Завал края зеркала, и как с ним бороться

Завал края зеркала при его изготовлении - один из самых неприятных дефектов, часто преследующих любителей – телескопостроителей. Однажды образовавшись, завал края имеет необычно большую жизнеспособность. От любителя требуется иногда весьма значительные усилия для его устранения. Оставить же зеркало, предназначенное для точного астрономического прибора, с завалом совершенно недопустимо. Располагаясь в краевой зоне зеркала, завал искажает поверхность зеркала на значительной площади, существенно ухудшая качество даваемого изображения. В крайнем случае, при невозможности устранения, область завала должна быть исключена из работы в оптической схеме, путём сошлифовывания широкой фаски или прикрыта диафрагмой, оправы, с соответствующим уменьшением эффективного диаметра зеркала.

Причины возникновения завала.

• 1. При шлифовании зеркала почти всегда имеет место тенденция более быстрого сошлифовывания материала зеркала в центральных и краевых зонах. Если абразив добавляется в область средних зон шлифовка со снятием зеркала, то в зеркале больше сошлифовывается средняя часть и возрастает вероятность наделать царапин. При добавлении абразива на шлифовальник без снятия зеркала (сдвигая его в сторону) сравнительно быстро сошлифовываются внешние зоны зеркала. Вероятность царапин при этом меньше, но активно формируется “завальная зона”. Эта тенденция наблюдается и при самых мелких абразивах и может продолжить развитие завала при полировании.
• 2. Несоответствие размера полировальника размеру зеркала. Больший или меньший размер полировальника при изготовлении сравнительно небольшой оптики- прямая дорога для формирования завала. Ошибочны встречающие в литературе рекомендации делать полировальник немного меньше зеркала. Чаще всего это не избавит от завала, а будет способствовать его образованию.
• 3. Слишком толстый слой и мягкая смола полировальника. При движении зеркала по такому полировальнику, зеркало как бы гонит перед собой волну, которая сполировывает край зеркала, образуя узкий, но весьма основательный завал. Для лучшего понимания процесса, необходимо представить себе, что полировальник ведёт себя как студень или мягкая резина.
• 4. Полировальник имеет нединаковую толщину смолы на основании (если например, радиус кривизны основания полировальника больше радиуса кривизны зеркала) В этом случае упругие свойства полировальника на краю зеркала меньше, что способствует более быстрому сполировыванию края зеркала и завалу.
• 5. Незаконченной формовкой и не “созревший” полировальник обладает различными полирующими свойствами. “Cильные” краевые или центральные зоны формируют завал.
• 6. Изменение полирующих свойств полировальника по зонам в связи со старением и обогащением его поверхности, полирующим и сполированным материалом.
• 7. Изменение формы поверхности зеркала от температурных деформаций: при интенсивной полировке радиус кривизны поверхности зеркала увеличивается и быстрее сполировываются средние зоны. По отношению к ним внешним зоны оказыватся заваленными. Наоборот, нагрев тыльной поверхности зеркала (например, теплом рук) при “вялой” полировке может привести к завалу края зеркала.
• 8. Слишком гибкое основание полировальника, прогибающееся под весом зеркала и нагрузкой.
• 9. Неравномерная поверхность полировальника.
• 10. Сочетание действия перечисленных выше причин.

Распознавание и меры предотвращения завала

Грубый звал шириной до 1см легко распознаётся по характеру дифракционных явлений на краю зеркала (при расположению глаза в вершине конуса отражённых от источника света лучей вблизи оптической оси). Дифракционная картина имеет вид колец на краю зеркала, которые перемещаются при движении глаза в поперечном направлении. При помощи теневого прибора можно уточнить радиус кривизны завала на самом краю зеркала ( для решения вопроса о способе его устранения). Для обеспечения нормального хода полирования следует стремиться к минимально возможной толщине слоя полировальной смолы и к максимально возможной ей твёрдости. Однако чем больше асферичность изготовляемого зеркала (т.е светосила) тем толще и мягче должен быть слой полировальной смолы на жёстком основании полировальника. Фасетки следует делать небольшими (примерно 10х10мм), равномерно распределёнными по поверхности полировальника. Это облегчает его формовку и приработку к поверхности зеркала. При полировании в ручную, очень важно установить такой режим, чтобы ход вперёд был рабочим, т.е. выполнялся с нагрузкой, регулируемой величиной давления на зеркало, а обратный ход был “холостым” т.е. совершенно свободным. При этом, двигаясь в перёд, зеркало сдвигается с полировальника, а возвращаясь назад смещается с ним. Смещение центра давления при рабочем ходе на заднюю часть зеркала способствует устранению завала и образованию сферической поверхности, а смещение центра давления вперёд способствует получению параболической поверхности (углубляет средние зоны зеркала)и может вызвать отклонения, характерные для завала- когда углубление ещё не распространилось на всю поверхность зеркала. Казалось бы, довольно простой процесс полирования формообразования оптической поверхности в динамике оказывается чрезвычайно и интересным, зависящим от многих факторов, разобраться в которых (и сделать хорошее зеркало) может лишь вдумчивый и внимательный любитель.