Foucault Test Analysis 2.0B ile Hata Analizi
From :ATM Türk: Amatör Teleskop Yapımı
Foucault testi, parabolik aynaların gerek yapım aşamasında gerek bitmiş halinde derecelendirme için kullanılan bir test fakat Foucault testi Ronchi testine göre daha hassas olduğu ve karmaşık hesaplamalar içerdiği için uygulanması ve değerlendirmesi daha zordur. Bilgisayar yardımı ile bunların üstesinden gelmek ise çok daha kolay. Internette birçok Foucault testi analiz programı var ve bunların içinden Foucault Test Analysis 2.0B hem sadeliğiyle hem de kullanım kolaylığı ile dikkat çeken ücretsiz bir yazılım. Foucault Test Analysis 2.0B, maske hazırlamak ve bıçak kenarı okumalarını analiz etmek için gerekli hesaplamaları yaparak işleri epey kolaylaştırıyor.
Programın Kullanımı
Foucault Test Analysis 2.0B açıldığında karşımıza temel parametreleri girdiğimiz “mirror setup” geliyor.
Ölçümünü yapacağımız ayna ile ilgili tüm parametreleri buradan giriyoruz.(Önemli kısımlar çember içerisinde)
• Optical Diameter: Aynanın pahlanmış kısmını hariç tutarak ışığı yansıtan net çapını giriyoruz. Örneğin 203 mm çapında bir aynada kenar pahı 2 mm lik bir bölgeyi kapsıyorsa, optik çap 199 mm olacaktır {199=203-(2x2)}
• Radius of Curvature: Aynanın eğrilik yarıçapını, diğer bir değişle odak uzaklığının iki katını da bu kutucuğa giriyoruz. Burada dikkat edilmesi gereken şey eğrilik yarıçapı ile aynanın odak uzaklığını karıştırmamak.
• Conic Constant: Ölçümü yapılan ayna parabolik ise "-1"i değiştirmeye gerek yok.Eğer ki ayna Cassegrain birincil aynası ise o zaman gereken konik sabiti değeri girilmelidir.
• Measurements Units: Metrik sistem kullandığımız için milimetre olarak kalmalı.Eğer inch ile ölçüm yapıyorsak o zaman inch seçilmeli.
• Light Source: Bu oldukça önemli. Test aletimizde ışık kaynağı eğer bıçak kenarı ile beraber hareket ediyorsa "moving" olarak kalmalı, ışık kaynağı test aletine sabit ve sadece bıçak kenarı hareket ediyorsa "fixed" seçeneği işaretlenmeli.
• Wavelenght of Light: Kullandığımız ışığın dalgaboyu Foucault testi için önemli değil fakat program Ronchi simülasyonu da gösterdiği için gerekebilir.
• Test Type/Mask: Gölgelerin ölçümünü alırken eğer Couder maskesi kullanacaksak Couder'i, çentikli şerit kullanacaksak Pin Stick seçeneğini işaretliyoruz. Çentikli şerit hazırlaması ve ölçüm okuma bakımından Couder maskesine göre daha kolay olduğu için ben Pin Stick olarak kullanıyorum.
• Number of Zones: Ayna üzerinde ölçüm alacağımız bölge sayısını giriyoruz.Daha fazla bölge kullanmak sonucu hassaslaştırırken testin yapılmasını da bir o kadar zorlaştıracaktır.Onun için küçük aynalarda 3 bölge en idealidir.Kenar, %70 ve merkez.6" ve 8" için 3 bölge yeterli iken 10" için 4 bölge kullanmak hem gerekli hassaslığı sağlayacak hem de ölçüm almak zor olmayacaktır.
• New Mirror Log Entry: Kırmızıyla işaretli "New Mirror Log Entry" test sonucunda elde ettiğimiz ölçümleri girdiğimiz yer.
Bölge sayısına da girdikten sonra "Calculate optimal mask zones" butonuna tıklayarak optimum maske değerlerini hesaplatıyoruz.Bu değerleri maskeyi hazırlarken kullanacağımız için not almakta fayda var.Programın benim için verdiği maske değerleri de resimde de göründüğü gibi merkez bölgesi için 25mm, %70 bölgesi için 45 mm ve kenar bölgesi için 65 mm.
Son olarak da kaydet seçeneğini kullanarak aynaya ait dosyayı kaydediyoruz. Daha sonra tüm işlemleri bu dosya üzerinde yapacağız.
Maske Hazırlama
Programın bize verdiği maske ölçülerini kullanarak çentikli şerit maske hazırlıyoruz.Bunun için karton bir şerit ve siyah bant yeterli.Ayna çapının uzunluğunda kestiğimiz karton şeritin tam ortasını işaretliyoruz.Bu noktayı merkez olarak alıp sağından ve solundan programın verdiği değerler kadar işaretliyoruz ve buralara siyah bantla çentikler yapıştırıyoruz. Hazır olan maskeyi de tam merkezlenmiş bir şekilde aynaya sabitliyoruz. Aşağıda 10" bir ayna 4 bölgeli maske ile ölçüme hazır halde.
Test Aleti
Foucault testi için en önemli hususlardan biri de test aleti.Test aleti ne kadar sağlamsa yani titremeyen, kararlı, hassas ise testi yapmak, gölgeleri görebilmek ve ölçümü alabilmek o kadar kolay olacaktır. Testin üzerinde yapıldığı masa ya da platform olabilidiğince titreşim yapmayan sert bir zemin olmalı. Test aletinin altında defter kitap kaymaz vb malzeme olması test aletinin çok küçük ölçekte olsa da titremesine yol açabileceği için sağlıklı ölçüm almayı zorlaştırır.
Test aletinin üzerinde yer alan ışık kaynağı da büyük bir öneme sahip.Işık yarıktan çıkmalı ve ışık kaynağı ince bir çizgi şeklinde olmalı.Işık ince bir şekilde çıkacağı için ayrıca parlak olmalı. Bu, gölgelerin aydınlık bölgelerden daha iyi ayrılmasını sağlıyor yani kontrastı arttırıyor.
Bunlara ek olarak ışık kaynağı ile bıçak kenarının görüntüyü kestiği yer düşey olarak aynı hizada olursa test aletinin ölçüm sırasındaki ileri geri hareketinde gölgelerin merkezden kaymasının önüne geçmiş oluruz.Bunun için de bıçağın altta kalan kısmı ışık kaynağının yarısını kesmesi yeterli.Kalan yarısına da siyah bant yapıştırarak çizgi şeklinde bir ışık elde edilebilir.
Gölgeler ve ölçüm alma
Ölçüm yaparken önce iç bölgelerden başlıyoruz.Ilk çentikle ilk gölgenin çakıştığı yerde mikrometreyi okuyup not ediyoruz.Bu işlemi sırasıyla tüm bölgeler için uyguluyoruz.
Alttaki ilk resimde gölge 3. çentikte görünüyor fakat merkezdeki aydınlık ve karanlık bölgeleri ayıran düz çizgi merkez çentik ile çakışmadığı için alınacak ölçüm hatalı olacaktır.Bu sıklıkla karşılaşılabilecek bir hata, doğru ölçüm almak için buna dikkat etmek gerekli. Ayrıca bu bahsettiğimiz çizgi S şeklinde bir kıvrılma yapıyorsa aynada astigmatizma olduğunun da bir habercisidir.
3. resimde ise gölgeler simetrik ve gölge 3. çentikle 2. çentik arasında.Gölge tam 2. çentik üzerindeyken 2. bölge için, 3. çentik üzerindeyken de 3. bölge için ayrı ayrı mikrometreyi okumamız gerekiyor.
Hata Analizi
Foucault testi sonucunda aldığımız ölçümleri uygulamaya girerek aynamızın durumu hakkında hem sayısal hem de grafik olarak olarak bilgi sahibi olabiliriz.
Benim ölçümlerim;
1.bölge için ; 0.59 mm ... (merkez bölgesi)
2.bölge için ; 0.88 mm ... (%70 bölgesi)
3.bölge için ; 1.71 mm ... (kenar bölgesi)
Aldığımız ölçümleri bilgisayara girmek için kayıt dosyasını açtığımızda sol taraftaki "New Mirror Log Entry" ye tıklayıp veri giriş penceresini açıyoruz ve bölgelerin altına aldığımız ölçümleri giriyoruz.
OK e tıkladıktan sonra karşımıza ilk olarak "wave error profile" geliyor:
Relative transverse aberration:
Millies LaCroix Plot:
Millies LaCroix Plot seçeneğinin hemen yanındaki sağa ve sola bakan oklara tıklayarak aynanın yüzey profilini yukarı-aşağı istediğimiz şekilde hareket ettirerek daha rahat yorumlayabiliyoruz.
Grafiğin hemen altında da aynanın sayısal değerleri yeralıyor.Eğer bu aynayı yorumlayacak olursak ;
• 1/9.7 lik dalga cephesi hatası iyi bir değer.Grafiğe baktığımızda da aynanın yüzey profilinin tamamen zarfın içinde olduğunu görüyoruz.
• Merkez ile %40 bölgesi arasının fazla düzeltilmiş (over-corrected) olduğunu söyleyebiliriz.
• %40 ile %85 bölgesi arasında da az düzeltme (under-corrected) var
• %85'ten sonraki bölgede de yine fazla düzeltme (over-corrected) görülüyor.Buna bir miktar kenar dönüklüğüde diyebiliriz. Eğer kenarda aynanın yüzey profili zarfın dışına çıkmış olsaydı, zararlı bir kenar dönüklüğü olabilirdi.
Programın 2 güzel özelliği daha var.Birincisi grafiğin hemen altında yeralan "screenshot" butonu ile grafikleri .jpeg dosyası olarak kaydedebiliyoruz. internet ortamında aynanın ölçümlerini paylaşabilmek için güzel bir özellik.
İkincisi ise eğer aynada aşırı bir kenar dönüklüğü varsa burayı program üzerinde maskeleyerek hatalı bölgelerden ne ölçüde kurtulabileceğimizi görebiliyoruz. Bunu, yine grafiğin altında kalan inner mask-outer mask boşluklarına maskeleyeceğimiz bölgenin kaç mm olduğunu girerek yapıyoruz.
Aynanın merkez bölgesinde maskeleme için inner mask, kenar bölgesi içinse outer mask kutucuğunu kullanıyoruz. Eğer kenar dönüklüğü fazla miktardaysa maskeleme sonrasında aynanın hata oranında kayda değer bir azalma görülebiliyor. Ama diğer taraftan da aynanın optik çapını azaltarak ışık toplama gücünü bir miktar azaltmış oluyoruz.
