Hogyan készül házilag egy főtükör?

[Imre]

Első számításaim alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a legnagyobb problémát az okozza, hogy a szokásos tökrök egyik felülete sík, a másik homorú, és ezért a vastagsága folyamaosan változik. Ez mindaddig nem probléma, ameddig a hőmérséklet állandó. Ha viszont a nagy felületet külső hőhatás éri, akkor már egészen másként viselkdik egy gömbhéj, amely vastagsága egyenletes, mint egy sík-homorú keresztmettszetű korong. Kis magyarázatra szorul a dolog. Ez utóbbi pereme vastagabb, ezért a hőterjedés közepén gyorsabb, mint a széleken. A tömege is nagyobb, és ráadásul a vastagság miatt a hőmérséklet változás ideje is hosszabb, mint a vékonyabb középső részeken. Ha pl. nappali 30 fok után hűlni kezd a levegő, és 10 fokra esik a hőmérséklet, akkor a tükör közepe gyorsabban összehúzódik, de a széle csak késöbb követi, és mert nem egyforma vastag, a tükör középvonala megemelkedik a hűlés ideje alatt. Ráadásul az esetleges egyenetlenségek, anyaghibák, feszültségek elcsavarodást is okozhatnak. A középső felület kisebb görbületet vesz fel, ugyanis feszítő erő ébred benne, a felület középvonala ezért megemelkedik. Melegedéskor fordított a helyzet, a vékony belső réteg felpuposodik, estleg összegyűrődik, ha nem egyenletes a vastagsága, mert a kerületének vastagodó pereme nem tágul olyan gyorsan, rosz a hőterjedése, nagyobb a tömege is, ezért lassabban melegszik. Az egyenletes vastagságú közel gömbszerkezet egyenletesen tud melegedni és hűlni, és ezért nem szenved járulákos görbületi megváltozást számottevő mértékben. - Ilyen tükör készíthető a nem sík képernyő frontüvegből, amely ráadásul vékonyabb, de nem annyira, hogy ne lenne formatartó a kellő mértékben. Előnye lehet a gyorsabb lehülés és melegedés, amely ráadásul nem okoz deformációt. Ha jobban belegondolok, akkor még a görbület sugara sem változik, hiszen a külső felület tágulása nagyobb, de a sugara is pontosan arányosan nagyobb, azaz táguláskor vagy zsugorodáskor az íve csak nagyon minimálisan változik, ráadásul nem keletkezik benne deformációt okozó feszültség. Amennyi feszültség a külső felület és a belső középső réteg között létrejön, az szimmetrikus a felületre nézve, mindig a középvonalban marad, ezért ha a vastagsága egyenletes, nem okozhat görbületváltozást. Ha a hűtést elötte, mögötte is ventillátorral segítik, akkor nagyon gyorsan átveszi a környezeti hőmérsékletet, és közben sem deformálódik. - Éppen ezért talán mégis érdemes lesz megpróbálkozni azzal az F/1-es gömtükörrel, mert ha másra nem is lesz jó, de egy ilyen hőtágulás okozta deformáció vizsgálata elvégezhető lesz vele. A mélysége ugyanis 8 mm körüli, de a vastagsága mindenhol 18 mm, tehát elvileg teljesíti a gömbi feltételt. A másik frontüveg egyik fele sík, a másik viszont 4 mm mély homorú. amely jól reprezentálja majd a hagyományos korongokat. Üdv. Imre

[astrohist]

Imérének: nem hiszem, hogy az aránylag kis átmérőjü, és ehhez mérten csekély vastagság-különbségű tükröknél ez nagyon érzékelhető lenne. Ki lehetne számolni, hogy mekkora torzulás lép fel, csak éppen a fontos jellemzők ismeretlenek (hőtágulási egyóttható).
Az 1970-es években Németországban kisérleteztek fémtükrökkel, éppen az általad leírt megfontolás alapján: a jó hővezető képesség következtében egy nagyobb méretű tükör peremétől a közepéig gyorsan kiegyenlítődik a hőmérséklet különbség. (Azt hiszem, erről írtam is a Föld és Ég-ben akkoriban.) A macerát nem optikai minőség okozta, hanem az, hogy a szükséges fémötvözet előállítása költség igényes volt. De akinek megvan a technológiai lehetősége, kísérletezhetne vele. (Csak fel kellene kutatni az eredeti német cikkeket.) - BQ.

[Imre]

Táblázatokban pontosan adott minden üvegféleség lineáris hőtágulási értéke, és a fémeké, valamint a speciális ötvözetek adata is. A legkisebb hőtágulású üveg esetén is jelentősége van a hőtágulásnak, de nem akkora, mint a hővezető képességnek. Ebben viszont verhetetlenek a fémek, egy nagságrenddel jobban vezetik a hőt. A réz, és az aluminium puha, de jól vezet. Ötvözetei keményebbek, de már kicsit rosszabbul vezetnek, de még mindig jobban, mint a legjobb üveg. Annyira nem mentem bele a számításokba, hogy gyárthatósági optimumot keressek egy adott méretű tükörre klf. üvegből, vagy fémötvözetből, de annyi már látszik, hogy a speciális fémötvözet a megmunkálás nehézségei, főleg a polírozás, és súlya valamint az ára miat amatőr szempontból elérhetetlen, marad a jobb minőségű üveg.

Ezek általában öntött, vagy táblából szabott korongok, esetleg speciális körablakok többrétegű kemény üvegei, amennyiben elérhetőek. Viszont itt jön a képbe az alakjuk, amely sík gyárilag, tehát gödröt kell csiszolni, ami vastagságváltozást okoz. Ez károsan befolyásolja majd a hőmérséklet változáskor az alakjukat, deformáció lép fel. Ideálisnak mondható az egyenletes vastagságú gömbfelület, és ilyen a régi képcsövek frontüvege. Elegendően vastagok, feszmentesek, és jó minőségű kemény üvegből készültek. Jól vezetik a hőt is, és amennyiben vékonyak, hamar lehülkek. A keménységük nagy, a hőtágulásuk kicsi, és feszmentesek, valamint elég pontos alakjuk van. Eredetileg minden négyzetcentiméterükre 10 N erő hatott, és ezért nem készíthették gyenge minőségű üvegből a nagy képcsöveket, ezért a minőség garantált.

Sokféle elérhető még, a kisebbek nagyobb görbülettel, a nagyobbak kisebbel, tehát a legkevesebb csiszolással elvileg készíthető olyan ideális alakú, egyenletes falvastagságú tükör, amely a hőváltozás hatására nem változtatja meg az alakját még a hőmérsékletváltozás alatt sem. Ennek egy feltétele van, hogy a külső felületi, és a belső anyag hőmérséklet változásakor a keletkező feszültség a középvonalában maradjon, ne hozzon létre homorító, domborító erőt.

Ezn erők a fémek esetében is létrejönnek, de rövid idő alatt meg is szűnnek, hiszen rettenetesen jó hővezetők az üveghez képest! A súly optimalizálása már nem ennyire egyértelmű. Léteznek bordás hátoldalú, merevített szerkezetű megoldások. Üveg esetében is használják a könnyített szendvics szerkezeteket, amelyek szilárdsága nagy, a súlya kisebb, mint a tömör üvegé. Hatalmas irodalma van.

Én kizárólag amatőr szempontból vizsgáltam a kérdést, és egyre inkább a képcsövek frontüvege felé terelődött a figyelmem, mert bizonyos garanciát látok a minőségben. Az egyenletes vastagságú adott görbülettel készített frontüvegből kis keresgetéssel fellelhető egy adott célra megfelelő, amely ha nem kell sokat csiszolni belőle, akkor megtartja előnyös tulajdonságát, az egyenletes vastagságát. A csiszolás módszere lehet, hogy nem lesz azonos a hagyományossal, de attól nem tér el jelentősen. Ha sikerül megfelelő pontos gömbfelülethez jutni, akkor finomabb porral egy korábbi sablonon elmattítva már jól látszik, hogy mennyire tér el egy pontos gömbtől a felülete.

Az igaz, hogy fémből is lehet jó ükröt készíteni, de valamiért leálltak vele, és ez szerintem nem véletlen. Hogy pontosan miért, lehet, hogy egy tudomány-történész kibogozza, ha ugyan nem titkosan kezelik szakmaféltésből az okokat. Egy érzésem van, mely szerint vagy az ára, vagy a súlya miatt vetették el.

Korábban valaki írta, hogy műanyagból is próbálkoztak készíteni. Válaszban kapta, hogy nem vált be, mert beszívja a nedvességet, és azért vetemedik stb. Ez igaz is, de ha a szilárdsága elegendő, a súlya nem nagy, ráadásul a hőtágulása is kicsi, avagy ideális alakúra ünthető, és sorozatban gyártható, akkor mégis elképzelhető lenne belőle tükrüt készíteni. Nem kellene mást tenni, csak a kész formát még a felület polírozása elött teljesen bevonni fémmel, és ezzel a nedvesség kizárva. Kis pihentetés után lehet a felületre vastag fémréteget felvinni, porlasztással, galvanikusan, és azt megmunkálva polírozni, tükrösíteni, aluzni, aranyozni, és máris készen lehet egy teszttükör, amely sablonba öntve sorozatban gyártható, majd a felülete akár géppel pontosra megmunkálható és levédhető tartósan.

- Nem biztos, hogy lehetetlen elképzelés! Ha maga a műgyanta nem változik, azaz időtálló a fémburkolatában nem szív be semmit, akkor nyert ügy lehet ebből, feltéve, hogy sikerül olyan pontos alakot egyenletesen kiönteni, amely a hőváltozáskor a középvonalában tartja a feszültséget, és ezért nem okoz deformációt a hülés vagy melegedés közben, hiszen az itt már sokkal hosszabb idő, mint üveg esetén.

- A műgyanta még gyengébben vezeti a hőt, mint az üveg. A vastagabb külső fémbevonat viszont segíthet egyenletesen eloszlatni a hőt a felülete mentén, meggátolva a helyi melegpontok kialakulását, ami átmenetileg erős asztigmatikus hibát is okozhat! Sajnos próbára nincs lehetőségem, de ha valaki mégis vállalkozik rá, akkor szívesen segítek, amiben tudok. A műgyantára a vastag fémréteg felvitele szerintem nem megoldhatatlan, de a nedvesség ellen sajnos be kell borítani vele a teljes flületet! A tükröző felület alá viszonylag vastag, csiszolható, polírozható és a gyantához erősen kötött, akár néhány tized milliméter réteg is kellhet! Újdonság, de ha csak a nedvesség beszívódása a gond, akkor ez lehet a megoldás. Üdv. Imre

[Zs. Istvan]

Szerintem nem véletlen, hogy az optikai gyárak nem készítenek műgyantából, keményfából, betonból, purhabból, meg hasonló - optikai célra alkalmatlan - anyagokból tükröket.
Persze kísérletezni lehet és kell is, de biztos vagyok benne, hogy ha működne, akkor tudnánk róla.

A hőtágulás okozta torzulásnál egyébként sokkal nagyobb gondot okoz a hőmérséklet különbségtől keletkező levegő határréteg, ami a termikus kiegyenlítődésig jelen van ha viszonylag nyugodt a légkör a tubusban. Mire eltűnik ez a réteg, addigra a kihűlt tükör hőtágulás miatti torzulása is eltűnik.
Legalábbis nálam ez a tapasztalat.

[Imre]

Szerintem nem véletlen, hogy az optikai gyárak nem készítenek műgyantából, keményfából, betonból, purhabból, meg hasonló - optikai célra alkalmatlan - anyagokból tükröket.
Persze kísérletezni lehet és kell is, de biztos vagyok benne, hogy ha működne, akkor tudnánk róla.

Ebben azért nem vagyok annyira biztos - mármint abban, hogy az orrunkra kötnék mondjuk azt, hogy habosított fémből sikerült megalkotni a szuperszilárd és habkönnyű hatalmas műholdra tett tükröket, amelyek hőtágulása 0. Léteznek anyagok, technológiák, amiről sejtésünk sincs, és lézezik olyan műanyag, amelyből erősebb, kopásállóbb és tartósabb fogaskerekeket készítenek, mint acélból! Egyes mai műgyanták átlátszósága jobb, mint az üvegé. 20 éve még ez is a púrhab alapú csillagászati tükörnek tűnt volna!

Ma már nem nevetjük ki azt, aki ilyen anyagból tervez alkatrészeket. Én nem merek ilyen egyértelmű kijelentést tenni, hogy mely anyagból mit lehet, vagy sem elkészíteni. Vannak olyan technológiák, amivel lehet, de mert nem szokásos, ezért már néha a kísérleteknél elakad a dolog. Mi lenne, ha valaki kitalálja, hogy milyen műgyantából lehet sorozatban önteni tökéletes, könnyű tükröket? A fejlődést megállítani nem lehet, legfeljebb elterelni egy ideig. Ha nem Jedlik Ányos találja ki, akkor kitalálja más! Ha nem mi dolgozunka megoldáson, hanem elutasítjuk azzal, hogy nem szokásos, más sem csinálta, és nem véletlenül, és úgysem fog sikerülni, kár vele foglalkozni, csak ezeket hajtogatjuk, akkor majd más fog eredményt elérni, aki azon dolgozik, gondolkodik, hogy egy problémát hogyan lehet megoldani, miként lehet elkerülni és elöbb, vagy utóbb sikerrel fog járni. Azt nem tudom, hogy műgyantából, vagy fémbabból készíti majd el, de hogy lesz hamarosan az üveget kiváltó sorozatban gyártható pontos és tartós tükör, abban biztos vagyok. Lehet, hogy nem magyarok alkotják meg, hanem olyanok, akik másként gondolkodnak, mondjuk kicsit pozitívabban, bár itt sem lenne reménytelen, hiszen valaki írta, hogy nem vagyunk alábbvalók, mint mások, de ne is képzeljük azt, hogy sokkal különbek vagyunk.

A hőtágulás okozta torzulásnál egyébként sokkal nagyobb gondot okoz a hőmérséklet különbségtől keletkező levegő határréteg, ami a termikus kiegyenlítődésig jelen van ha viszonylag nyugodt a légkör a tubusban. Mire eltűnik ez a réteg, addigra a kihűlt tükör hőtágulás miatti torzulása is eltűnik.
Legalábbis nálam ez a tapasztalat.

Ha arra gondolsz, hogy a melegebb tükör fölött a hidegebb levegő miatt egy örvénylés kavarog addig, ameddig a tükör és a levegő hőmérséklete eltérő, akkor tökéletesen igaz a megállapítás. Én viszont nem arról értekeztem, hogy a légörvénynek, vagy a görbült tükörnek van nagyobb hatása a hibás képalkotásra. Nálam is az a megfigyelés, hogy ha a tükör azonos hőmérsékletű a környezetével, akkor nincs határréteg a tükör felett! Ezt viszont a gyors lehütéssel lehet segíteni, kisebb tömegű tükör, vagy jobb hővezető, de lehet, hogy a megoldás a nagyon kicsi fajhővel rendelkező új anyag jelenti, amely esetleg jó hővezető is. No ezt sem én fogom kitalálni, de nem zárom ki, hogy ilyen megoldás létezzen, mondjuk műgyantával, fémhabbal, - keményfából, betonból, purhabból - ki tudja miből készített tükör esetében.

Vegyünk egy elméleti lehetőséget. Legyen egy olyan anyag, amely tetszőleges hővezető, bármilyen hőmérsékletű. Ebből megalkotjuk a tükröt. Ezt körbevesszük egy olyan anyaggal, amely rettenetesen rosz hővezető, olyan, mint a vákum. Erre felviszik a tükröző bevonatot, és kész. Nem tud se hűlni, se melegedni, ugyanis nem vezeti a hőt. A benne foglalt anyag hőmérséklete sem változhat. A felülete azonnal átveszi a környezeti hőmérsékletet és nincs légörvény a tubusban miatta. Kit érdekel, hogy hány fokos a belső tartó, ha nincs hőcsatolása a környezettel. Pontos marad, hiszen adott hőfokon van, és ott is marad.

Ezzel csak azt próbálom elemezni, hogy elméleti lehetőség van, de hogy ezt a gyakorlatban hogyan lehet megoldani, ahhoz kell a kutatás, a kísérlet, a próbálkozás, gondolkodás, pozitív hozzáállás.

Itt van pl. ez a műgyanta, amely elvileg időtálló, szilárd, teherbíró, megfelelő lenne, ha nem szívná be a nedvességet, mert attól deformálódik. Erre egy lehetséges megoldás, ha fémmel vonják be. Száz ilyen fémnek kinéző műanyag holmit láthatunk környezetünkben. Én biztosan nem fogom kikísérletezni már a műgyanta távcsőtükröt, de lehet, hogy hamarosan olvassuk a hírt, hogy új anyagból készített pillekönnyű távcsőtükröt szereltek egy műholdra, amely -270 foktól +270 fokig nem változtatja alakját, hőtágulása 0, fényvisszaverő képessége 99,99%, és az utolsó megmunkálási műveletet a pályáraállítás után egy automata végzi lézerekkel a fény hullámhosszának 1/100-ad részénél pontosabban. Még néhányat alszunk, és hamarosan meghalljuk ezt a hírt is, remélem! Nincs vita köztünk semmim lényges kérdésben. Az eddigi tudományos tények, tapasztalatok sem sérülnek, de én nem merem kijelenteni, hogy csak az ismert megoldás lehet az egyedüli járható út, és főleg az új kevéssé ismert anyagokkal végzett kísérleteket tartanám célravezetőnek, és most sem a púrhabos, vagy a keményfás kísérletezést javaslom. Üdv. Imre

[mizar]

Én már látom is a jövőt, ahogy a pincében metánból graféntükröt készítek hőlégfúvóval. A sok vacak üveget meg dobálom a kukába.

[Vizi Péter]

Én már látom is a jövőt, ahogy a pincében metánból graféntükröt készítek hőlégfúvóval. A sok vacak üveget meg dobálom a kukába.

... miközben a feleséged fémet habosít a mikróban odafönt.

Bocs. adta magát a poén

[Schneyolo]

Maradok a Pyrexnél, a boroszilikátnál, a Zerodurnál, meg a Földön....

[Imre]

Érdekességnek írom csak! Ha egy konzerves dobozra ráfeszítek egy alufóliát, miután egy jégkockát teszek bele, szabályos paraboloid felületet mutat kis idő múltán. Ez tart addig, ameddig a dobozban el nem olvad a jégkocka. Érdekes kísérlet. Hasonlóan, ha elötte a mélyhűtőbe teszem, és kivéve onnan gyorsan ráfeszítettem, szabályos domború paraboloid felületet kapok, miután kiegyenlítődik a belső és külső hőmérsékleti különbség. Ha ezt egy rugalmas alakváltozást meghaladó mértékben egyenletesen vastag lemezzel tettem volna, akkor a maradandó alakváltozás megtartotta volna a paraboloid felületet? Ha fémlemezből kellene szabályos pontos paraboloid felületet kialakítani, akkor ez a módszer használható lenne? Az elméleti számítás igazolta, hogy ha egyenletes a lemez vastagsága, anyaga is hibamentes, akkor ez bizony járható útja lehet. Persze ezt csak elméletben kérdem, nincs szándékom ilyet gyártani! Azt viszont érdemes megjegyezni, hogy ha pontos körfelületre támaszkodik fel, illetve arra van leszorítva a lemez, akkor egyszerűen a belső túlnyomás, vagy a külső nagyobb nyomás hatására így változna-e az egyenletesen vastag, tökéletesen sík és párhuzamos lemez alakja? Mi történik, ha mondjuk ellipszisre támaszkodik fel a lemez? Lehetne fémből Yolo rendszerű távcsőhöz is tökéletesen sík, tükröző, egyenletes vastagságú fémlemezből tükröt készíteni? A kérdés szigorúan elméleti!!!

Én még nem tartok a grafén kísérleteknél, csak a konzerves dobozoknál! A metánnal meg vigyázz, mert hamar transzportál a fizikai világból! Üdv. Imre

[Sidius]

Maradok a Pyrexnél, a boroszilikátnál, a Zerodurnál, meg a Földön....

Meg egyáltalán, az üvegnél.

A műgyanták szilárdsági és technológiai tulajdonságai el nem vitathatók, de műanyagiparosként is mondom, óriásmolekulájú polimerre nem hiszem, hogy valaha is percíziós tükröző felület kerül. Ezek sem alakjukat, sem szerkezetüket nem tartják meg sokáig, olyannyira nem, hogy folytonos változásban vannak.
Ha a műanyag alapú tükrök valaha is előtérbe kerülnek, szerintem az valami kerámiaféle lesz, ami végül is műanyagnak tekinthető. Fene tudja mit hoz a jövő, akár a porkohászat is megteremtheti a jövő könnyű, hővezető, alaktartó anyagát.

Zs. Istvan írta: A hőtágulás okozta torzulásnál egyébként sokkal nagyobb gondot okoz a hőmérséklet különbségtől keletkező levegő határréteg, ami a termikus kiegyenlítődésig jelen van ha viszonylag nyugodt a légkör a tubusban. Mire eltűnik ez a réteg, addigra a kihűlt tükör hőtágulás miatti torzulása is eltűnik.
Legalábbis nálam ez a tapasztalat.[/quote]

Én ezért nem zárom be a tubusokat alul. Olyannyira kellemetlen jelenség ez, hogy az esetleg gyorsan eső külső hőmérséklet miatt, adott éjszakán az optika sosem lesz hőkiegyenlített. Elég egy kis mesterséges légáram és már zongorázni lehet a képminőség-különbségen.