自制折射望远镜 - 请问自制折射望远镜需要哪些配件啊？

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请问自制折射望远镜需要哪些配件啊？

1. 回答人: 匿名时间: 06-28 22:13:49

*镜桶
成品镜桶的造价往往比物镜还要高，所以当初就设想使用装饰用不锈钢桶来降低成本。大家买PVC管的时候往往看到手持一个3、5米长的PVC管的一端时另外一端就已经有些弯曲的情况吧？所以用PVC管一般只适合自制60mm以下的镜桶，对于100mm以上的镜桶来说，选用PVC管就会降低了整个设备的精度，而且不适合长期使用。相对于PVC管来说，强度要高的多，由于壁厚只有1～1.2mm，重量与3mm的铝质镜桶相比，并不会很重。
下面是剩下来的装饰用不锈钢筒：

为了适应当前流行的趋势，目镜筒末端也设计成2寸的接口，然后通过一个2寸转1.25寸的转接环与1.25寸的目镜设备连接，两个接口内部都开槽加了黄铜片和螺丝来卡紧衔接的设备。
最后为了更好的配合近距离目视，另外还制作了个2寸的转接筒，能将目镜筒延长90mm。
目镜桶
为了获得较大的前后移动范围，目镜桶的长度达到了230mm，其中100mm用于与调焦部分接触来保证前后移动时的同轴度，另外130mm就是目镜桶能够移动的范围了，相对于传统设计来说要略长一些。
目镜桶的内部每隔30～50mm加了一道凸起的浅“坎”用来装光阑，能避免光阑装入后前后移动合漏光的情况发生，效果也不错。
下面是目镜桶里面的样子：

接下来就是按需要钻孔了，这个我自己就能干，然后攻上螺纹什么的，组装起来没问题就再次分解后拿到电镀厂去做阳极化发黑。
*加光阑
镜桶光发黑还不够，为了方便还在镜桶内加上了黑色泡沫纸，用泡沫纸的好处是剪裁合适的长度后沿镜桶内壁铺上去后首尾两端会自己对顶卡住，不用双面胶也能贴近镜桶内壁。
为了克服泡沫纸侧吸光不如黑绒布的问题，需要加入光阑，传统光阑就是间隔一定的距离装入一片内口径不同的圆环，但这种圆环朝向物镜的一端却容积反光，而这些光线由物镜反射后会再次回到目镜端，虽然这种反射光线已经很弱，但如果能完全吸收掉不是更好？
这里我将光阑的园环改成了环状圆锥，照射到圆锥状光阑的光线反射到侧壁而被吸收，原来的问题就被解决了，而圆锥由扇面组成，简单的设计就能满足要求。
光阑形状对反光的作用

传统上我们可以通过观测远处的水银灯、节能灯的色差溢出方向来判断光轴是否准确，或观察星点衍射环来判断，但都受到环境的要求而且不易于调整，今后有时间我还就这种方法与大家共同探讨。
*地面实际观测效果
花了这么大的力气，效果如何？还是大家来帮忙看看吧。
由于天气的原因，从10月初开始自制镜桶到11月的观测，直到今天也只有2、3天的观测机会，而且能见度、稳定度都不是很好，所以先从地面观测的效果说起吧。
首先来看看44米外条码的分辨率测试，通过840K摄像头搭配2X+3X巴罗后大约能产生1332X的放大效果，与DC3X光学变焦搭配PL10和3X巴罗拍相同照片相比角度还大一倍。叠加后能见到0.25mm间隔的条纹（目视也能见到，单张照片的效果略差），如果按0.25mm的距离来算，此127mm望远镜的分辨率就是1.2角秒，和理论值一样，但如果按0.25X2来计算，就只有2.4角秒了，似乎又差了点，不过我的另外一台203牛反也只能看到这个精度，所以分辨率应该还是可以的。
最后还加了巴德太阳膜拍了太阳黑子，单帧的效果似乎比摄像头叠加的要好些：

*最后
总的来说，127折射的效果基本上与它的价格相称，低倍下拍摄地面景物问题不大，但感觉拍鸟的时候会比较笨重，而高倍下目视星点时成像锐利，星点小而均匀，要比我那台牛反203好的多，观看大天体时虽然也能感受到色差的存在，但似乎人眼能透过色差看到更多的细节，但对于拍照来说情况就不是很理想，往往会因为色差的存在而导致成像对比度不高，细节不够丰富，效果上就输于203牛反了，由于还没有用这台望远镜做深空的尝试，今后有机会再试试看。
最后报一下整机连寻星镜的重量，虽然做了多次的“减肥”处理，最后的重量仍然在6～7Kg左右（称体重的秤，有些不够准确），拿在手里感觉很重，架EQ4上需要两个4、5Kg的重锤，但不要调到末端，而203牛反称上去虽然也只有7Kg左右但由于镜桶比较粗，两个重锤还稍嫌不够。
零配件价格（连工带料的估算，因为有的一次做了多个，还做了别的东西，价格没有分开）：
物镜4XX
寻星镜1XX
物镜座和卡环1XX
转接桶1XX
镜桶80
调焦部分3XX
镜箍40
遮光罩80
总体造价应该在1500以内（不过电动调焦部分还没有完成，暂时可以借用203牛反上的调焦系统），感觉仔细讲价或者自己备料的话要省一些，此外自己做的部分就不算了，当然为了加工而购买的台钻、电磨之类的也没加进去，否则还不如买成品呢，但买了成品就失去了一次动手的机会啦，对我来说也是难以接受的^_^。

2. 回答人: 匿名时间: 06-28 14:27:10

下面是详细的制作过程，和配件
牛顿式反射式天文望远镜制作

牛顿式反射式天文望远镜制作讲义(文字部分)
讲义编写:台大物理吴俊辉,王绍权,陈宣槐,黄郁升
网址:http://www. phys.ntu.edu.tw/lclab
一,主镜的研磨
研磨的的磨粉大小从46,80,120,240,500,1000到2500,材料是氧化铝.因为镜子的材料BVC较软的缘故,所以磨粉号数可以两倍的速度更换(例:120->240).若是较用较硬的玻璃材料,一次就只能变1.5倍(例:120->180).
A. 工作平台:
因为磨程中多余的水和磨粉会流到桌上,故在桌子一角铺上报纸后再垫上橡皮垫,保护镜子与工具.
B. 研磨方式:
双手掌心的连线通过镜心,四指靠在镜边缘,握太外面或太里面(太上或太下)都不好施力,磨的时候掌心不能超过底下的工具.范围约前后1/6~1/4个直径,不能超过1/3,两手的力量最好一样,边磨边向下施力.前后磨的路径要直,不要左右晃.
C. 一个程序:
先进行一个小程序:前后来回磨4~6次,逆时针旋转镜子约 45度,握着镜子人顺时针转约30度.重复小程序至人顺时针走到底,再继续小程序,唯换成握着镜子逆时针转30度.重复至人逆时针走到底,即完成一个程序.
D. 程序与程序间:
工具逆时针转约45度.若感觉已无摩擦力,则要加磨粉和
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水.把镜子拿离工具时,要注意不能让工具边缘磨到镜子中心,要注意:致命的刮痕都是在拿镜子的时候造成的.
E. 加磨粉:
磨粉一汤匙,用水将粉充分喷湿,喷散.镜子放上工具后,镜子的圆心绕工具的圆心绕几圈,使磨粉均匀后在开始磨.用奶粉的汤匙舀磨粉有异常的妙用,汤匙底部有小洞,可以慢慢的让磨粉流出来,这样便可以均匀且少量的洒在镜面上.当工具和镜面接触良好时,磨粉便要慢慢减少,因为颗粒越小的磨粉越容易粘成大的团块,易刮伤镜面
F. 要注意干的磨粉:
干的磨粉颗粒会凝结变大,会严重刮伤镜子,磨镜时不能使手上和镜子边缘干的磨粉掉到工作范围内.手脏不应搓手,而用水桶洗手的方式.
G. 测试曲率的方法:
三角仪的半径是2公分,测的时候要稍微移动位置,测到当地最高的值才是正确的(因三角仪的圆周一定是靠在镜面突起的部分).磨到2500的磨粉后,要用Ronchi test(做法见上学期报告)才能看出差别,因三角仪的精确度只有0.01公分.表面的均匀程度可用肉眼或辅以手电筒即可观察出来,换另一号磨粉前需要将表面都磨制均匀.
H. 修正曲率方式:
磨镜时的位移若小一点(1/6以下)是均匀的磨到整个镜面,同时改变整个镜子的曲率;大一点时(1/6~1/3)则是重点磨深,局部影响曲率.镜子在上工具在下时研磨到镜子中央,相反则研磨到边缘.例如镜子在上时用大的位移则会让中央部份磨深.依2照三角仪或Ronchi test测定的镜子曲率,来作不同的修正.
I. 环境的清洁:
换磨粉之前,或是前一次工作相隔时间长,就必须作清洁的工作.地板,磨镜的桌子,柜子都用抹布和除尘拖把仔细清过一遍,不能有前次的大磨粉残留,会刮伤镜片.镜子,工具和垫子也都用牙刷,牙膏仔细刷洗过.
用空罐子把磨粉分装,从小的开始再装大的,因为大磨粉里参有小磨粉也不会刮伤镜片.分装好的磨粉不要全放在一起,分开放置不同的柜子较不易污染.柜子还需要一个塑胶布来挡住,以免有外来颗粒入侵.使用时要用更小的药罐先分装,不要重复接触大罐子,使表面有磨粉的机率增加. 厨房纸巾和静电布要收藏在箱子里,要用时一次拿一张,以免沾上磨粉.换磨粉时最好也换一卷纸巾.
J. 防止镜边缘破碎:
用炒菜锅乘水和46号磨粉把镜子的边缘磨掉约4mm,用完后磨粉和剩下的水都不须清干净,这样湿润的磨粉较不易飞散,再直接放到测试桌下面的纸箱内收妥.要随时注意边缘会不会太尖,以防碰撞而破碎.
K. 若工具和镜子吸住推不开:
研磨时要随时注意水是否太少,不然工具和镜子间的摩擦力和吸附例会太大以致于分不开.解决办法有很多种.若从透明的工具看进去,中间的水还没有干掉,表示转不开是由于周围干掉,可从上面对工具中间加压,把中央有水的部分压开,分散附着力,同时在用手转(不能用扳开的方式,以防危险),就可以转开.若还不行,就表示整个水分都快干掉的,可以把镜子和工具一起放到约五十度热水中,利用两者膨胀系数的不同(BVC几乎膨胀系3数为零),即可拆开.
L. 刮痕:
通常是干掉的磨粉或是前一程序的残留磨粉造成的.当磨粉很细时,会飘散到空中,所以清洁工作要很彻底,甚至连身上都需要先用除尘纸擦过.若有刮痕,可用手电筒观察其深度,通常可以在下一个阶段的磨粉可以被淡化,但无法消除.只要不是太严重,事实上对光学表现不会影响太大.所以通常不会为了一条刮痕再增加该磨粉的磨程时间.
二,主镜的抛光
抛光通常和研磨一样需要很多个磨粉的流程,但这次我们只有用一种大小的氧化铯,所以花的时间会较长.此外,原来工具的玻璃材料对抛光来说太粗糙,所以要在原来工具的表面在铺上一层沥青.
A. 氧化铯磨粉:
因氧化铯比奶粉还要细,会粘着任何容器,所以不易用汤匙拿取.因此把它和水1比4溶在装西红柿酱的瓶子里,直接用磨粉水的形式代替分别加磨粉和水,使用时要先摇晃均匀,使瓶子底部没有磨粉沉淀.
B. 沥青工具的制作:
我们用有把柄的锅子和高山瓦斯炉将沥青融化.融化的沥青很像麦芽糖(这次用的是比较高级的沥青,外表是黄色的.沥青是混合物,其中成分的比例会影响他的软硬度和色泽),加热要用非常小的火,一来因为沥青的熔点很低,二来加温太高会产生非常多气泡,使液体成分蒸散而改变成分比例.表面的一层泡沫可
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以用汤匙挑掉,一边加热一边要用筷子将底部融化的跟上层未熔的搅拌.
工具的边缘用厚胶带贴一圈,高出表面3公分左右,再把沥青倒入,量约1公分厚才足够,用筷子把气泡挑掉.约五分钟后(是沥青干的程度),用铁棍将表面压成格子状,把镜子表面涂满氧化铯溶液(镜子要稍微用吹风机加热,以免镜子和工具的温度相差太多让沥青瞬间凝固),压到工具上,人再压上去约15分钟,将沥青压成和镜子曲率一样.镜子拿开后用磨粉的附着状况判断曲率(通常是中央没被压到,所以中间会没有粉红色的磨粉黏着),曲率未到可放到热水中加热工具,然后再压一次. 压好后工具的边缘用榔头敲掉,使沥青的面积小于镜子,压的时候才不会有大于镜面的部份压不到而突起.沥青碎片可稍微清一下,但因质地很细,就算有残留也不会磨伤镜子.
C. 工作平台:
防滑垫因为有弹性会抵销力量,所以要换成用厚木板垫底,上面作四个木块刚好夹住工具,再用两个C型夹把木板固定在桌角.木块的高度要小于工具的,这样工具上的镜子才能有位移.工具和木块间的空隙用小的锲型木块塞住,磨的时候才不会前后动或是转动.
D. 抛光方式:
用氧化铯抛光时,附着力明显大于以前任何一种磨粉,非常难移动镜子.磨粉水很不容易流失,因为有沟槽的关系,所以就算磨一整圈也不用加磨粉水.最好都以镜子在上的方式抛光,这样若有大颗粒的东西才容易从工具的勾槽流掉,镜子在下容易刮伤.此时的位移只需要1/6,因为是整体抛光的关系,不用大位移来加强局部.因为镜子在上,所以边缘会比较难磨到,用直线来回磨几次后可改为W行的磨法,增加边缘磨的机会.
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E. 沥青工具的校准:
隔一两天以上重新要磨之前都需要再校准工具的曲率,把工具放到热水加热,再用人的重量压20分钟.但施压的人不可左右晃动,否则工具的边缘曲率会太大超过预期,这样抛光的时候,边缘会接触不到,只有镜子中央被抛光.
F. 测试曲率的方法:
一开始可用Ronchi test测镜面和目标球面相差多少,再改变工具和镜子的位置,或是位移的大小来修正.最后用W型磨法抛物面化后(抛物面化只要约半小时,因球面和抛物面相差甚少),可用Foucault test测其抛物面化的程度.
三,一般预期工作成果
以口径32cm的镜片为例,主镜研磨和抛光的过程,研磨需约27个程序(46磨粉-3次,80磨粉-9次,120-7,240-2,500-2,1000-2,2500-2),抛光约20个程序,各需18到20个小时,因此实际的磨镜时数近40个小时可完成(不包含所有准备与清洁时间).镜面可能会有几处刮痕,但应不影响未来的整体表现.整体镜面的误差可用Foucault test的软体来计算,一般若控制在1/8个可见光波长以下,已算是非常优良的表现,本实验室的技术可达到1/20个可见光波长
的准确度约为25奈米.之后主镜镜面蒸镀时,镀铝约100 ~200nm两层,和一层二氧化硅作为保护.
望远镜本体:
大部分采用铝门窗的铝制材料,座台使用Dobsonian的设计,目镜座则用Crayford的设计,斜镜架,目镜架,主镜架都有三点微调6机制,可以调整斜镜目镜与主镜的平面倾斜度,以调整光轴.
望远镜能力
D(口径) = 31.1cm
F(焦距) = 146.75cm
F-ratio(焦比)= 4.72
P(集光力)= 1974
M(极限星等)= 14.7
FOV(视场)= 0.35度
解析力 = 0.41角秒
极限倍率 = 约44倍 ~ 550倍
适合搭配的目镜约33mm-3mm
注:关于制作过程之图片资料,可由以下网站下载:
http://jhpw.phys.ntu.edu.tw

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