Jaký materiál budeme potřebovat

Během kurzu v roce 2005 se na kovové podložce brousilo zrcadlo o průměru 12,5cm s ohniskovou vzdáleností kolem 85cm, tedy se světelností cca f/7, a všem účastníkům se toto zrcadlo během pěti dnů podařilo vybrousit a vyleštit ve slušné kvalitě. Naším lektorem byl pan Otakar Procházka, který má s vedením těchto kurzů na rokycanské hvězdárně mnohaletou zkušenost. Veškerý materiál jsme dostali na hvězdárně, nicméně se zde o něm zmíním trochu šířeji.

Výběr skla

Základem kvalitního zrcadla je skleněný kotouč odpovídající kvality. Zdroje skla se mohou velmi různit, ale materiál musí splňovat některé důležité požadavky. Tloušťka kotouče by měla odpovídat v ideálním případě pro zrcadlo uložené na třech bodech zhruba 1/6 jeho průměru. U našeho zrcadla o průměru 12,5 cm je to tedy okolo 2 cm. Pokud by sklo bylo výrazně tenčí, je potřeba budoucí zrcadlo v objímce delekohledu uložit do vícebodového systému (např. 3x3, tedy 9 bodů). Naopak výrazně tlustší sklo má nevýhodu pomalé reakce na změny teploty, takže pokud se například dalekohled vyndá v zimě z teplého bytu na balkón, je třeba ho před vlastním pozorováním nechat velmi dlouho temperovat.
Na kvalitě použité skloviny příliš nezáleží neboť budeme brousit zrcadlo a nikoliv čočku. Sklo tedy klidně může být třeba i barevné a nevadí, pokud obsahuje menší množství bublinek (velké množství bublinek samozřejmě zvyšuje pravděpodobnost toho, že se do některé z nich probrousíme, což je sice nepříjemné, nikoliv však kritické).

Zjištění vnitřního pnutí

O co méně záleží na kvalitě skloviny, o to více na samotném sklářském procesu výroby polotovaru. Sklo musí být totiž řízeně a velmi pomalu chlazeno, aby v něm nevzniklo pnutí. To by později působilo deformace plochy zrcadla nebo v horším případě i jeho prasknutí klidně i při relativně malém tepelném namáhání.
Jak ověřit pnutí vyhlídnutého materiálu? Naštěstí vnitřní pnutí ve většině průhledných materiálů včetně skla způsobuje otáčení roviny polarizace světla (a to dokonce ještě závislé na barvě procházejícího světla). Vložíme-li tedy materiál s pnutím před zdroj polarizovaného světla a budeme ho pozorovat přez polarizační filtr, uvidíme v něm světlé a tmavé zóny a dokonce duhové efekty jasně lokalizující místa s největším pnutím. Před pár lety tato metoda narážela na zásadní problém, totiž kde sehnat zdroj polarizovaného světla o dostatečné ploše.

 

 

Dnes naštěstí o velmi kvalitní zdroje polarizovaného světla není nouze, možná se právě na jeden díváte :-). Princip činnosti veškerých LCD displejů je totiž založen právě na natáčení roviny polarizace světla, takže tyto displeje musí velmi kvalitní zdroj polarizovaného světla obsahovat. Jakýkoliv podsvětlený LCD displej, ať už je to displej notebooku, nebo plochý počítačový monitor, nebo podsvětlený displej mobilního telefonu nebo digitálního fotoaparátu je pro hledání pnutí ideálním světelným zdrojem.
Co se týká polarizačního filtru pro pozorování, lze použít libovolný fotografický polarizační filtr (lineární nebo kruhový u kterého pouze musíme dbát na správnou orientaci) nebo například filtr z brýlí používaných v 3D kinech, nebo z některých typů slunečních brýlí (zejména těch, které jsou určeny pro rybáře) atd. Jestli naše testovací soustava funguje se přesvědčíme tak, že se přez filtr podíváme na LCD monitor. Pokud budeme filtrem otáčet, bude monitor měnit svůj jas. Pokud jsou oba filtry (jak v monitoru, tak ten před okem) kvalitní, dosáhneme při určitém úhlu natočení naprostého zčernání monitoru. Teď už stačí jen mezi monitor a filtr vložit testované sklo a výsledek je ihned patrný.
Protože nemám po ruce žádný skleněný kotouč, nafotil jsem dvě skleničky. Ta vpravo má velmi výrazné pnutí (sklo tzv. nerozbitných skleniček je tvrzeno rychlým ochlazením, proto v něm vzniká veliké pnutí), zatímco druhá sklenička nevykazuje žádné viditelné pnutí. Obě skleničky byly vyfoceny před LCD monitorem běžného notebooku, na kterém byl zobrazen čistě bílý obrázek GIF přičemž na objektivu digitálního fotoaparátu byl nasazen fotografický kruhový polarizační filtr.

Brusná podložka

Existují dvě metody ručního broušení zrcadel. U první z nich se jako podložka používá druhý skleněný kotouč téhož průměru jako zrcadlo. Z toho se v průběhu broušení stává vypuklá plocha, zatímco z horního kotouče se stává budoucí zrcadlo, tedy konvexní plocha. Vzhledem k tomu, že na našem kurzu jsme používali druhou metodu, o této nic bližšího nevím.
Druhá metoda používá kovovou (v našem případě litinovou) podložku, na které je vysoustružena potřebná kulová plocha, která se má vybrousit na zrcadle. Její poloměr odpovídá dvojnásobku požadované ohniskové vzdálenosti zrcadla. V našem případě byl tedy pro f = 85 cm poloměr kulové plochy 170 cm. Podložka je opatřena dvěma kolmými excentrickými drážkami, které při broušení slouží jako zásobárna vody. Drážky musí být umístěny excentricky, jinak by se na ploše zrcadla vytvářela při broušení zonální vada.

Brusný stolek

K broušení je třeba mít pevný kruhový stolek o poloměru cca 1,5 až 2x větším, než má broušené zrcadlo. K tomuto stolku musí být možné nějakým způsobem pevně zafixovat brusnou podložku. Jde především o fixaci v horizontální rovině, protože směrem dolů působí sama podložka dostatečnou silou způsobenou její hmotností. Stolek by měl mít takovou výšku, aby se na něm ve stoje příjemně pracovalo, tedy zhruba 80 cm (ale hodně záleží tělesných proporcích konkrétního brusiče). Na rokycanské hvězdárně jsou k dispozici dva typy kovových stolků. Jeden typ má jedinou centrální nohu, která je pevně zakotvena v podlaze přístřešku. Druhý "mobilní" typ má ocelovou trojnožku, kterou je před započetím práce třeba zafixovat těžkými kameny nebo nějakým podobným materiálem. Na ploše stolku jsou tři radiální drážky, do kterých se pomocí šroubů upevňují dřevěné špalíky fixující na stolku brusnou podložku.
V přístřešku ovšem byl k vidění i starší dřevěný typ stolku. Konstrukcí byl podobný kovovému mobilnímu stolku s tím, že namísto šroubů v drážkách se špalíky fixující brusnou podložku upevňovaly prostým přibitím hřebíky. Tyto stolky jsme ovšem pro práci nepoužívali.

Brusiva

V běžné praxi se používají karborundová nebo korundová brusiva. Označují se číslem případně písmenem M následovaným číslem. Číslo udává maximální velikost zrn brusiva, a to v mikrometrech u brusiv M a v desítkách mikrometrů u brusiv bez M. Tedy například označení 16 nese brusivo se zrny 160 mikrometrů, M32 brusivo se zrny 32 mikrometrů. V sadě, kterou jsme dostli byla brusiva od 16 do M1, ale při práci jsme používali pouze brusiva od 10 do M7 a někteří ještě i M3.

Lupa

Pro kontrolu stavu povrchu zrcadla se hodí libovolná lupa zvětšující zhruba 6 - 15x. Vyhoví například hodinářská lupa, ale ještě výhodnější jsou sklopné filatelistické lupy, které mají ministojánek přesně vymezující rovinu ostrého obrazu.

Dále potřebujeme...

Mezi další materiál patří vhodná fólie pro pokrytí stolku, měkké hadry, kapátko na vodu, zdroj tekoucí vody pro omývání zrcadla, podložky a všech pomůcek. Pak už potřebujeme jen pevné nervy a spoustu chuti do práce.
Zde uvedený materiál se týká jen fáze broušení. Leštění bude probráno v dalších dílech.