Vlakke spiegel sferisch trekken

[Michel Uphoff]

Voor een experimentje ben ik op zoek naar een methode om een enigszins nauwkeurige holle sferische spiegel te maken. De kromming hoeft slechts op 1 as plaats te vinden.
Zelf denk ik nu nog aan het hol trekken van een spiegel (afmetingen ongeveer 20*5 cm) dmv trek- en duwbouten. De brandpuntafstand zal in de orde van 30 meter moeten gaan liggen, dus de vervorming is slechts zeer gering:
 

spiegelhouder 1699 keer bekeken

 
A is de vlakke spiegel, verlijmd op B, een strip aluminium. In blok C is schroefdraad getapt, waarin verzonken kop bouten D zijn gedraaid. Moer e (vastgezet op de bout) draagt er zorg voor dat de bouten nog wel kunnen draaien, en zowel kunnen trekken als duwen. Met in totaal 10 van deze bouten (of meer voor een meer gelijkmatige kromming) wordt de strip en daarmee de spiegel dan in het verticale vlak hol getrokken/geduwd. Helaas zal dit ontwerpje met uiteenlopende materialen als staal, aluminium en glas nogal temperatuurgevoelig zijn.
 
Is er een eenvoudig te realiseren, maar beter ontwerp denkbaar?

[Benm]

Dit gaat inherent gevoelig zijn aan veranderende temperaturen met al die verschillende materialen - maar dat had je al gezien
 
Wat zou kunnen helpen is zoveel mogelijk hetzelfde materiaal gebruiken, er bestaan bijvoorbeeld alumnium bouten. 
 
De spiegel zelf is lastiger, dat is normaliter een combinatie van glas met een metalen laagje en een of andere coating daarachter, waarbij met metaal meerekt met de uitzetting van het glas. Dat glas is het voornaamste probleem, al weet ik niet precies wat je met deze spiegel wilt doen. 
 
Een alternatief zou een first surface mirror kunnen zijn, met metaal op een relatief flexibele en dunne ondergrond. Dit zou bij goede verlijming moeten meebuigen met het aluminium waarop je het monteert, uiteraard binnen zekere grenzen. 
 
Een andere optie zou kunnen zijn het aluminium zelf als spiegel te gebruiken, al is dat in de praktijk vrij lastig gezien de optische eigenschappen door oxidatie niet extreem goed zullen zijn/blijven. Misschien kun je er een zeer homogeen laagje vernis oid op aanbrengen om te voorkomen dat je een dikke oxidelaag krijgt. 
 
Overigens zijn aluminium spiegels niet zo heel slecht, kijk naar aluminiumfolie. Als je dat goed monteert kun je er een prima bruikbare spiegel van maken, ook al zit er een dun laagje oxide op. Dat folie een reflecterende en een matte kant heeft komt puur door het gangbare productieproces, die matheid is geen gevolg van oxidatie oid. 

[CoenCo]

Je kan misschien ook met reflecterend mylar werken.
 
Dat is flexibel en spiegelt als een malle. Ik ken een variant die (eenmalig) een beetje rekt, en dan superstrak is.
Ook LEE 271 is een reflecterende folie uit de film/theaterwereld
 
Misschien kan je van hout/alu een mal maken, en de folie er via een vacuüm strak uitgerekt op verlijmen?

[Benm]

Misschien inderdaad. Op zich is het prima reflecterend materiaal, maar ik betwijfel of het goed te verlijmen is - het is wel een heel dun laagje plastic en ergens vermoed ik dat lijm er een zooitje van zal maken, al hangt dat natuurlijk wel af wat voor lijm je gebruikt. 
 
Vermoeddelijk ruineert een lijm als cyanoacryclaat dit materiaal volledig in een dergelijk dunne folie, en ik vraag me af of een ander soort lijm er goed aan gaat binden (zeker als het folie op aluminium is en het met beide goed moet hechten. Het proberen waard, dat wel. 

[king nero]

Misschien de duurdere optie, maar je kunt eens navragen bij een spiegelmaker of het technisch mogelijk is om een (dikkere) aluminium plaat te laten verzilveren. 
edit: dan wel op voorhand alu moeren op de achterkant (laten) lassen!

[Thionyl]

Sterrenwacht in Almere al gevraagd? Duwen via een bijv stalen of Alu mal enz. mal en via geleiders ipv met bouten kan dan misschien. Daarna ingieten met epoxy voor fixering? En dan Alu opdampen enz. Maar als het niet persé een opp. spiegel moet worden kun je ook gaan verzilveren, op de chemische manier. Glasplaatjes van ca 1 mm kunnen behoorlijk buigen, zonder meteen te breken. 

[Michel Uphoff]

Het buigen van de spiegel is het probleem niet, wat testjes lieten zien dat het heel goed te doen is met weinig kracht. Ik kwam tot een brandpuntsafstand van om en nabij 7 meter zonder al te veel kracht te moeten zetten, dus 20 á 30 meter moet zeker lukken. Probleem is veeleer tot voldoende sferische nauwkeurigheid te komen, en die vorm te behouden.
 
Alles van hetzelfde materiaal lijkt ideaal, maar dat betwijfel ik. De werkende delen van de trek/drukbouten blijven immers van verschillende lengte. Als ik rond de spiegel een constante temperatuur handhaaf lijkt mij een redelijk stabiel brandpunt wel haalbaar. De kwaliteit van het spiegelend vlak moet goed zijn, maar hoeft geen first surface precisie te hebben, een gewone spiegel volstaat. Lijmen van mylar of opdampen van reflecterende lagen op metaal leveren waarschijnlijk geen beter oppervlak op. Ik heb overwogen met folie en onderdruk te werken, maar heb dat idee gedropt. Niet alleen heb ik dan te maken met vervorming door temperatuurverschillen, maar ook door luchtdrukvariaties en corrigeren van een eventueel asferisch oppervlak door bijvoorbeeld dikteverschillen in de reflecterende folie is dan niet mogelijk.
 
Ik ga een testspiegel bouwen om te zien tot welke sferische nauwkeurigheid ik kan komen. Het lijkt mij erg lastig afregelen, ook met M3 is de spoed nog een grove 0,5 mm, dus dat worden wel heel kleine elkaar bovendien beïnvloedende correcties. Dat gaat lijken op een training doe-het-zelf pianostemmen.
 
Ik meld de resultaten als ik ze heb.

[Benm]

Wat die boutjes betreft nog wel een tip: Gebruik hex boutjes, daar kun je het sleuteltje gemakkelijk in laten zitten (of zelfs erin verlijmen) waarmee het een stuk nauwkeuriger is in te stellen.

[Michel Uphoff]

Inmiddels een testexemplaar met 21 stelboutjes gebouwd:
 

IMG_20171115_135335708 1730 keer bekeken

IMG_20171115_135345078 1680 keer bekeken

 
De rvs spiegelklemmen zijn tijdelijk, eerst moet de lijm waarmee de spiegel op het aluminium is bevestigd hard worden.
Komende dagen met behulp van een roterende laserstraal (in het brandpunt) kijken of het lukt de juiste kromming en brandpuntsafstand te realiseren.

[koolstofje]

Ziet er leuk uit. Heb zelf wel eens de gedachten gehad om iets van vloeibaars en dan roterende spiegel te maken en dan met vangspiegels. Het plan was om een 1 meter liggende spiegel te maken.

[Benm]

Vroeger maakten ze liggende spiegels met een ronde bak vol kwik, waarbij je het brandpunt kunt instellen door de draaisnelheid te varieren
Ik vrees niet echt RoHS compliant, maar het werkt wel.

[Back2Basics]

Voor een HTS-projectje had ik indertijd een idee om via een parabolisch gebogen vlakke spiegel een zonnekooktoestel te maken. Dat zou moeten lukken door op de beide korte uiteinden van de spiegel, een buigend moment te veroorzaken. Ik klemde de uiteinden in een soort pianoscharnieren welke aan een frame zaten, en met bouten werd het moment opgedwongen. Dit werd theoretisch gesteund door de buigformules. Deze lieten een kwadratische 'doorbuiging' zien, dus perfect voor mijn parabool spiegel.

Echter, de formules golden voor kleine verbuigingen, maar belangrijker: ze waren een benadering in de y-richting! De X-verkorting werd verwaarloosd.

Later had ik beide richtingen doorgerekend, en toen bleek dat de spiegel prefect cirkelvormig zou staan.

Voor mij project niet goed, maar voor jouw project wel.

[Job_04]

Je kunt het afstellen nog wat nauwkeuriger maken door metrisch fijn draad te gebruiken. Met m3 wordt je spoed dan 0.35mm ipv 0.5mm. Wellicht bestaat er nog wat fijner draad?