Юстировка :: Рефлектор Ньютона

Рефлектор Ньютона

Присутствие диагонального зеркала и множества сбивающих с толку отражений делает эту корректировку наиболее трудной из трех обсуждаемых здесь.

Прежде, чем юстировка начинается, Вы должны приготовиться. Первое что необходимо — центрированное отверстие наблюдения. Этот пустой или безлинзовый «окуляр» имеет сзади малое отверстие вместо линзового элемента. Цель такого устройства позволить Вам однозначно расположить ваш глаз на оси трубки фокусера. Менее очевидная цель позволить вам смотреть непосредственно с места расположения фокальной плоскости. Вид затемняется до тех пор пока глаз не будет помещен достаточно близко к фокусу. Таким образом, глаз может быть размещен не только в центре трубки фокусера, но и на правильном расстоянии от диагонального зеркала. Вы хотите расположить это отверстие наблюдения близко к локализации фокальной плоскости, когда телескоп сфокусирован на отдаленных предметах.

Недорогой источник этих отверстий наблюдения — чистые пластмассовые канистры из-под 35-милиметровой  пленки с вырезанными донышками и 3-милиметровым отверстием, просверленным в крышке. Прикрутите их несколькими оборотами изоленты так чтобы они прикрепились плотно.

Второе приготовление нарисовать указательную точку в геометрическом центре зеркала. Осторожно, чтобы случайно не коснуться поверхности зеркала, проложите жесткую линейку поперек диаметра. Вдоль линейки, Вы можете определить центр очень точно, но под прямыми углами к нему, Вы можете его оценивать только приблизительно. В середине, нарисуйте короткую (3мм.) линию под 90° к краю линейки. Центр будет в некоторой позиции вдоль направления этой короткой линии. Сделайте то же самое после поворота четверти зеркала. Смотрите близко к центру. Что Вы должны увидеть — две коротких линии, слегка смещенные как на рис. 6-4. Истинный центр – на пересечении из этих двух линий, если их продлить до точки встречи. Это — место, чтобы поместить точку.,

Не позволяйте себе сразу нарисовать большую точку. Лучше всего сделать только едва заметный знак в этом месте и измерить его обоими способами, чтобы  убедиться, что это центр. Когда Вы делаете большую отметку, Вам возможно захочется  продлить ее в одну из сторон, чтобы исправить неизбежные погрешности. Эта точка может быть нарисована чем-нибудь попроще типа черных чернил или чем-нибудь посложнее вроде белой краски. (Некоторые люди утверждают, что белую точку заметить проще, когда тест проводится в темноте с использованием фонарика)

Процедура для нахождения и маркировки истинного центра кругового диска.

Делайте точку достаточно большой чтобы ее можно было легко увидеть (6 мм. или ¼ дюйма). Не волнуйтесь ни точка ни короткие линии не повредят качеству оптики. Отметки все равно находятся в тени в тени диагонального зеркала.

Шаги с 1 по 3, лучше всего выполняются в ярко освещенной рассеянным светом комнате. (Флуоресцентный свет идеален.) Внутренности трубы телескопа — место не слишком хорошо освещенное. В течение грубой настройки, приклейте на изоленте лист белой бумаги внутри трубы поперек от фокусера. Бумага обеспечит более светлый фон для очертаний диагонального зеркала чем обычно темные внутренности трубы.

Шаг 1: Установите линию оси.

Линия оси будет идти из центра поля зрения окуляра к центру зеркала. Этот шаг был бы тривиально прост, были это не зависел от излома прямого угла, что имеет место при диагональном зеркале. Если только диагональное зеркало отъюстировано, все будет очень просто, но в этом невозможно убедиться сразу. Мы вместо этого обращаем внимание на одно определяющее предложение, необходимость для фокусера, перемещать окуляр строго линейно вдоль оптической оси, таким образом удостоверяясь, что и ваш окуляр и линза Барлоу будут располагаться на этой оси. Неотъюстированная линза Барлоу — бедствие для тех, кто должен носить очки, так как Барлоу и окуляр среднего увеличения используются предпочтительно для окуляров с чрезвычайно коротким фокусом.

Мы предположим, что оптическая ось будет находиться вдоль центра трубы и что диагональное зеркало будет установлено точно в 45°. Задача движения фокусера приводит к созданию уверенности, что фокусировочная трубка указывает на среднюю линию трубы и что она не отклоняется ни к какому концу трубы. Если Вы имеете точно круглую трубку и фокусер точно подходит к ней, вам возможно не надо и волноваться, но такие инструменты крайне редки.

Я не могу давать инструкции для измерения отклонения фокусера, потому что каждая ситуация различна. Я могу только подчеркивать некоторые приемы для увеличения направления отклонения. Первое — поместить что-нибудь помимо окуляра в фокусер. Хороший выбор — длинная трубка того же диаметра как окуляр. Мы назовем ее «длинный окуляр». Если Вы вытягиваете такую трубку из фокусера, станет легко заметно, наклоняется ли она к какому-нибудь концу трубы. Сделайте прямоугольный шаблон из папки или другой тонкой картонки. Отрежьте от угла достаточное количество так, чтобы зачистить металлические части фокусера, и расположите против выдающийся трубки. Любое отклонение фокусера вдоль трубы телескопа становится немедленно очевидным.

Удалите диагональное зеркало, и вытягивайте длинный окуляр до центра трубы телескопа, или так близко как Вы можете добраться. Посмотрите, не направлен ли длинный окуляр в искаженном положении на любую сторону оси телескопа. Этот шаг особенно прост, если ваш Ньютон имеет крестовину. Только расположите указатель или винт в отверстии, из которого Вы удалили диагональное зеркало и просмотрите на другой конец длинной трубки окуляра. Конечно, сначала отцентрируйте крестовину.

Проверив, что ваш фокусер установлен на телескопе прямо и продвигает и втягивает окуляры «более или менее» вдоль запланированного направления, Вы можете продолжать. Если пригонка искажена, вставляйте клинья в фокусер, пока он не станет указывать прямо на центр трубы.

Шаг 2: Центрируйте оптические компоненты вдоль линии оси.

Так как ось проходит сквозь центр зеркала и центр плоскости изображения везде, где они могли бы находиться, «центрирование компонент» означает, центрирование диагонали вдоль этой линии. Помните, расположение диагонального зеркала достигается без использования отражения. На этой ступени, главное зеркало не обязательно должно быть внутри прибора. Диагональ могла бы быть куском цемента. Фактически, полезно думать о ней как неотражающей. Вы должны подавить, любое побуждение, центрировать отражения, которые Вы увидите в диагонали. Теперь это Вас не касается.

Консультируйтесь с рис. 6-5. Этот график представляет совершенно отъюстированный Ньютон. (Фокальное отношение было преувеличено, чтобы делать аномальное поведение, легко заметным.) Отметьте, что расстояние dnear больше чем dfar. Юстировка,  точна по определению, однако кажется, как будто диагональное зеркало не центрировано. Уже мы, кажется, нарушаем общее условие 2.

Наиболее важно, то что компоненты должны быть оптически а, не физически центрированы. Когда Вы смотрите сквозь небольшое отверстие наблюдения, заменяющее окуляр что вы видите?

Точно отъюстированный Ньютонов телескоп с фокальным отношением, приблизительно 1.75. Показаны  центрированные и не-центрированные особенности.

Диагональное зеркало должно появиться как точный круг, аккуратно центрированный на дне трубки фокусера. Смещение вызвано перспективным отображением дальней стороны диагонали. Показано преувеличенно большим, фактически оно меньше. Вы должны сдвигать диагональ вбок и вниз чтобы отцентрировать его на сходящемся конусе света. Вид через отверстие наблюдения приведен на рис.

Центрирование диагонали на дне трубки фокусера. (Эта трубка изображена как темное внешнее круговое кольцо с серыми радиальными полосками в нем.) a) неправильно расположенная диагональ. B) правильное положение в результате обратного сдвига диагонального держателя. Кусок светлой бумаги приклеен через трубу.

Величина смещения вперед определяется эмпирически. Перемещайте диагональ вперед и обратно, пока она не покажется отцентрированной. Пожалуйста заметьте, что слово «покажется» в этой формулировке эмфатично. Поскольку принять то или иное суждение может быть трудно, Вы можете соблазниться удалить отверстие наблюдения и всматриваться через трубку фокусера под задевающим углом. Тогда Вы неправильно сравнили бы переднюю и задние стороны и неправильно установили бы диагональ. Правильный метод состоит в том, чтобы смотреть на нее из центра и перемещать до тех пор, пока она только не покажется отцентрированной.

На рис. 6-6 Вы можете обнаружить погрешность в направлении «вверх вниз». Эта погрешность возможно вызвана необнаруженным наклоном в фокусере или боковом сдвиге крестовины. Корректируйте их или подпирая клиньями фокусер или, перемещая крестовину перед тем как продолжить. Рисунок 6-6b. показывает должным образом центрированную диагональ.

О величине смещения диагонали от окуляра невозможно судить только,  на глаз. Оно, должно быть вычислено и отмеряно, пока величины dnear и dfar не станут верными. Это смещение может быть просто вычислен используя аналитическую геометрию. (Такое дифференцирование появляется в Приложении C.) Здесь имеется ответ и некоторые простые приближения:

Если D — диаметр зеркала, L диаметр области 100% освещения, Т расстояние от центра трубки до фокальной плоскости, ¦ фокусное расстояние, и, s сагитта поверхности зеркала (s@ D2/16¦), то смещение

Для очень малой области 100% освещения и мелкего зеркала, оно приблизительно

Где F — фокальное отношение.

Скажем, что Вы имеете две равных кучки монет. Если Вы удаляете одну монету и кладете ее в другую кучку, кучки отличаются по высоте двумя монетами. По той же самой причине dnear больше чем dfar ровно на два смещения. Множество оценок для dnear — dfar, перечислены в 6-1 Таблице. Эти типичные смещения сгенерированы,  используя уравнение 6.2 с приемлемыми оценками для T.

При длинных фокальных отношениях, смещение очень мало, так что значения этой таблицы критичны лишь в ее левом нижнем углу — для короткофокусных и больших зеркал. По этой причине, приближение в уравнении 6.3 — больше чем адекватно. Оптимально, короткофокусные Ньютоны должны разрабатываться с очень малыми областями полного (100%) освещения в фокальной плоскости (Peters и Пике 1977).

Большинство крестовин могут быть подстроены, чтобы осторожно сместить диагональ, просто изменяя настройку их монтировочных винтов. Не волнуйтесь если крылья на противоположных сторонах диагонали, не точно выстроены в линию. Это условие только изменяет модель дифракции крестовины. Количество света, проходящего крестовину — такое же как прежде. В некотором роде, модель дифракции крестовины с 8 менее яркими спиками может быть предпочтительнее, чем с 4 сильными при некоторых условиях наблюдения.

Шаг 3: Установите наклон элементов.

Если только Вы имеете диагональ, визуально отцентрированную в трубке фокусера и смещенную на присущее расстояние, Вы готовы к корректировке наклона. Если бы Вы сначала тщательно выставили наклон основного зеркала, установка поша бы неправильно, когда диагональ корректируется в последнюю очередь. Таким образом, наклон диагонали должен быть фиксирован прежде, чем главного зеркала.

Отсюда, мысленно вообразим ебе главное зеркало выкрашенным в белый цвет. Все, что Вы можете видеть у основного зеркала, зажимы выдающиеся на его поврхность. Игнорируйте любые отражения. Полезный прием до боли знакомая пыль на зеркале. Сконцентрируйтесь на пыли, и зеркальных зажимах. Смокрите на зеркало, не в него. Рисунок 6-7a показывает диагональ с неправильным наклоном.

Вращайте держатель диагонали в крестовине, пока картинка не станет выглядеть наподобие рис. 6-7b. После корректируйте винт в основе держателя, который наклоняет диагональ или к, или от вашего глаза, чтобы разместить в центре все зажимы вашего главного зеркала как на рис. 6-7c. Большинство основ держателей диагональных зеркал не содержит пружин. Если вы ослабляете один винт, Вы должны затянуть других два.

Установка угла диагонали: a) неотъюстированная  диагональ, b) После вращения диагонали в крестовине, c) После наклона диагонали, используюя винты в основании держателя.

Странно, два наиболее обычных регулирования — вращение целой диагонали относительно оси и регулировка  только одного винта  в основании. Вы можете спросить, почему диагональные основания имеют три докучливых и труднодостижимых винта. Загруженный пружиной шарнир и один корректирующий винт имеет больше смысла. Одно объяснение в том что изготовители телескопов, чрезвычайно консервативны, и диагонали устанавливались на трех винтах в течение длительного времени.

Вышеупомянутое описание не имело никаких неправильных поворотов и расстройств. Поначалу, кажется невозможно сделать такое регулирование, чтобы одновременно достигнуть юстировки диагонали и иметь плотно подогнанные  соединители. Когда гаечный ключ поворачивает шпиндель, вращение диагонали особенно сложно предотвратить. Пятнадцать минут тщательной работы могут быть потеряны, в то время как Вы пробуете прикрутить диагональ надежно на место. Чему Вы в конечном счете научитесь – это как предсказать воздействие гаечного ключа. В конечном счете, вы будете знать как далеко надо закручивать пальцами чтобы достичь тугости закрутки гаечного ключа.

Последнее в грубой коллимации установка наклона главного зеркала. В заключение, Вы можете рассмотреть отражение в основном зеркале. Небольшое отверстие, через которое Вы смотрите отражается где-нибудь поблизости от точки нанесенной на зеркало. Регулируя винты сзади главного зеркала, перемещайте отражение отверстия, пока оно не окажется за точкой. Не тратьте много усилий на усовершенствование этой корректировки. Вы установите ее эмпирически со звездным тестом.

Рисунок — пример разъюстированного главного зеркала. Рисунок показывает правильную грубую юстировку. Короткая стрелка показывает направление на отражение основания фокусера.

С отъюстированной диагональю, винты в конце главного зеркала корректируются, пока точка не наложится на отверстии наблюдения: a) первоначальный вид, b) исправная грубая юстировка после перемещения отражения отверстия обозначенным способом.

Шаг 4: Повторить 1 шаги, 2, и 3 как итерационную процедуру.

Вам, конечно позволяется, начать этот процесс снова, чтобы исправить любые неисправности. Следуйте точно порядку шагов. Не корректируйте беспорядочно, даже если Вы очень соблазнены. Хороший пример одного такого искушения – децентрированное появление вторичного отражения в диагоналях рисунков Рис. 6-5 и 6-8b. Помните, эти системы, правильно отъюстированы, но отражение основы фокусера — все еще вне центра, особенно велико такое воздействие в короткофокусных зеркалах с большими диагоналями.

Когда сначала замечают эту децентровку, многие впервые занимающиеся коллимацией телескопов, начинают изо всех сил дергать диагональ, и заканчивают разрушением с трудом завоеванной грубой юстировки. Люди необыкновенно обеспокоены этой децентровкой. И часто искажают юстировку, пока эти круги также не станут  приблизительно концентрическими.

К сожалению, эта ошибка имеет результатом отклонение фокусера, что подразумевает, наклон фокальной плоскости. Окуляр больше не транспортируется вдоль оптической оси. Характеристика линзы Барлоу может пострадать, и край кадров фотографических пленок становится неясным и расплывчатым. Из-за естественной кривизны поля в Ньютоновых рефлекторах, одна сторона кадра — строго вне фокуса, в то время как другая — нет. (Действительно, такое фотографическое поведение может использоваться, чтобы диагностировать наклоненную фокальную плоскость.)

Предположительно, фигура на рис. 6-5 отъюстирована совершенно. Почему тогда, телескопу совершенной коллимацией, показывать какую-либо форму децентрировки? Проблема в трех отражениях, которые имеют место, когда Вы смотрите в телескоп таким способом. Обычный путь света — одно отражение от основного и одно от вторичного зеркал. Когда мы смотрим в обратном направлении через телескоп, путь таков: одно отражение от диагонали, второе отражение от главного зеркала (пока хорошо), и третье отражение снова от диагонали. Мы должны ожидать центрирования только настолько насколько отцентрировано главное зеркало на рис. 6-8b. Ни диагональ как она отражается в основном зеркале ни основа трубки фокусера как она дважды отражается в диагонали не должны быть центрирована.

Одно изменение должно быть сделано, когда Вы удовлетворены грубой юстировкой прибора. Развинтите крылья крестовины так, чтобы они стали снова перпендикулярны к главному зеркалу. Этот шаг лучше всего выполнять мягко узкогубым гаечным ключом в форме полумесяца. Покачайте крыло близко к середине или несколько ближе к трубе. Просмотрите в отверстие наблюдения, и скрутите крестовину, когда она покажется самой узкой. Это гарантирует, что преграда крестовины вызовет настолько небольшое экранирование насколько возможно.

Шаг 5: Корректируйте только один элемент в точной юстировке.

Точная юстировка по  звезде. Используйте вашу подстроенную конфигурацию для большего улучшения. Если Вы обычно используете линзу Барлоу, включите ее в оптическую цепочку. Вы должны больше иметь отношения к достижению оси этой Барлоу чем к достижению четкой юстировке точек. Выберите умеренно яркую звезду высокого положения над горизонтом, и расположите ее в центре поля зрения. Двигайте фокусер наружу или вовнутрь до аберрации дефокусировки — приблизительно в 10 длин волны. Если телескоп серьезно разъюстирован, Вы увидите что-нибудь вроде рис. 6-9d. Эта структура была бы маловероятна, если грубая юстировка была бы выполнена тщательно. Разъюстировка в 12 минут дуги в нашем примере означает, что отражение отверстия наблюдения – децентрировано на 4 мм, или едва вне точки. (Поразмышляйте насколько плохой была ба юстировка до того как вы за нее взялись.)

Модель, используемая, чтобы генерировать эти структуры несколько неадекватна. Преграда все еще центрируется в вычислениях, но она не центрирована в реальном разъюстированном рефлекторе. Поперечное смещение вторичной тени слегка расширено  снаружи фокуса и уменьшено внутри.

Более вероятно, что Вы увидите менее искаженные образцы такие как в рис. 6-9c или рис. 6-9b, что являются примерами более умеренной разъюстировки. Для этих случаев, образец рис. 6-9b трудно отличить от точной структуры, когда она – дефокусируется на 10 длин волны. Выберите более слабую звезду и дефокусируете на меньшее количество длин волн. Что-нибудь вроде изображений на рис. 6-10 должно появиться. Если видимость  превосходна, Вы можете выполнять последнюю критическую корректировку на сфокусированной звезде. К сожалению, видимость редко достаточно хороша, чтобы так поступать. Для вашего удобства знайте, что, если турбулентность достаточно велика, чтобы сделать юстировку звездным тестом занятием трудным, видимость возможно является ограничивающим фактором в вашей шаткой стопке фильтров.

Оптическая ось во всех рисунках далеко справа от образца. Вы должны переместить эту ось обратно в центр поля зрения, так что Вам нужно, перемещать изображение влево. Реальная ситуация будет не настолько сотрудничающей. Вспышка комы может быть указана под любым углом. Вы должны быть способны так или иначе, коррелировать видимую вами структуру с винтами подстройки оправы.

Структуры звездного теста, показывающие все более и более плохую разъюстировку 10-дюймового, (250-милиметрового) f/4.5 рефлектора Ньютона: a) ожидаемая структура, если телескоп совершенно отъюстирован, b) разъюстированный на 3 минуты дуги (самое большая разъюстировка которая выдает приемлемое изображение),) C, разъюстированный на 6 минут дуги, и D) разъюстированный на 12 угловых минут. Сфокусированные образцы увеличены в 6 раз, соответствующие расфокусированным образцам. См. Приложение D для маркировочной информации).

3 минутная разъюстировка рисунка 6-9. Как дефокусировка регулируется от 1 длины волны до 4 длин волны. Разъюстировка видна ясно.

Ньютон имеет два зеркальных отражения, включая одно под прямым углом. Возможно некоторые люди могут зрительно представить трехмерную ситуацию достаточно хорошо, чтобы определить, который винт повернуть чисто по логике вещей, но таких немного. Лучший метод, чтобы найти этот винт решить, на какой угол, Вы хотите переместить  изображение, скажем — на 7 часов. Тогда выдвиньте окуляр далеко вне фокуса. Расположив вашу руку в оптическом пути телескопа и при замечании, откуда вторгается тень на дефокусированный диск, Вы можете решить, какая часть, зеркала соответствует некоторому часовому углу. Вы можете подносить тень руки, или к 7 часам или к 1 часу. Потом следуйте этой ориентации обратно вдоль трубы к оправе зеркала.

Когда Вы проследите эту линию вплоть до зеркала, Вы выплывете либо близко к винту или поперек трубы от него. Дайте этому винту малую корректировку в любом направлении. Не важно куда — Вы вращаете только для того,  чтобы  запомнить изменение. Повторно  поместите звезду в центр и смотрите, стала ситуация хуже или лучше.

Если хуже, отмените проведенные изменения и поверните винтики иначе. Рассмотрите изображение снова. Оно должно теперь улучшиться. Выберите новое корректирующее направление, и повторите весь процесс целиком. Всегда повторно центрируйте звезду в поле зрения перед тем как отважиться на следующий шаг. Если корректировка оправы достигает нижнего предела, и Вы не можете более затягивать винт, помните, что ослабление двух других эквивалентно.

Корректирующий треугольник трехсторонней оправы, и первые несколько шагов для точной юстировки на изображении звездного теста.

Когда вы приступаете к прекрасно отъюстированному зеркалу, Вы должны следовать схеме аналогичной примеру на рис. Вы можете лишь наклонять зеркало вдоль краев корректирующего треугольника. Пожалуйста помните, то что Вы действительно изменяете — положение оптической оси, а не изображение, так что Вам необходимо перемещать изображение в обратном направлении ко всему этому регулированию.

Я лично нахожу перемещение изображения, очень запутанным, так что даже не слежу за сдвигом изображения в поле зрения. Я лишь сужу по часовому углу и использую метод проб и ошибок, описанный выше. Снова, важно двигаться более медленно и методично чем понимать каждое кручение и поворот. Схема на рис. 6-11 — не единственное решение в таких начальных условиях, она даже не наиболее эффективная, но она работает.

 

Похожие статьи