Die Zentrierung eines Newton-Teleskops

Der Grund, weshalb ich mich in diesem Bericht wieder mit einem Newton-Teleskop beschäftige, ist dessen Anfälligkeit auf Zentrierung (auch Justierung oder Kollimation genannt). Ein Newton muß immer wieder, in manchen Fällen sogar vor jeder Beobachtungsnacht, justiert werden.

Es gibt fast kein anderes optisches System, das so oft justiert werden muß, wie der Newton. Daß ein Newton-Teleskop bei all seiner optischen Leistungsfähigkeit nur dann seinen Erwartungen gerecht werden kann, wenn alle seine optischen Komponenten aufeinander abgestimmt sind, ist selbstverständlich. Man gibt schwerverdientes Geld aus, um gute Optik im Fernrohr und den Okularen zu besitzen. Man beschäftigt sich mit Bruchteilen von zehntel Bogensekunden, was die Auflösung des Instruments betrifft. Man studiert Transmissions- und Reflexionswerte. Aber nur Wenige beherrschen die erfolgreiche Kollimation ihrer Optik - oder besorgen sich neben ihren UWA- und Naglerokularen Justierokulare (welche im Vergleich zu erstgenannten praktisch nichts kosten, aber die Leistungsfähigkeit des Instruments erheblich mehr steigern können). Ich habe oft einen Ausdruck des Unmuts vernommen, der über bestimmte Firmen, Fabrikate oder Systeme herzog. Bei genauerem Nachfragen habe ich feststellen müssen, daß der Grund hierfür eine total dejustierte Optik war. Auf die darauffolgende Frage nach dem Justierzustand habe ich meistens nur Schulterzucken und so etwas wie "Justieren? ... Wie? ... was denn justieren?" vernommen. Um diesem wenigstens teilweise Abhilfe zu schaffen und wenigstens denjenigen eine Chance zu geben, die sich dafür interessieren, habe ich folgenden Artikel geschrieben.

Ich versuche einen Weg darzustellen, der von jedem nachzuvollziehen ist. Ich verzichte also auf die Beschreibung und Verwendung von Spezialmeßgeräten. Wir brauchen im folgenden nur ein Hilfsmittel, das wir uns basteln oder besorgen müssen: Den sogenannten Sight Tube. Das ist ein ca. 10 - 15 cm langes Rohr, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Okularauszugs entspricht (24,5 mm, 1,25" etc.). An einem Ende des Rohrs befindet sich ein Fadenkreuz aus ca. 0,2 - 0,4 mm dickem Draht. Selbstverständlich muß sich der Schnittpunkt der Fäden exakt in der Mitte des Sight Tube befinden. Das andere Ende wird verschlossen (mit Kunststoff, Metall etc.). In diesen Verschlußdeckel bohren wir genau zentrisch ein ca. 2 mm großes Loch (siehe Abb. 1).

Das Rohr sollte innen schwarz sein. Die ringförmige Fläche rund um das Loch sollte auf der Innenseite weiß sein. Nun wird die Mitte des Hauptspiegels markiert. Dazu wird dieser ausgebaut und vermessen. Es gibt tausend Möglichkeiten, den Mittelpunkt zu bestimmen ( ich werde sie jedoch nicht alle einzeln erwähnen; ich glaube das bringt jeder interessierte Sternfreund fertig). Es stellt sich eine ganz andere Frage: Wie markiere ich den Mittelpunkt? Es gibt Punkte, Kreise, Dreiecke, Quadrate usw. Ich habe über die Jahre hinweg alles ausprobiert, was ich in Erfahrung bringen konnte. Ich war mit nichts absolut zufrieden. Nach langem Probieren habe ich eine Markierung des Hauptspiegels entwickelt, die in Abb. 2 dargestellt ist.

Zum Markieren verwendet man am besten einen mitteldicken, wasserfesten Folienstift. Die Größe der Markierung hängt von der Größe des Hauptspiegels ab. Man kann von ungefähr 1 cm pro 6" ausgehen.

Nun wird der Fangspiegel markiert. Dieser wird mit zwei Markierungen versehen: Einem On-Axis-Punkt und einem Off-Axis-Punkt. In diesem Fall machen wir Punkte mit ca. 1 mm Durchmesser als Markierungen. Diese werden am besten mit schwarzer Tusche gemacht. Zuerst baut man den Fangspiegel aus und mißt dessen Länge und Breite. Es ist darauf zu achten, daß bei allen Messungen nur die plane, verspiegelte Fläche berücksichtigt wird, nicht die gebrochene Kante! Länge zu Breite sollten sich verhalten wie 2 zu der Quadratwurzel von 2. Nun bringe man genau in der Mitte der Ellipse einen Punkt an. Ist das geschehen, werden wir etwas rechnen müssen, um den Off-Axis-Punkt anbringen zu können. Zunächst aber noch etwas Theorie.

Off-Axis, was ist das eigentlich? Alles was weiter weg ist, erscheint uns kleiner, wie etwas gleich großes, das uns näher ist. Da der Fangspiegel im Newton schräg im Rohr sitzt, ist das Ende des Fangspiegels, das zum Hauptspiegel weist, weiter vom Betrachter am Okularauszug weg , als das Ende, das vom Hauptspiegel weg weist. Logische Schlußfolgerung: Das zum Hauptspiegel zeigende Ende erscheint dem Betrachter verkürzt und verkleinert. Hier fehlt sozusagen ein Stück. Hier wird der Hauptspiegel nicht ganz ausgeleuchtet. Das andere Ende des Fangspiegels zeigt genau den entgegengesetzten Effekt. Er erscheint vergrößert, überdimensioniert.

Abhilfe: Der Fangspiegel muß (da er einen 450-Winkel hat) um die gleiche Strecke, die man ihn auf den Hauptspiegel gerückt hat, vom Okularauszug weg bewegt werden. Das bedeutet, daß der Fangspiegel nicht zentrisch im Tubus sitzt!

Um wieviel nun dieser Off-Axis-Punkt von dem bereits markierten On-Axis-Punkt auf dem Fangspiegel abweicht, wollen wir nun ausrechnen; dabei werden folgende Größen verwendet:

D

Durchmesser des Hauptspiegels

f

Brennweite des Hauptspiegels

d

Brennweite des vignettierungsfreien Felder in der Brennebene

l

Abstand der Brennebene zur optischen Achse des Hauptspiegels

e

Dickendifferenz des Hauptspiegelrandes zu dessen Zentrum

a

Durchmesser der kleinen Achse des Fangspiegels

r

Wert um den der Fangspiegel zum Hauptspiegel hin und vom Okularauszug weg geschoben wird

o

Entfernung der beiden Punkte auf dem Fangspiegel

Jetzt machen wir im Abstand o neben unseren On-Axis-Punkt den Off-Axis-Punkt. Zu beachten ist hierbei die richtige Richtung (mit der Zeichnung in Abb. 5 vergleichen).

Nun haben wir Haupt- und Fangspiegel mit den Punkten versehen. So mancher wird sich allmählich denken: "Der betreibt aber viel Aufwand!" Aber auf dieser Arbeit basiert dir ganze Justierarbeit und es ist wirklich erforderlich, daß sämtliche Markierungen mit höchster Präzision ausgeführt werden, da diese als Eichpunkte dienen (muß ja auch nur einmal gemacht werden). Jetzt ist es Zeit für unsere letzte Markierung, denn auch der Okularauszug darf nicht schief im Tubus hängen. Um dies zu erreichen, messen wir vom vorderen Tubusrand bis zur optischen Achse (Mitte des Lochs im Okularauszug) des Okularauszugs. Wir übertragen diese Strecke auf die dem Okularauszug exakt gegenüberliegende Tubuswandung.Diese Stelle wird mit einem ca. 5 mm großen weißen Punkt markiert. Jetzt hat die elende Messerei endlich ein Ende gefunden. Kommen wir jetzt zum eigentlichen Justiervorgang.

Es gibt ein ehernes Gesetz, gegen das man niemals verstoßen sollte. Es betrifft die Reihenfolge, in der etwas justiert wird:

  1. Okularauszug
  2. Fangspiegel
  3. Hauptspiegel

Beginnen wir: Sight-Tube in den Okularauszug stecken und mittels Justierens des Okularauszugs das Fadenkreuz auf die Mitte des weißen Kreises auf der gegenüberliegenden Tubuswandung richten. Jetzt den Fangspiegel und den Hauptspiegel einbauen.

Nun zum Fangspiegel: Wir entfernen den Fangspiegel um den Betrag a aus unserer Rechnerei mittels der Fangspiegelstreben (Spinne) vom Okularauszug weg, Jetzt bewegen wir den Fangspiegel in sagittaler Richtung, bis wir den Off-Axis-Punkt im Zentrum unseres Fadenkreuzes im Sight-Tube haben. Anschließend rotieren wir den Fangspiegel so lange, bis wir grob die Markierung des Hauptspiegels als Spiegelbild sehen. Fangspiegel festschrauben. Von nun ab wird der Fangspiegel nur noch über seine drei Feinjustierschrauben bewegt. Selbige werden solange betätigt, bis wir drei Markierungspunkte übereinanderlagern können: Fadenkreuz, Off-Axis-Punkt und Hauptspiegelzentrum. Liegen diese drei Punkte übereinander, so ist die Kollimation des Fangspiegels abgeschlossen.

Zum Hauptspiegel: Der Hauptspiegel hat drei Schrauben, mit denen er zentriert wird. Mit diesen Schrauben wird versucht, auch die noch fehlenden zwei Punkte auf die anderen drei zu bringen. Diese fehlenden Punkte sind das Spiegelbild des Off-Axis-Punkts und das Spiegelbild unseres Fadenkreuzes. Liegen alle diese fünf Punkte übereinander, ist die Kollimation der Optik beendet.

Bei allen vorausgegangenen Tätigkeiten ist zu beachten, daß man nur dann weitermachen sollte, wenn der vorhergehende Arbeitsschritt präzise erledigt worden ist. Ein mitgeschleppter Fehler summiert sich gnadenlos auf und es muß unweigerlich von Neuem begonnen werden, weil überhaupt nichts mehr paßt. Ist es nicht möglich, die beschriebenen fünf Punkte übereinanderzulegen, liegt auf jeden Fall eine vorausgegangene unsaubere Arbeit vor. Ich gebe zu, die Zentrierung eines Fernrohrs kann zur Geduldsprobe werden (ich war selbst mehr als einmal verzweifelnd an einem Fernrohr gesessen, tagelang). Hat man in dieser Tätigkeit etwas Routine, sind kleine Korrekturen in wenigen Sekunden erledigt.

Ich wünsche allen viel Spaß und Erfolg bei dieser Arbeit, die - wenn sie glückt - doch ein Erfolgserlebnis verspricht.

Autor: Rochus Geißlinger

Letzte Änderung am: Mo 13 Aug 2007 14:31:11 CEST - geändert durch: Not Availiable

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