rolf

Contraste et état de surface

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« QUESTION IMPORTANTE: Y-a-t-il pour les amateurs un procédé réalisable au niveau de la rugosité qui nous permet d'explorer des images de Lyot sur le plan quantitativ au profit de RMS? »

Oui, avec un coin photométrique, voir l’article original de Texereau, et n’importe quel logiciel qui mesure les différences de contraste dans les défauts, pour remplacer le microdensitomètre de l’époque ou on faisait ca en argentique.

Un petit exemple en image d’un miroir avec un coin photométrique devant pour calibrer les densités dans l’image :

A l’apn, faut bien sur faire la manip en Raw, l’analyse des contrastes a été faite sous Iris.
En appliquant les formules de la méthodes de Lyot, on arrive a 1 angström RMS pour ce miroir (un 300F/4).

Et 2 photos, des 3 coins photométriques que Texereau m’as donné il y a quelques années (ils ont une petite valeur historique, c’est avec ces coins qu’il a rédigé son article )
Chaque coin photométrique a une gamme de densité pour s’adapter à différentes densités de lames de phase.

L’autre truc important pour faire des mesures avec la méthode de Lyot, c’est qu’il faut adapter la densité de la lame à l’amplitude des défauts que l’on veut mesurer, sinon les contrastes peuvent saturer sur l’image et on sous-estime la hauteur des défauts.
Pour les gros défauts, une lame peu dense, genre 1.5 ou 2, pour les défauts plus faibles, une lame plus dense, genre 2.5 à 3.

« Independamment de a) quel valeur RMS de la microrugosité (comme erreur de front d'onde) serait tolérable pour nos télescopes de telle sorte que l'on ne puisse plus le percevoir visuellement. »

Il n’y a pas de frontière nette, mais si ils mesurent, 2 ou 3 angströms avec la méthode de Lyot ils vont tenir le bon bout. Ce qui est important c’est la différence qualitative entre 2 miroirs, mais je dirais que si sur la hauteur des défauts, il y a au moins un facteur de 15 à 20 entre 2 miroirs, ca va bien se voir sur le ciel.

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 28-11-2013).]

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Bon, très grand merci David pour tout ce boulot. Je suppose qu'ils prennent du plaisir à te lire; tu auras un écho demain.
Alors, bonne nuit.


amicalement rolf
Superbe, ce clin d'oeil sur Texerau!(il est toujours vivant?)

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 28-11-2013).]

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Merci pour le boulot de traduction, vais me coucher aussi.

"Superbe, ce clin d'oeil sur Texerau!(il est toujours vivant?)"

Aux dernières nouvelles, oui. Mais bon 94 ans quand même...

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Et bien merci à vous deux et aux amis allemands de Rolf, tout ceci est très intéressant!

Par contre les coins photométriques, je ne vois pas bien comment ça marche...

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Roger Crespin à décrit dans un de ses bouquins, je crois que c'est "précis de bricolage scientifique", comment faire des coins de Goldberg en gélatine. Si mes souvenirs sont exactes, on coule de la gélatine entre deux lames de microscope légèrement huilées pour faciliter le décollage. La gélatine est elle, mélangée avec de l'encre de chine. On forme un coin et on coule... On coule aussi un coin sans encre et on assemble les deux. On a ainsi une atténuation qui varie avec la position du coin.

Enfin j'ai lu ça voilà bien plus de quarante ans

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 28-11-2013).]

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Merci pour ces précisions sur la fabrication Charles, mais le principe de fonctionnement m'échappe je t'avoue, je vais essayer une petite recherche...

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Chonum,

"Déjà si ils prennent Zambutto comme référence de superpoli, c'est pas gagné"

Puisque c'est le point de départ de leur discussion, aurais-tu plus d'infos la-dessus stp..

amicalement rolf
Curieux de lire ton article. Puisque je ne suis plus abonné, comment faire pour l'avoir?

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Tu peux l' acheter au numéro mais attention, ce sera dans le prochain numéro.

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Bon, ça prend un peu de temps - question de digestion je suppose.

Pjörg répond à David:

Faktor 20 fällt in den Medium Scale Bereich. Meint David die Höhenfehler der Oberfläche damit oder Wellenfrontfehler?

En ce qui concerne le facteur 20, dont tu parles, est-ce les défauts en hauteur de la surface ou l'erreur de front d'onde?

Was mich viel mehr interessieren würde und das hat sinngemäß auch Mike gefragt, wie vermeidet David Medium Scale Fehler bei der Politur, also Strukturen im Breitenbereich ab 5 - 10mm, Taschen, gekreuzte Linien (Hügel), feine Täler?
Diese Art von Fehlern haben meineserachtens eher Einfluss auf die Abbildungsqualität als die Microrauheit.
Diese beschriebenen Strukturen treten immer stärker in Erscheinung je feiner die Scalierung wird und man sich Strehl 1 nähert.

Ce qui m'intéresse surtout: Comment éviter les défauts de taille moyenne (medium Scale)lors du polissage, à des structure de 5 à 10nm, de poches, des lignes croisées (buttes), de fines crevasses?
Je pense que ces structures ont plus d'influence sur l'image que la micro-rugosité et elles se manifestent de plus en plus lorsqu'on se rapproche du Strehl 1.

à + rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 28-11-2013).]

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On trouvait un coin de Goldberg aussi chez Kodak sous forme d'une bande avec diverses densités. Il servait à mesurer l'étendue du contraste sur un négatif afin de sélectionner le bon papier pour la photo ou à l'inverse, mesurer l'entendue du contraste d'un papier. Aujourd'hui, elles sont réalisées par évap sous vide.

Cette même technique peut évidemment servir à mesurer le contraste sur le test en question. Le contraste apparent variant comme la racine carrée de l'atténuation. En fait, il existe une expression qui relie l'atténuation de la lame avec le contraste et la visibilité des fréquences spatiales.

Françon dans son ouvrage "Modern Applications of Modern Optique" (p.86) prend l'exemple d'une lame atténuant presque 10000 fois (soit une densité de 4), des différences de chemin optique de 1A avec un contraste de 10% peuvent être mesurées. Il montre une photo d'un objectif de Lyot "highly polished lens" avec des variations de hauteur de 2nm et 0,1nm de chemin optique résolu...

10.000 d'atténuation... Voici ce qu'en dit Texereau dans la ref cité plus haut par D.V. :

"On doit mettre en garde ceux qui veulent appliquer la méthode à l’étude d’accidents un peu grands (quelques dizaines d’Angströms par ex.), contre la tentation d’employer une lame trop dense qui ne montre plus les défauts que par diffraction sans exploiter sérieusement le contraste de phase, parce qu’absorbant beaucoup trop l’image directe par rapport à l’énergie diffractée alors très notable." Les lames les plus utilisées ont une densité comprise entre 1,69 et 2,81 dit-il.

Dans son livre "Contraste de phase" (p.56) le même Françon explique qu'avec de l'aluminium, il faut une densité de 4,08 pour obtenir un déphasage de pi/2 pour la raie verte du mercure. Dans ces condition c'est pour d'autres longueurs d'ondes que l'on aura pi/2 si D est différent et le contraste passera par un maximum pour ces longueurs d'ondes.

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 28-11-2013).]

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Salut,

David, on ne te laisse même pas le temps de répondre à la question plus haut et voilà déjà une autre:

Voici une intervention à propos de la faisabilité de tailler deux miroirs de Kai:

Hallo David,

ich habe Deine sehr interessanten Ausführungen zum Lyot-Test verfolgt. Danke dafür! Du hast geschrieben (Envoyé 28-11-2013 12:11)

J'ai suivi attentivement tes explications très intéressantes sur le Lyot et tu as écrit:

"Bref ils ont tout à fait les moyens de faire des tests comparatifs sur le ciel et de voir par eux même ce que ca donne. En gros si ils peuvent fabriquer 2 optiques équivalentes en tout point, mais qui présente sur la rugosité, la même différence qualitative que ce que j'ai montré ici avec les 2 images à contraste de phase,...."

Zwei identische Spiegel könnte ich herstellen. Zum Beispiel zwei 6" f/8.
Die Form der Parabel teste ich mit meinem Interferometer, um sicherzustellen, dass die beiden auch wirklich exakt dieselbe Form haben.

Traduction: Je pourrais fabriquer deux miroirs identiques. Par exemple deux 6" ouvert à F 8. La parabole serait testée avec mon interféromètre pour assurer une formes identiques des deux.

Für den ersten nehme ich Pech und feinstes, aufgeschlämmtes Ceri und prüfe mit Foucault und Loyt-Test bis alle Polierspuren verschwunden sind. (Hoffentlich )

Traduction: Pour le premier je prendrai de la poix et du Ceri moussée (mal traduit; un genre de boue liquide) la plus fine et vérifierai à l'aide du Foucault et du Lyot que toutes traces du polissage aient disparu. (En tout cas je l'espère!)

Obwohl nicht sicher ist, dass ich den glatten Spiegel auch glatt genug bekommen, macht mir die Herstellung eines ausreichend rauen Zwillings ebenfalls Sorgen.

Traducion: Il est possible que le miroir lisse ne soit pas suffisamment lisse, l'obtention d'une surface suffisamment rugueuse pour le second non plus d'ailleurs.


Was soll ich für den zweiten Spiegel nehmen?
Welche Behandlung ergibt die rauheste Oberfläche?
Die Form der Parabel und die Zonenfreiheit soll, so gut wie möglich, erhalten bleiben!

Traduction: Que dois je utiliser pour le second miroir?
Quel traitement donne la surface la plus rugueuse?
En effet la forme de la parabole doit rester bonne et l'absence de zones maintenue.

Danke und Viele Grüße nach Frankreich!
Merci et salutations
Kai


Il demande, s'il n'y a pas de documentations à ce propos.

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 28-11-2013).]

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« Par contre les coins photométriques, je ne vois pas bien comment ça marche... »

C’est que t’as pas lu en détail l’article de Texereau.
Bon en résumé, voici comment concrètement je procède.

Je fais une photo avec le coin photométrique devant le miroir.
Sous iris, je fais une coupe de la surface, et je détermine une moyenne des valeurs hautes et une moyenne des valeurs basses, ce qui te donne un P.V moyenné en contraste.
Tu cherche sur le coin photométrique, toujours sous Iris, ou se situe dans le coin la valeur haute, et tu note la densité correspondante (Texereau parle d’opacité dans l’article) sur le coin, tu fais pareil pour la valeur basse, puis tu rentre ca dans la formule.
Ensuite, ca me donne une valeur P.V moyenné (sur l’onde) et pour prendre une marge de sécurité, je dis que c’est en fait une valeur RMS.

Par contre il faut bien voir un truc, comme n’importe quel test il y a des sources d’erreur possible, principalement lié à la lame de phase que l’on utilise. (pour ca que je passe la valeur de PV moyenné à RMS)
Déjà le trait déphasant, n’est pas forcément pile poil à Pi/2 de déphasage, ca peut être qu’à 80% ou 90% de cette valeur. On peut toujours le mesurer précisément en mettant la lame dans le faiceaux d’un interféro et mesurer le déphasage.
L’autre source d’erreur, qui concerne soit les lames aluminés avec une aluminure imparfaite (avec des trous dedant), soit les lames photos, c’est la diffusion dans la lame qui abaisse le contraste.
J’ai parfois constaté pour la même densité de lame, des lames qu’on me donnait à tester, qui avaient un contraste sur les défauts facilement 2 à 3 fois mois bon.

Donc il faut savoir relativiser un peu les mesures que l’on obtient par cette méthode et quand on mesure 1A, bin ca peut vite être 2A dans la réalité, donc ce qui est important à retenir, c’est l’ordre de grandeur des défauts.
L’essentiel, c’est surtout de pouvoir faire des comparatifs qualitatifs d’une retouche à l’autre ou d’un miroir à l’autre, toujours avec les mêmes paramètres de prise de vue et avec la même lame, sinon on ne s’y retrouve plus.

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« Françon dans son ouvrage "Modern Applications of Modern Optique" (p.86) prend l'exemple d'une lame atténuant presque 10000 fois (soit une densité de 4), des différences de chemin optique de 1A avec un contraste de 10% peuvent être mesurées. Il montre une photo d'un objectif de Lyot "highly polished lens" avec des variations de hauteur de 2nm et 0,1nm de chemin optique résolu... »

Texereau parle dans son article que pour une lame de 2.81 il mesure pour des défauts de 1A un contraste de 15%

Dans tous les cas, avec une photo en raw et 4000 niveaux de gris, et même une lame de 2.5 on est pas vraiment limité dans les mesures
Mais j’aurais tendance à dire que plus la densité de la lame est élevé, et plus les sources d’erreur sont possible, une lame de densité 4, c’est casse cou, la diffusion qui passe a coté, si la lame n’est pas tip top vas commencer à franchement pourrir le contraste des images.

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Bon passons aux questions des Allemands

« En ce qui concerne le facteur 20, dont tu parles, est-ce les défauts en hauteur de la surface ou l'erreur de front d'onde? »

Ce sont des erreurs sur le front d’onde.
En gros il faudrait comparer des miroirs qui aurait d’un coté par exemple 2A et de l’autre 40A RMS sur l’onde. ce qui vas donner un facteur de 1000 à 10000 en diffusion entre les 2 miroirs.

« Ce qui m'intéresse surtout: Comment éviter les défauts de taille moyenne (medium Scale)lors du polissage, à des structure de 5 à 10nm, de poches, des lignes croisées (buttes), de fines crevasses?
Je pense que ces structures ont plus d'influence sur l'image que la micro-rugosité et elles se manifestent de plus en plus lorsqu'on se rapproche du Strehl 1. »

Ce sont des défauts provoqués par des irrégularités dans la poix, il faut avoir autant que possible un outil en poix le plus régulier possible, avec des carrés bien uniformes dans la teinte.

« Quel traitement donne la surface la plus rugueuse? »

Alors, un truc pour obtenir à la fois une surface réaliste (qu’on peut rencontrer dans le commerce) mais néanmoins bien pourri, est de laisser vieillir un outil en poix ayant déjà servi, plusieurs mois sur une étagère. C’est ce que font certains fabricants (et certains amateurs), ils réutilisent à plusieurs mois d’intervalle le même outil pour plusieurs miroirs, du coup il se forme une couche superficielle du carré de poix plus dure que l’intérieur du carré, car l’essence de thérébentine s’est évaporé de la couche superficielle, ca fait un peu comme une « peau de crocodile » C’est imparable pour faire un état de surface bien pourri, si en plus ils peuvent faire ca avec un peu de rouge à polir, c’est parfait

Sinon, pour la polémique autour des miroirs Zambuto, j’en ai jamais contrôlé au contraste de phase, mais je suis pas contre si on m’en fais parvenir (la lame de Chonum est un peu mou du genou , j’ai du plus costaud ), par contre les miroirs Lightolder, de moins de 8 ans environ sont vraiment très bons concernant le micromamelonnage, autour de 2 à 3A.
C’était ce que j’avais vu de mieux avec les miroirs JML à dispo des amateurs.

« Il demande, s'il n'y a pas de documentations à ce propos. »

Voir les planches 1 et 2 à la fin de l’article de Texereau :
http://www.astrosurf.com/tests/articles/defauts/defauts.htm#biblio

T’as des tests avec la correspondance Foucault/contraste de phase/méthode de polissage.

D’ailleurs il y aurait personne la bas qui se sentirait de traduire entièrement cet article ? c’est vraiment la base, il y a déjà plein d’infos dedans.

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 28-11-2013).]

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Dans l'article à venir, il y a une planche avec des miroirs passés sous la même lame (densité 1,7 de tête). On trouve du OO UK, Grière, Lecleire, SV, Zambutto, Lightholder, Takahashi, GSO, Mosser et Alluna.
On peut faire des comparaisons directes vu que le protocole (source, lame et fente) est le même.
Je mettrai la planche en téléchargement quand l'article sortira.
En gros il y a trois catégories : médiocre, bon et excellent (ce que je qualifierai de super poli).
Je peux donner les deux gagnants de la dernière catégorie : SV et Lightholder qui sont vraiment au dessus de tous les autres.

Par contre je ne quantifie pas, c'est uniquement qualitatif.
Mais les photos sont assez éloquentes.

@David : je ne me rappelle plus ce que j'avais envoyé comme lame. Celles que j'utilise sont de densité entre 1,5 et 1,8 (j'ai un densitomètre Gretag) avec des traits de 250, 400 et 700µm selon le diamètre, l'asphère et le F/D. J'ai des densités supérieures que je n'utilise plus, et inférieure non plus
C'est fait sur du Technical Pan process HC110 fait par Picto.
La source est une LED haute luminosité qui marche très bien sur des miroirs aluminés. Evidemment cela ne marcherait pas sur des miroirs non aluminé.
La fente est une fente variable calibrée Thorlabs.

[Ce message a été modifié par chonum (Édité le 28-11-2013).]

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Le quantitatif, surtout dans ce domaine, c'est toujours sujet à polémique, donc du qualitatif, c'est parfait

Chonum: De mémoire, il y en avait plusieurs, dont une relativement sombre qui marchait pas mal, par contre elles étaient assez diffusantes, c’était sur de la péloche, en gros me rappelle que par rapport à l'une de mes lames, la plus sombre des tiennes donnait un contraste équivalent alors qu'elle était d'une densité plus importante.
Pour les lames en péloche, ce que j'ai constaté, c'est que sorti du TP 2415 développé dans du D19, ca marche nettement moins bien, beaucoup de diffusion dans la gélatine.

(Donc si il en a qui ont encore du TP2415 et du D19, savez quoi faire avec )

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 28-11-2013).]

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Un classement, certes... Dans ce domaine comme dans d'autre, ce qui importe dans un classement, c'est la statistique. Si on comparait 10 miroirs de chacun, cela commencerait à vouloir dire quelque chose, je crois. Comparer un miroir (pris au hasard??) de chacun de ces opticiens, cela n'a pas grand sens.

J'ai eu l'occasion de jeter un oeil (et plus qu'un oeil) dans environ 70 miroirs, de toute provenance. Je n'ai pas en tête ce classement là. Mais bon...

Je ne suis peut-être pas objectif, mais sans doute tout autant que celui qui bénéficie depuis des années d'un gros flux d'affaires avec celui qu'il met justement en haut du podium...

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c'est là que tu vois que astrouf est devenu calme, il faut trois pages maintenant pour que ça décolle

check :
- pack de 16 -> ok
- kaouètes -> ok
- repose pieds -> ok!

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"Un classement, certes... Dans ce domaine comme dans d'autre, ce qui importe dans un classement, c'est la statistique. Si on comparait 10 miroirs de chacun, cela commencerait à vouloir dire quelque chose, je crois. Comparer un miroir (pris au hasard??) de chacun de ces opticiens, cela n'a pas grand sens."

En fait oui et non, car contrairement aux défauts de forme, ou on peut clairement louper un miroir (ou volontairement laisser passer de la daube parce qu'on a pas envie de s'emmerder, tout en l'accompagnant qu'un joli bulletin interféro, voir ce qui se passe chez OO), les états de surface sont le témoignage d'une façon de polir. En gros chaque opticien a quand même adopté une façon de travailler, plus ou moins propre, et ca se reproduit assez fidèlement d'un miroir à l'autre. Il peut y avoir des variation sur la rugosité, d'un facteur 2 à 3, d'un miroir à l'autre pour le même fabricant, on peut même être gêné par des variations de qualité dans les produits à polir (sur l'opaline, comme pour le pinard, on a un peu les bonnes années et les moins bonnes) et quelqu'un qui produit régulièrement des surfaces à 2 ou 3A, ne vas pas subitement en produire à 30A, l'inverse étant également vrai.

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Il se trouve que j'ai observé dans mon jardin hier avec un miroir Ligtholder, que Chonum a testé, il y a quelque temps... C'est peut être le même. Un très bel ouvrage, en effet. Du très propre. Une légère diffusion autour des grosses étoiles, mais très faible. Et des aigrettes en pointillé.

Mais si Lightholder est un excellent opticien, et sans doute l'un des américains qui a le plus travaillé les états de surface, j'ai eu l'occasion d'observer dans d'autres miroirs Lightholder qui étaient quand même un peu moins propres, et sans conteste, des opticiens français ont fait ou font bien mieux!

A mon sens, sur le "podium", au moins l'un des deux n'est pas nécessairement représentatif et/ou susceptible d'une généralisation. Quant à l'autre, l'inclure ou pas, ben, c'est une question de déontologie...

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Une petite planche pour montrer les différences de détection des défauts entre plusieurs lames :

Une lame de densité 2 environ sur de la péloche mais diffusante :

A part quelques défauts très localisés, on ne voit quasiment pas la structure en peau d’orange du micromamelonnage.

Une autre de même densité, mais nettement moins diffusante :

La on commence a voir la structure en peau d’orange du micromamelonnage (à ne pas confondre avec les stries verticales qui sont du à la diffraction de la fente)

Les mesures, faites avec ces 2 lames varieraient d’un facteur 2, plus optimistes pour la première lame.

Et la lame avec laquelle je travaille le plus, de densité 3 :

Le micromamelonnage, pourtant autour de 1 à 2A, devient évident.


Voilà, pour donner une idée, et montrer qu'il est assez difficile de faire des comparaisons d'une lame à l'autre sur des miroirs différents.

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"Mais si Lightholder est un excellent opticien, et sans doute l'un des américains qui a le plus travaillé les états de surface, j'ai eu l'occasion d'observer dans d'autres miroirs Lightholder qui étaient quand même un peu moins propres, et sans conteste, des opticiens français ont fait ou font bien mieux! "

Des récents (moins de 8 ans) ou des vieux?
Car Ligtholder a pris progressivement conscience de l'importance de soigner les états de surface, sur les vieux que j'avais contrôlé chez lui, notamment le 500 d'Olivier Ruau (probablement cette manip qui a été le déclic chez Lightolder) c’était beaucoup plus rugueux et le miroir donnait des images assez diffusantes.

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Oui, bien sur, je parle des Lightholder récents, depuis 3 ans.

Encore une fois, j'apprécie beaucoup John Lightholder, il fait de très bons miroirs. Il n'est pas assez souvent mentionné aux US parmi les grands opticiens, c'est un peu comme Woody Allen, il est plus connu en France qu'aux US. Comme je l'ai dit, le miroir que j'ai utilisé hier répondait en bonne part aux critères. Mais de la à le mettre en exergue loin devant des opticiens français bien connus, j'ai un doute. En tout cas, si on parle d'un échantillon représentatif.

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