Рефрактор 80/500

Проектик из 19 года. Было интересно познакомиться с юстировкой и конструкцией рефрактора и получить возможно лёгкую трубу.

Объектив

Ахромат 80/500 с али. Просветление зелёное, многослойное всех поверхностей. Край подзавален, пришлось диафрагмировать крайний миллиметр. Коррекция сдвинута в коротковолновую часть спектра — край Луны в расфокусе красн-фиол ⇔ зел, вместо более распространённого син-фиол ⇔ жёл-зел.

Для установки линз в оправу можно использовать пластиковый стаканчик подходящего размера, накрытый безворсовой тканью. Если на торце линз нет меток, то их нужно поставить (переворачивание линз приведёт к большой сферической аберрации, а повороты могут вызвать астигматизм).

Труба

Склеена из ватмана с эпоксидкой по классической технологии. Длина трубы 33 см. Толщина должна быть около 1 мм, то есть нужно 5 витков ватмана. Этого достаточно и для нарезания резьбы M3.

Переходник для ввинчивания фокусёра также клеится из ватмана с эпоксидкой. Собирается крепление для фокусёра из двух типов «деталей» — плоского кольца, плотно накручиваемого на резьбу и части вставляемой в трубу (по краю прорезать треугольником и отогнуть, чтобы немного не доставало до резьбы). Каждая часть толщиной 0.4мм, из двух слоёв ватмана. Части чередуются, их нужно с десяток, по длине резьбы. Те что к трубе, прихватываются суперклеем по диаметру, чтобы плотно собирались и подписываются. Потом нужно стандартно промазать их все эпоксидкой, собрать, проложить сверху и снизу полиэтиленом и прижать чем-то тяжёлым. Часов через 18, когда эпоксидка ещё не совсем затвердела, вкручиваем туда фокусёр, если будет прокручиваться, добавляем герметик/суперклей в резьбу. Ну и крепим к самой трубе просверлив отверстия и нарезав резьбу M4.

Красим внутри чёрной матовой краской и ждём высыхания. Повторяем.

Внутри трубы устанавливаем 3-4 картонные или пластиковые диафрагмы. Они не должны быть толстыми, иначе грани могут бликовать. Размер определяем графическим методом. При установке смотрим в фокусёр в рабочем положении и проверяем, что объектив виден полностью и диафрагмы его не режут.

После этого самым слабым местом будет трубка фокусёра, при желании её можно проклеить флоком.

Кольца использованы сантехнические — «хомут бабочка». Прикреплены парой винтов M4, каждое к ластохвосту. Внутри проклеены резиновой самоклейкой.

Вес трубы в кольцах и с простым окуляром получился около 1 кг.

Фокусёр

Металлический реечный от svbony. Люфт в нём как-то убирается регулировочными винтами (сверху, под шестигранник), но выяснилось, что лучше увеличить толщину тефлоновых прокладок. Они самоклеющиеся, так что просто нужно снять пару нижних, приклеить на это место полоску скотча (60 микрон оказалось много, 40 в самый раз) и наклеить тефлоновые поверх.

Юстировка рефрактора

Сначала надо выставить фокусёр так, чтобы он был параллелен оптической оси объектива — сам фокусёр ставится по возможности ровно в трубе, объектив закрывается крышкой (желательно с отверстием в центре), чеширский окуляр направляется на свет и небольшими наклонами объектива блики в чешире сводятся в один (ошибка даёт астигматизм).

Проверять лучше без диагонали, она может вносить погрешность, которую будет видно если её покрутить.

Альтернативный метод креста Максутова и юстировка вообще, хорошо описана в журнале Небосвод 2015-12 — «Об усовершенствовании недорогих любительских телескопов-рефракторов».

Потом проверяется, что прокладки в объективе равной толщины. Делается это лазерной указкой, через что-нибудь рассеивающее, вроде салфетки. Кольца ньютона должны быть в центре линзы. (ошибка даёт кому и светофор). Метод работает при межлинзовом расстоянии меньше 0.3 мм (при большем — остаётся только контролировать прокладки микрометром).

Далее делается искусственная звезда — берём несколько кусочков фольги, кладём на стекло и острой иглой прокалываем. Отбираем фольгу с самым тусклым отверстием и ставим её перед фонариком (лучше в подходящей крышке, надевающейся на корпус фонаря). Далее с расстояния порядка 20 фокусных (можно и ближе, но появится дополнительная недоисправленная сферическая аберрация — дофокал резче, зафокал мутнее) рассматриваем эту искусственную звезду в телескоп. Фокусёр нужно будет выдвинуть сантиметров на пять. Увеличение поставить большое, порядка 2D.

Следует убедиться, что внефокалы одинаковые, круглые и в обоих внефокалах видны кольца. А в фокусе точка это точка, нет перекоса и креста астигматизма. Количеством колец сильно не заморачиваемся, это зависит от яркости звезды.

Сферическую аберрацию регулируют изменением толщины прокладок. Если дофокал резче, а зафокал мутнее, то сферическая аберрация недоисправлена и нужно уменьшать толщину прокладок с шагом порядка ста микрон, ну а в обратном случае увеличивать.
Обычная толщина межлинзового кольца 250 микрон, толщина обычной бумаги для принтеров 100 микрон, журнальной 70 микрон. Не следует делать прокладки тоньше 50 микрон, иначе линзы соприкоснутся в центре. Колечко проще всего вырезать циркульным резаком из канцтоваров (если бумага тонкая, то её нужно приклеить центром к картонке, чтобы не сминалась).
Вместо колечка можно использовать три отдельных прокладки, но не следует делать их совсем уж маленькими — с ними объектив и так более чувствителен к астигматизму из-за пережатия, чем с колечком.
Если внефокалы заметно отличаются, то перед изменением толщины прокладок нелишне будет сделать на объектив диафрагму-колечко в 2-3 мм, чтобы убедиться, что дело не в заваленном крае линз.

Астигматизм убирают вращением линз, или если не получается, наклоном всей оправы.

Кома убирается точной установкой линз — не должно быть их наклона и поперечного сдвига. Можно при установке линз использовать три бумажные полоски чтобы выбрать зазор между линзами и оправой. Если не получилось — ослабляем линзы, трясём объектив, закручиваем. Может потребоваться несколько попыток, особенно при большой толщине межлинзовой прокладки.

Если в оправе нет разрезного кольца или резинового колечка, его следует добавить (перед первой линзой). Поверх него следует положить (хотя бы бумажное) колечко — оно предотвратит прокручивание линз, при закручивании оправы объектива. Это уменьшает риск зажатия линз на морозе и упрощает юстировку — кольцо выжимает линзу к центру.

Как выглядят ошибки юстировки в симуляторе

На примере длинного ахромата и zemax.
Наклон второй линзы на 0.2мм вызывает кому (рис. 1), децентровка линз на 1мм — светофор (рис. 2), наклон объектива целиком на 1 мм — астигматизм (рис. 3).

Отсюда видна и необходимая точность установки — порядка 0.01 мм для межлинзового расстояния, чуть больше для сдвига линз (они при этом ещё и наклоняются) и 0.1 мм для наклона объектива целиком.

Искусственная звезда

Размер отверстия ИЗ полученного проколом фольги оказался 30×40 микрон, чего ещё впритык хватает для 80 мм объектива с 7 метров, но если хочется запаса, лучше сделать искусственную звезду из оптоволокна.
Потребуется патчкорд 9/125 (это толщина волокна/оболочки в микронах) например, с озона, коробка (тут ланч-бокс за 30 рэ), фонарик с регулировкой яркости (тут convoy s2+) и подходящая крышка для их соединения.

Коробка обязательна из-за узкого луча — при отклонении градусов на 10, яркость ИЗ резко падает.

Альтернативно, можно использовать зелёный светодиод, он даёт более понятную картину при тестах ED-рефракторов. Желательно использовать сверхъяркий светодиод (у китайского нонейма на 20 мА яркости хватает только вечером; также нежелательно применять лазеры). Соединение светодиода с патчкордом термоусадкой, питание 18650, резистор 200 Ом (или лучше 50 Ом + переменный 1кОм).

Несколько фото для примера

Первые два на смартфон с рук в 21-ом году, третье на астрокамеру в 23-ем.