Spiegels

De spiegel wordt op speciaal glas gedampt. Maar welk glas moet het zijn en waarom is dat belangrijk?

Sir Isaac Newton ontwikkelde rond 1672 de naar hem genoemde Newton-telescoop, in de overtuiging dat de kleurfouten van refractoren niet volledig gecorrigeerd kunnen worden. Hij gebruikte gepolijste metalen spiegels die door hun ruwheid een weinig contrastrijk beeld opleverden. Zelfs 100 jaar later was Sir William Herschel nog aan het experimenteren met snel corroderende metalen spiegels van meterklasse. Pas rond 1880 werd de productie van nauwkeurig gevormde reflectordragers van glas en de coating daarvan met zilver onder de knie gekregen. De scheiding van de reflectordrager en het spiegeloppervlak werd tot maatstaf van het geheel.

Tegenwoordig worden, naast vensterglas, moderne soorten glas en glaskeramiek gebruikt als reflectordrager voor spiegels. Zij worden door het opdampen met aluminium tot spiegel gemaakt. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen sferische spiegels en asferische parabolische spiegels. Sferische spiegels zijn gemakkelijk te vervaardigen, maar bij brandpuntsafstanden onder f/7 vertonen zij onscherpe en weinig contrastrijke beelden ten gevolge van sferische aberratie. Een parabolische spiegel, waarvan de fabricage veel gecompliceerder is, vertoont geen aberraties; dit is essentieel voor korte, snelle reflectoren.

Ongeacht de vorm van de reflectordrager mag het oppervlak van de spiegel niet meer dan 0,05 micrometer afwijken van de ideale sferische of parabolische vorm, zodat de kwaliteit voldoet aan de eisen voor astronomische waarnemingen. Een micrometer is een duizendste van een millimeter, de marge is slechts ongeveer 1/10 golflengte van zichtbaar licht!

Verschillende materialen worden gebruikt als reflectordrager, voor praktische doeleinden verschillen deze vooral in hun verschillende thermische uitzetting:

• Vensterglas
• BK7
• Pyrex, LK5
• Zerodur

Vensterglas heeft de hoogste thermische uitzetting, Zerodur de laagste; het omgekeerde geldt voor de prijs. Pyrex, een geregistreerd handelsmerk van het Amerikaanse bedrijf Corning, is een gehard borosilicaatglas. LK5 is de Russische variant en wordt gekenmerkt door een dunnere constructie. Zerodur, een geregistreerd handelsmerk van de firma Schott, is een anorganische, niet-poreuze keramiek van lithiumaluminiumsilicaglas.

In principe kan de kwaliteit van het beeld even goed zijn met een reflectordrager van goedkoop vensterglas als met duur Zerodur. Bij serieproductie wordt meestal BK7 of Pyrex gebruikt, waarbij Pyrex punten scoort door zijn 50% geringere thermische uitzetting. In de praktijk geeft een hoofdspiegel van Pyrex een beter beeld in de koelfase, u kunt het vermogen van uw telescoop sneller terugkrijgen. Een ander voordeel van Pyrex is zijn hardheid, het materiaal kan bijzonder nauwkeurig worden geslepen.

De koeltijden verschillen slechts in geringe mate en zijn afhankelijk van de dikte van het dragermateriaal: hoe dunner de drager, hoe korter de koeltijd. Als de temperatuur 's nachts verandert, bent u weer in het voordeel met een Pyrex spiegel. Dit geldt vooral voor grotere telescopen, waar een materiaal dat zo weinig mogelijk onderhevig is aan temperatuur noodzakelijk is.

Zodra de reflectordrager de gewenste vorm heeft, wordt onder hoog vacuüm een reflecterende laag aluminium in dampvorm opgedampt. Aangezien aluminium in de lucht geleidelijk corrodeert, wordt op het reflecterende oppervlak gewoonlijk een beschermende laag kwarts aangebracht. Dit maakt de hoofdspiegel steviger en beter bestand tegen slijtage.

De reflecterende laag van een gemiddelde reflector heeft een reflectiecoëfficiënt van ongeveer 90%. Er zijn echter ook dure primaire spiegels met waarden van 96-98%. Niet dat dit verschil cruciaal is: een reflectiecoëfficiënt van 91% elk voor hoofd- en secundaire spiegels zou een theoretisch verlies betekenen van ongeveer 0,2 maatklassen vergeleken met een reflectiecoëfficiënt van 99% elk, deze "verbetering" kan nauwelijks optisch worden waargenomen. De dikwijls aangehaalde oppervlaktenauwkeurigheid van primaire spiegels kan ook alleen worden vergeleken binnen het productenassortiment van één fabrikant, aangezien de testprocedures van fabrikant tot fabrikant sterk verschillen.