Любительский теневой прибор

Как известно, основным методом контроля формы оптических поверхностей, применяемым в любительском телескопостроении, является метод «теневых испытаний». Он предложен в конце пятидесятых годов прошлого века французским физиком Леоном Фуко.   Поразительная чувствительность этого метода в сочетании с не менее поразительной простотой конструкции прибора для теневых испытаний обеспечили саму возможность существования любительского телескопостроения на том уровне, на котором мы видим его сегодня.

Предъявляй метод контроля более высокие требования к оборудованию, и любители оказались - бы лишенными возможности осмысленно управлять ходом полировки и, как следствие этого, так и остались - бы на уровне семнадцатого века. В самом деле, до сих пор далеко не каждое оптическое производство может позволить себе иметь совершенный фабричный интерферометр (из-за его высокой стоимости), тогда как отличный теневой прибор вполне можно собрать самостоятельно.

Так, в отделе любительского телескопостроения (при МО ВАГО) долгое время с успехом применялся самодельный теневой прибор, изготовленный Олегом Санкиным и Анатолием Санковичем. Многолетняя интенсивная эксплуатация этого «теневика» выявила, как положительные, так и отрицательные стороны его конструкции и позволила сделать некоторые выводы относительно того, как следовало - бы ее усовершенствовать. Вообще, о методике теневых испытаний и конструкции теневых приборов можно прочесть в книгах, перечисленных в конце статьи:

Конструкцию любого теневого прибора, в просторечии - «теневика», можно условно разделить на три основные части:

1. Осветитель с «ножом Фуко».

2. Блок «суппортов».

3. Блок питания.

Осветитель с «ножом Фуко» - устройство, позволяющее закрепить «щель» в определенном положении относительно «ножа» и осуществить ее надлежащую подсветку. Хорошая конструкция осветителя позволяет регулировать ширину щели и фокусировать на ней изображение спирали лампы. Особенно совершенные конструкции осветителей позволяют быстро переходить от ножа к «точке» - одним поворотом специальной насадки.

Блок «суппортов» - устройство, позволяющее плавно, без вибраций, перемещать осветитель с «ножом Фуко» в трех взаимно перпендикулярных направлениях и производить точные замеры этого смещения в продольном направлении (направлении нож - зеркало).

Блок питания - любой понижающий трансформатор (в осветителях простых теневых приборов удобно использовать автомобильные двенадцативольтовые лампы, галогенные или простые).

Наибольшую свободу для творчества оставляет «осветитель с ножом», т.к. конструкция этого блока зависит от конкретного метода испытаний выбираемого любителем.

Это может быть - классическая «искусственная звезда» и сильный окуляр, при испытании плоскостей по схеме Коммона.

Это может быть - «нож», являющийся одной из щечек «Максутовской щели» в приборе, где расстояние между щелью и ножом сведено к минимуму (щель и нож у нас всегда находятся на одном основании).

Это может быть - «нить» и щель (или решетка Ронки и щель).

Отсюда легко сделать вывод - верхняя часть «теневого прибора» должна быть съемной.

Исходя, из тех или иных задач и применяемых методов контроля любитель должен иметь возможность переходить от одной съемной насадки к другой, не прилагая к этому особых усилий. При этом можно использовать один и тот - же осветитель, всякий раз, меняя насадку к нему, или предусмотреть универсальное посадочное гнездо.

  В теневом приборе, собранном любителями В. Суворовым, В. Казьминым и Ф. Горбуновым реализован принцип универсальности, когда на массивное основание с «блоком суппортов» можно установить что угодно. Таким образом, мы избавились от необходимости мучительно размышлять над конструкцией универсального теневого прибора.

Теперь любой из членов клуба может самостоятельно заняться конструированием и изготовлением осветителя и насадки, в том виде, в каком они соответствуют его представлениям о правильной подсветке, необходимой ширине щели, достаточной чувствительности теневого метода и т.п. Единственным лимитирующим параметром будет размер посадочного гнезда.

Те же, кто не желает изощряться в конструировании, могут использовать совершенную насадку и осветитель «шемякинских» времен.

Вернемся теперь к той части, теневика на которую все это разнообразие будет устанавливаться, т.е. к «блоку суппортов». Любитель, сталкивающийся с проблемой обеспечения плавного движения в трех взаимно перпендикулярных направлениях, может грамотно решить эту проблему только одним способом. Нужно попытаться отыскать хорошие «суппорта», от каких - либо приборов.

 «Городить огород» самостоятельно или пытаться заказывать у случайного фрезеровщика - дело бесполезное. Такие самоделки будут нещадно «люфтить» или перемещаться при помощи кувалды. Хорошие подвижки позволяют регулировать зазор в «ласточкином хвосте» и выбирать люфт в микрометрическом винте. Нужно стараться подыскать блок, позволяющий осуществлять перемещение в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях. Осуществить вертикальную подачу труднее. Здесь следует проявить изобретательность, ибо хорошую вертикальную «подвижку» днем с огнем не отыскать. Мы использовали большое фокусировочное устройство от рефрактора. Вращая круглые ручки реечной кремальеры можно поднять блок горизонтальных подач с установленным на нем осветителем плавно и без перекосов, закрепив его после подъема винтом - фиксатором. Если фиксатор отпустить блок плавно пойдет вниз - внутри цилиндрической части установлен пневматический демпфер.

На блоке горизонтальных подач укреплен, в зажиме типа «ласточкин хвост», индикатор часового типа с ценой деления 0.01мм. Зажим позволяет выставлять индикатор на нуль и удалять индикатор, когда в нем нет необходимости.

Основанием прибора служит массивный стальной цилиндр, придающий необходимую устойчивость всей конструкции. Теневая скамья, представлявшая собой стальной швеллер (длиной три метра) укрепленный на стене теневой комнаты, и стальной прямоугольный стол на нем, обеспечивали необходимую виброустойчивость. При этом основание теневика плавно скользило по поверхности стола, когда нужно было переместить прибор в процессе поиска отражения «искусственной звезды».

Блок питания был закреплен на стене отдельно и не загромождал собой поверхность стола.

Дополнительно было изготовлено несколько подставок для зеркал с юстировочными винтами, зажимами, ремнями для подвески зеркал, мягкой подушкой для зеркал упавших с подставки, и пр. Такие «штучки» привносят необходимую степень комфорта при контроле, когда приходится сотни раз бегать из «полировочной» в «теневую» и обратно...

Так получилось, что в нашем распоряжении оказалось избыточное количество подвижек, ласточкиных хвостов и пр. и по ходу дела, сам собой, образовался еще один «блок суппортов» (с основанием позволяющим регулировать наклон вертикальной оси прибора и с дополнительной возможностью плавного перемещения осветителя на расстояния порядка от -30 до +30 мм. - как в поперечном, так и в продольном направлении). Подробности видны на фотографиях, см. рис 5 и 6.

Здесь следует заметить, что совершенствование механической части теневого прибора само по себе не приводит к значительному росту точности измерений, но повышает степень удобства работы с прибором. Иное дело «осветитель и нож». Здесь, от того насколько правильно выбран источник света и хорошо выполнены элементы щели и ножа зависит качество теневой картины и, следовательно, возможность судить по ней о форме контролируемой поверхности.

Вообще, конструирование и изготовление самодельных приборов для контроля «оптических форм» занятие не менее увлекательное, чем собственно само изготовление оптики телескопа и его монтировки. Когда группа любителей телескопостроения объединяется, создавая клуб, и находит возможность организовать оптическую мастерскую, тогда (по прошествии некоторого времени), практически неизбежно появляются самодельные станки и приборы из арсенала оптика - любителя.

Впрочем, и в одиночку можно многое сделать. Так, Е. Е. Андреев (упоминавшийся в статье о самодельном шлифовально-полировальном станке) устроил в подвале своего загородного дома настоящую оптическую мастерскую, где, помимо прочего, имеется самодельный интерферометр Физо. Он собран на базе вертикальной автоколлимационной скамьи и позволяет контролировать плоскости до двухсот миллиметров в диаметре. Следующим шагом будет изготовление интерферометра бокового сдвига с приемом изображения объективом видеокамеры и автоматической обработкой полученной информации компьютером.

Одна из следующих статей будет посвящена конструкции любительского самодельного интерферометра Физо.

Максутов Д.Д. « Изготовление и исследование астрономической оптики »- М. Наука, 1984г.

Максутов Д.Д. «Теневые методы исследования оптических систем» – ОНТИ, 1934г.

Навашин М.С. «Телескоп астронома-любителя» - М. Наука, 1979г.

Сикорук Л.Л. «Телескопы для любителей астрономии» - М. Наука , 1979г.