach
FTA PV Lambda 1/8,48 Strehl 0,977
STATHIS EXEL: PV Lambda 6,9 Strehl 0,985
PARABEL Lambda 1/12,83!
Ich bin zufrieden!
Somit lasse ich den Spiegel in diesem Zustand und wende mich dem Sterntest zu……dieser war auch zu meiner vollsten Zufriedenheit.
Die Zutaten fürs Versilbern sind auch schon vorhanden: Hier hilft mir dankenswerterweise mein Kollege Edwin Scheiber, seines Zeichens Chemiker. Wir werden diese alchemistische Sitzung im Chemielabor unserer Schule durchführen. Wir sind beide schon sehr gespannt. Für mich ist das absolutes Neuland.
6. 5. 04: 1. Versilberungssession mit an unserer Schule: Der Spiegel wurde gründlich mit Waschmittel (Tensid) und 99% Aceton von Fett und Verschmutzungen gesäubert. Der Spiegel bekam einen Kragen aus Bügelkante, die mit Gaffaband am Rand fixiert wurde.
Die Versilberungsflüssigkeit, bestehend aus 2 Lösungen wurde hergestellt. (Mengenangaben für unseren 30cm Spiegel)
Lösung 1: 250ml destilliertes Wasser, 5g Silbernitrat
Lösung 2: 250ml destilliertes Wasser, 3,34gr Kalilauge
Man nimmt in einen Kolben 150ml der Lösung 1 und fügt so lange Ammoniak hinzu, bis gerade Entfärbung eintritt. Nicht zu viel, am Ende tropfenweise, jeden Überschuss vermeiden!
Nun gießt man langsam die gesamte Lösung 2 hinzu. Es entsteht eine dunkelbraune Flüssigkeit, die man wiederum mit Ammoniak versetzt, bis eine abermalige Aufhellung eintritt (vorsichtig, kein Überschuss!). Die Flüssigkeit soll in Bewegung gehalten werden (schütteln oder rühren. Wir haben den Luxus eines Magnetrührers, ist aber nicht unbedingt nötig.) Zu der vollkommen klaren Lösung fügt man jetzt den Rest der Lösung 1 hinzu. Es entsteht wieder eine bräunliche Flüssigkeit, die man filtriert. Das Filtrat ist unsere fertige Silberlösung.
Lösung 3: Als Reduktionslösung nimmt man 130ml destilliertes Wasser, 6,5gr Traubenzucker
Diese Reduktionsflüssigkeit gießt man auf den Spiegel und fügt die Silberlösung hinzu. Bei dauerndem Hin- und Herschwenken kann man nach ca. 2 min. die Silberausscheidung wahrnehmen, die Fläche beginnt nach und nach zu glänzen.
Nach ca. 10min gießt man die Lösung ab und beendet den Versilberungsvorgang mit Hilfe von destilliertem Wasser, welches man auf den Spiegel spritzt.
Mit einem sauberen, fettfreien Wattebausch und destilliertem Wasser poliert man die frisch versilberte Fläche. Nach ein paar Minuten merkt man, dass das Wasser von der Silberschicht abgestoßen wird, zu erst am Rand, dann vollflächig. Das restliche Wasser wird mit angedrücktem Fließpapier entfernt.
Beim ersten Versilberungsversuch war die Lösungsmenge zu viel bzw. die Versilberungszeit zu kurz. Die gut reflektierende Silberschicht hielt nur an wenigen Stellen am Randbereich. Beim 2. Versuch gelang es uns schon viel besser: Die Schicht wurde an den meisten Stellen sehr stabil, ein ein paar Stellen konnte sie noch nicht gut haften. Leichter Schleier muss noch wegpoliert werden. Bei einem kommenden 3. Versuch werden wir Spiegelsäuberung (noch gründlicher), Rezeptur (Silbergehalt noch etwas erhöhen?) und Versilberungszeit (noch etwas verlängern) noch genau diskutieren. Da ist noch etwas verbesserungswürdig.
Trotzdem ist die momentan noch nicht perfekte Reflexionsschicht für die astronomische Beobachtung bereits verwendbar und macht jetzt schon viel Freude! Bei einer nächsten Versilberungssession werden wir es hoffentlich ganz in den Griff bekommen.
Nachdem man mit so viel Liebe und Zähigkeit den Spiegel in die Idealform gebracht hat und das ganze Teleskop gebaut und justiert hat, war für mich die Versilberung der letzte logische Schluss, zumal der Vorgang im Vergleich zu den bis dahin gelösten Problemen sicherlich nicht zu kompliziert ist – er ist höchst interessant, billiger und setzt dem Spiegel wirklich seine Silberkrone auf.
Zu beachten sind gewisse Vorsichtsmassnahmen:
Sauberes Arbeiten mit Gummihandschuhen, Versilberungslösung nicht lagern (explosiv: er bildet sich „fulminating silver“ aus Silbernitrat und Ammoniak), beim Entfernen einer alten Silberschicht mit Salpetersäure entstehen giftige Dämpfe (nicht unmittelbar einatmen, gut lüften)
Leider hatte ich nach 3 sorgfältig vorbereiteten Versuchen eine optimale Silberschicht nicht zusammengebracht. Das Silber löste sich beim vorsichtigen Aufpolieren mit einem Wattebausch an manchen Stellen immer wieder. Somit entschied ich mich letztendlich doch für eine Beschichtung von Befort für knapp über € 200,-.
Als Sucher verwendete ich vorübergehend ein kleines nur hinauf gebundenes Plastikfernröhrchen.