Broušení zrcadla pro astronomický dalekohled

Na začátku prázdnin 2005 jsem měl to štěstí, že jsem se mohl účastnit kurzu broušení zrcadel pro amatérské astronomické dalekohledy a následného kurzu stavby těchto dalekohledů.Tyto dva bezvadné kurzy pořádá pravidelně již řadu let hvězdárna v Rokycanech, a zájemcům o stavbu amatérského astronomického dalekohledu poskytuje za naprosto minimální cenu veškerý potřebný materiál, optimální podmínky pro práci a skvělého lektora.

Než jsem na kurz odjížděl, hledal jsem na Internetu co nejvíce informací o broušení zrcadel, abych se na kurz řádně připravil, ale zjistil jsem, že to s těmito informacemi na českém webu není žádná sláva. Z toho důvodu jsem se rozhodl popsat v těchto článečcích postup broušení.

Zájemce o broušení ovšem hned na začátku zcela zrazuji od pokusů pustit se do práce pouze na základě těchto článečků. Věřte, že broušení a zejména pak leštění a parabolizace zrcadla je velká "magie", a bez dohledu a rady zkušeného lektora/brusiče se prostě neobejdete. Já osobně, pokud bych si někdy v budoucnu chtěl vybrousit větší zrcadlo, bych se zřejmě i po absolvování uvedeného kurzu pokusil s rokycanskou hvězdárnou domluvit na možnosti brousit ho v rámci některého z příštích kurzů opět za dozoru lektora. Tyto článečky tedy mají sloužit výhradně zájemcům o kurz, aby si dopředu udělali představu "o čem takové broušení je", a naopak absolventům brusičských kurzů, kteří si chtějí třeba po letech oprášit postup práce. Je v nich pouze popsán postup práce tak, jak probíhala na našem konkrétním kurzu, a nedělají si žádné ambice na obecný rozbor broušení zrcadel všemi možnými metodami.

Pokud v nich narazíte na chyby ať už věcné nebo gramatické, budu Vám vděčen, když mi o nich dáte mailem vědět. Také se neostýchejte mi napsat, pokud budete mít k popsaným postupům nějaké dotazy. Pokud budu znát odpověď, rád Vám odpovím.

Některé doprovodné fotografie jsou z mého foťáku a jiné jsou použity s laskavým svolením Lukáše Shrbeného - jednoho z účastníků kurzu, neboť jsou jeho dílem. V článcích je také použito několik animací vytvořených v Macromedia Flash. Pro jejich korektní zobrazení je třeba mít v počítači nainstalovaný volně stažitelný prohlížeč Macromedia Flash Player.

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.

Brousíme, brousíme, brousíme, brousíme a brousíme ...

 

... aneb ještě tak hodinku.

 

Máme-li vše připraveno, můžeme se směle pustit do broušení.První rozhodnutí, které musíme učinit, je výběr strany skleněného kotouče, na které budeme zrcadlo brousit. Vybereme tu stranu, která má rovnější povrch, je u ní méně bublinek, do kterých bychom se mohli probrousit a má kvalitní okraj bez velkých odštěpků. Než začneme brousit plochu zrcadla, musíme na hraně kotouče srazit fazetku pod úhlem přibližně 45°. Pokud bychom to neudělali, bude se nám hrana při broušení snadno zaštípávat do plochy zrcadla. Šířka této fazetky by měla být cca 1-2 mm a snadno ji zhotovíme libovolným karborundovým brouskem třeba brouskem na kosu. Brousek důkladně namočíme a také během broušení fazetky dbáme na to, aby byl neustále mokrý. Hranu srážíme tangenciálními nebo mírně šikmými pohyby s brouskem nakloněným vůči povrchu zrcadla o 45°. Tato fazetka je nezbytně nutná na straně plochy zrcadla, ale je vhodné si ji udělat i na druhé straně kotouče. Ocení to Vaše ruce, kterými budete několik desítek hodin kotoučem pohybovat. Zejména když se kůže na prstech namočí, změkne a je nebezpečí pořezání se o neopracovanou hranu skla. Zkontrolujeme, zda je brusný stolek stabilní a případně jeho nohy zatížíme kameny. Překryjeme ho mikrotenovým sáčkem, který pomáhá udržet čistotu na pracovišti nutnou zejména později u jemnějších brusiv. Sáček je dobré přichytit ke stolku třeba několika kancelářskými maxisvorkami. Na sáček položíme brusnou podložku a zafixujeme ji špalíky se šrouby prostrčenými skrz drážky ve stolku. Také naplníme vodou kapátko (na kurzu se jako kapátko osvědčila obyčejná olejnička na kolo). Než přistoupíme k vlastnímu broušení, popíšeme si normální brusný pohyb. Ten se skládá ze tří základních pohybů. Posuvný pohyb vedeme od sebe a k sobě přes střed brusné podložky a měl by mít délku přibližně třetiny poloměru zrcadla. U 12 cm zrcadla tedy asi 4 cm, to znamená přesah 2 cm vpředu i vzadu. Současně s tímto pohybem zrcadlem i mírně pootočíme tak, abychom příští tah provedli na zrcadle pod jiným úhlem. Kdybychom stáli na místě a takto brousili, začala by se nám probrušovat podložka směrem k válcovitému tvaru. Proto musíme při broušení zároveň stále stolek obcházet. Stolek obcházíme ve stejném směru, jakým pootáčíme zrcadlem. Jedno obejití stolku znamená několik desítek tahů a několikeré otočení zrcadlem o 360°.

Pohyb se nesnažíme dělat nadmíru pravidelný (např. odpočítávání přesného počtu tahů na jedno obejití stolku atd.), zhruba pravidelnou se snažíme dodržovat pouze délku tahů. Můžeme začít. Na brusnou podložku opatrně nasypeme malé množství brusiva (nejsnáze jemným poklepáváním na lahvičku ukazováčkem, podobně jako bychom si chtěli z lahvičky se solí posolit chleba). Pokud fouká vítr, stojíme přitom zásadně tak, abychom před ním kryli podložku svým tělem, jinak hrozí, že se nám brusivo zbytečně rozfouká po okolí. Zhruba potřebné množství brusiva je vidět na obrázku. Čím k jemnějšímu brusivu budeme časem postupovat, tím menší množství ho budeme sypat. Z kapátka kápneme na brusivo pár kapek vody. Malé množství vody může vést zejména v pozdějších fázích broušení k poškrábání plochy, velké množství zase zbytečně odplavuje brusivo. Správné množství vody brzy zjistíme praxí. Přiložíme zrcadlo a nejprve několika elipsovitými pohyby brusivo rozprostřeme po ploše. Pak začneme s brusnými pohyby (budou ovšem jiné než základní) a pokračujeme v nich dokud broušení vydává charakteristický zvuk. Vodu přitom doplňujeme z kapátka podle potřeby. Časem se brusivo rozdrtí a broušení ztichne (uslyšíme jen jemné šustění). To je správná chvíle pro sejmutí zrcadla, doplnění brusiva a pokračování v broušení. Vždy zhruba po třech doplněních brusiva zrcadlo i podložku pečlivě vymyjeme tekoucí vodou (nezapomeneme na podložce pročistit i drážky). Pak pokračujeme dalšími cykly. Kdybychom v této fázi broušení používali základní tahy, ploché zrcadlo by příliš agresivně zplošťovalo střed brusné podložky a zdeformovali bychom si tak její tvar kulového vrchlíku. Proto tahy vedeme bokem mimo střed podložky, a to asi ve třetině průměru podložky. (Tato animace ukazuje jen směr vedení tahů, ale pochopitelně zároveň zrcadlem otáčíme a obcházíme podložku.)

Tahy vedené mimo střed podložky

Broušená plocha je teď velmi malá, proto na zrcadlo netlačíme a necháváme ho brousit jen působením vlastní hmotnosti. Již po prvním omytí zrcadla uvidíme jak se oblast v jeho středu začíná probrušovat a zpočátku se tato oblast bude velmi rychle rozšiřovat směrem k okrajům plochy. Při každém mycím cyklu uvidíme pokrok. Ten se ovšem bude se zvětšující se broušenou plochou výrazně zpomalovat. Na obrázku je pro lepší viditelnost probroušená část v počítači zvýrazněna červenou čarou. Až bude průměr probroušené plochy větší jak zhruba třetina průměru zrcadla, můžeme pro urychlení procesu při broušení na zrcadlo začít i mírně tlačit. Až se po dalších několika hodinách práce probroušená oblast přiblíží k okraji na 2 - 1 cm, začneme kontrolovat její vystředění. Nejsnáze to provedeme tak, že k okraji zrcadla přiložíme palec a ukazováček, mezi kterými držíme třeba sirku. Její délku nastavíme tak, aby se dotýkala probroušené oblasti. Otáčíme zrcadlem a přikládáme prsty držící sirku z různých stran. Tak jasně uvidíme, jak je plocha vystředěná. Pokud takto zjistíme excentricitu větší než zhruba milimetr, opravíme ji korekčními tahy. Zrcadlo uchopíme tak, aby vybroušená oblast byla co nejblíže k nám (největší okraj směrem od nás) a s tahy vedenými přes střed podložky, ale !!!bez otáčení zrcadlem!!! jednou až dvakrát obejdeme stolek. Poté přeměříme excentricitu a případně postup opakujeme tak dlouho, až se zrcadlo vycentruje.

Korekce excentricity

Při normálním broušení už se v této fázi také s tahy, které byly doposud vedeny mimo střed podložky zhruba ve třetině jejího průměru, můžeme postupně přemisťovat ke středu podložky. Od chvíle, kdy bude okraj menší než 1 cm již můžeme brousit zcela normálními tahy vedenými přímo přes střed podložky. V momentě, kdy se probroušená oblast začne dotýkat okraje, překontrolujeme fazetku a pokud by na některých místech byla příliš malá, zvětšíme ji brouskem, aby nedocházelo k zaštipování okrajů. Až bude zrcadlo probroušeno v celé své ploše, provedeme očištění, nasypeme čerstvé brusivo a bez jeho přidávání budeme brousit ještě asi půl hodiny (podle potřeby jen dokapáváme vodu). Tato první fáze broušení trvala u 125 mm zrcadla cca 5 hodin. Před přechodem na jemnější brusivo musíme vždy provést pečlivé vyčištění celého pracoviště tak, aby nikde nezůstalo ani zrnko hrubšího brusiva. To znamená pečlivé omytí zrcadla, podložky včetně důkladného vyčištění drážek, rozebrání špalíků, sejmutí mikrotenového sáčku a pečlivého omytí stolku a všech těchto součástek. Také se při celém průběhu broušení vyvarujeme otírání rukou o oblečení, tak bychom si spolehlivě později pracoviště znečistili hrubými brusivy, a tedy zrcadlo poškrábali. Po očištění a smontování pracoviště můžeme přejít na brusivo 8. Tím brousíme normálními tahy a jednou za čas lupou kontrolujeme stav plochy zrcadla, které musí být očištěné a suché. Uvidíme, že plocha je sice rovnoměrná, ale místy se v ní objevují větší krátery a záprasky (zaprasknuté kousky skla, které ještě drží v ploše a teprve časem se vydrolí a dají vzniknout kráterům). Cílem broušení jemnějším brusivem je všechny tyto krátery a záprasky odstranit. Připravte se na to, že je to práce zdánlivě nekonečná a vyžaduje hodně trpělivosti. Vždy, když se nám zdálo, že plocha je už téměř čistá, nechali jsme si jí překontrolovat panem Procházkou a ten zcela pravidelně pronášel své obligátní věty: "No už je to lepší, ale tady máme ještě kráter, vidíte ho? No ještě tak hodinku a budete moci přejít na jemnější." Co myslíte, že se opakovalo po té hodince? Pan Procházka samozřejmě velmi dobře věděl, co říká a proč to říká. Množství skla, které je hrubší brusivo schopno odebrat za "ještě tak hodinku" by jemnější brusivo odebíralo "ještě tak půl dne". Čím pečlivěji se zbavíme kráterů a záprasků hrubším brusivem, tím výrazně kratší dobu nám pak bude trvat práce s jemnějšími brusivy. Pokud se nám zdá, že v některé oblasti zrcadla se zbavujeme záprasků výrazně rychleji než v jiné (například okraje už jsou dobré, ale ve středu je mnoho zbylých vad), znamená to, že nemáme správnou délku tahů. Delší tahy vybrušují více střed, kratší tahy naopak okraje. V uvedeném příkladu bychom tedy prodloužili tahy. Průběžně také kontrolujeme a případně upravujeme fazetku, teď už velmi opatrně, abychom si z okraje nezpůsobili nějaký záprask do plochy zrcadla. Tato fáze broušení trvala skoro nekonečných 7 hodin, ale není podstatná doba nýbrž kvalita plochy. Někomu se to může povést rychleji, někomu naopak pomaleji. Na konci opět brousíme půl hodiny jednou dávkou brusiva, a pak po pečlivém očištění pracoviště přecházíme na brusivo č. 6. Brusivem 6 pokračujeme v práci se stejným cílem - zjemnit plochu a zbavit jí kráterů. Tato fáze trvala 5 hodin. Nezapomínáme občas lupou kontrolovat také fazetku a případně jí opravovat. Po brusivu 6 nasadíme brusivo č. 4, se kterým mi práce trvala opět 5 hodin. Čím jemnější brusivo používáme, tím méně ho aplikujeme, a tím je také celý proces citlivější na množství vody. Zrcadlo také k podložce více lne a při sundávání je třeba ho stáhnout směrem k sobě nebo od sebe a nesnažit se ho od podložky odtrhnout páčením. Tím bychom si téměř spolehlivě způsobili silný záprask na fazetce, na kterou bychom bodově působili páčením obrovskou silou. Zrcadlo také v celém průběhu broušení a zejména potom leštění nenecháváme ležet na podložce bez dozoru. Dvě kulové plochy po sobě snadno sklouznou a nechat padnou na zem mnoho hodin své práce, by nás jistě mrzelo. Po brusivu 4, tedy velikost zrna 40 mikrometrů přejdeme na brusivo M32, tedy 32 mikrometrů. Brusiva M jsou již tak jemná, že by se velmi špatně nanášela sypáním. Proto do lahvičky s brusivem nakapeme několik kapek vody, rozmícháme na hustou kaši a tu na podložku nanášíme špejlí nebo nějakým vhodným klacíkem. Naneseme čtyři malé bobky kaše a drážky zaplníme po okraj vodou z kapátka. Při pokládání zrcadlo nadlehčujeme a v tomto nadlehčení nejprve několika vhodnými pohyby brusivo rovnoměrně rozetřeme po ploše. Teprve pak přejdeme k broušení. Pečlivě dbáme na čistotu, pokud je teplo, je vhodné se svléci do půl těla a sundat si hodinky, abychom si pracoviště neznečišťovali prachem z oblečení, dáváme pozor na vítr, který víří prach atd. Každé hrubší zrnko brusiva nebo ostrá prachová částice způsobí v ploše nepříjemné škrábance nebo ještě horší škrábance se záprasky. Pokud je takový škrábanec příliš hluboký, nezbude nám než se vrátit o jeden či dokonce dva stupně brusiva zpět a opravit ho. Mně osobně se dařilo a brusivem M32 i následně M15 jsem pracoval vždy pouze hodinu. Tady se vrátí pečlivost a trpělivost u hrubších brusiv. Přešel jsem na brusivo M7, kterým jsem brousil jen asi tři doplnění brusiva, tedy zhruba půl hodiny. Někteří u brusiva M7 končili, já jsem ještě risknul jedno nanesení brusiva M3 (cca 20 minut). U takto jemných brusiv je riziko poškrábání opravdu veliké. Výsledkem celého broušení je kotouč se zcela rovnoměrnou plochou prostou veškerých kráterů a škrábanců, přes který je jasně vidět předměty v dálce.

Příprava na leštění

Pokud jste si mysleli, že po úspěšném vybroušení zrcadla máte to nejhorší za sebou, jste na hlubokém omylu. Už samotná příprava na leštění zrcadla není jednoduchá, natož potom leštění samotné.

Co tedy budeme k leštění potřebovat?

• Samozřejmě kvalitně vybroušené zrcadlo. Pokud na jeho ploše zbudou z broušení krátery nebo škrábance, leštěním se jich už rozhodně nezbavíme a budou naše zrcadlo navždy degradovat.
• Brusnou podložku. Musí být samozřejmě po broušení dokonale očištěna. Důkladně také očistíme stolek a seženeme si nějakou nádobu, kterou bude možné později zrcadlo položené na leštící podložku na stolku přiklopit.
• Leštící růž, vhodné nádoby a hadičku pro její plavení.
• Dále si připravíme dostatek měkkých hadrů. Při leštění nezabráníme ušpinění se od růže, kterou budeme leštění provádět, proto volíme také vhodné pracovní oblečení, které se ušpinit může.
• Asfalt (ten co se používá na stavbách pro izolaci) a kalafunu (dostane se v drogériích na odštětinování prasat při zabíjačkách). Asfalt a kalafuna smíchaná zhruba v poměru 1:1 nahradí sklářskou smolu. Také budeme potřebovat vhodnou nádobu na rozpouštění asfaltu s kalafunou (budeme ho potřebovat necelý centimetr tlustou vrstvu nalitou na brusné podložce) a nějaký zdroj tepla pro rozpouštěn směsi (třeba propanbutanový vařič). Dále potřebujeme pro manipulaci s rozehřátou směsí silné pracovní rukavice.
• Pro tvorbu drážek do asfaltu budeme potřebovat kus cca 2 - 3 mm tlustého plechu ve tvaru nože.
• Další potřeby: kus papírové lepící pásky, pravítko a rýsovací jehlu (nebo naostřený hřebík, špendlík nebo jiný ostrý předmět), mikroténový sáček, staré noviny, nožík pro opravy asfaltu a lavór na vodu, do kterého se vejde poasfaltovaná podložka. Hrnec s vodou, ve kterém bude možné "vařit" zrcadlo a vytahovák zrcadla z vhodného drátu.

Příprava leštící podložky

Do vhodné nádoby (například nějaká plechovka) dáme na vařič ohřívat směs asfaltu a kalafuny v poměru cca 1:1. Ohřívání je vhodné dělat na mírnějším ohni, aby se směs nepřipálila nebo nevznítila, takže proces trvá poměrně delší dobu. Během ohřívání směs důkladně mícháme, aby se obě složky perfektně spojily.
Mezitím dokonale omyjeme a usušíme brusnou podložku. Těsně před asfaltováním její povrch důkladně vytřeme terpentýnovým olejem (hadrem, který nepouští chlupy). Pak podložku oblepíme papírovou lepící páskou tak, aby se vytvořil límec vysoký kolem 5 - 8 mm.
Podložka by měla být vlažná, aby asfalt co nejlépe přilnul. Pokud svítí slunce, je vhodné ji na něj před asfaltováním vystavit nebo podložku zahřát na teplotu kolem 30° jiným způsobem. Podložku položíme na vodorovný povrch a zalijeme jí horkou směsí tak, aby zaplnila límec. Asfalt necháme cca 20 minut ztuhnout. Pak odmočíme a sejmeme lepící pásku.

Rýsovací jehlou si na asfalt rozměříme a předkreslíme čtvercovou síť. Strany čtverců by měly být dlouhé 25 - 30 mm a podobně jako u brusné podložky musí být síť umístěna excentricky vůči středu podložky. Střed podložky by měl být v prostředním čtverci umístěn v 1/3 v obou osách (rozděluje tedy čtverec na dva čtverce 1/3 x 1/3 a 2/3 x 2/3 a dva zbývající obdélníky).
Připravíme si staré noviny v dostatečném množství. Nad plamenem nahřejeme "nůž" na dělání drážek a krájením se současným tažením nože vytvoříme do asfaltu na podložce drážky podle předrýsované sítě. Ihned po vytažení nůž otřeme do připravených novin, aby na něm asfalt neztuhnul. Nůž budeme muset vždy po jedné nebo dvou drážkách znovu nahřívat.
Přebytečný asfalt při "krájení" drážek vytvoří na podložce okolo nich jakési vyvýšené valy. Ty je potřeba ořezat nožíkem. Aby se celý nožík nezalepil od asfaltu, je třeba tuto práci dělat pod studenou vodou v lavóru. Také opravíme místa křížení drážek a na okrajích podložky srazíme v asfaltu jakousi fazetku. Pak z podložky proudem vody pečlivě vymyjeme všechny asfaltové kousky a hobliny a podložku necháme důkladně uschnout. V bublinkách asfaltu se voda drží velmi dlouho, proto je schnutí téměř nekonečné. Ale je pro další proces nezbytně nutné.
Vyschlou podložku položíme na pevný vodorovný povrch. Překryjeme ji jednou vrstvou mikroténu nebo tenké potravinářské fólie. Zrcadlo uchopíme do připraveného drátěného držáku a ponoříme ho do hrnce se studenou vodou. Dáme ho na vařič a za občasného míchacího pohybu ho ohřejeme na cca 60°. Připravíme si vhodný velký hadr (osvědčuje se třeba starý froté ručník). Ohřáté zrcadlo vyjmeme z vody, osušíme a co nejrychleji položíme vybroušenou stranou na asfaltovou podložku překrytou fólií. Překryjeme ho hadrem tak, aby chvíli vydrželo teplé a rovnoměrně zatížíme cca 5 - 10 kg. Po cca 5 - 10 minutách odstraníme zátěž, hadr a zkontrolujeme, jak se podložka chová.
Cílem je, aby celý povrch asfaltu dokonale kopíroval tvar kulové plochy zrcadla, ale na druhou stranu, nesmí se slít a slisovat drážky. Pokud se tak stane (viz obrázek), je třeba je nahřátým "nožem" obnovit, provést znovu pod vodou jejich korekci a celý proces opakovat. Pokud naopak asfalt téměř "nepracuje", můžeme zrcadlo sejmout a znova a třeba i trochu více ho ve vodě nahřát.

Příprava růže

Růž je kysličník železa získávaný z vnitřků pecí v železárnách. Je to jemný prášek velmi intenzivní cihlové barvy. Protože může obsahovat různé nečistoty, je třeba jich růž nejprve zbavit plavením. Je k tomu potřeba několik zavařovacích lahví vhodného objemu. V jedné z nich růž vsypeme do čisté vody a intenzivně a pečlivě rozmícháme. Pak ji necháme 2 minuty sesedat. Růž sesedá velmi ochotně a rychle. Nad ní se vytvoří vrstva čisté vody a na dno lahve padají těžší nečistoty. Pomocí hadičky odsajeme do jiné připravené nádoby prostřední vrstvu s čistou růží. Pro větší výtěžnost můžeme do první nádoby přidat vodu, znova intenzivně zamíchat a proces ještě jednou opakovat. Z nádoby s čistou růží budeme pak hadičkou odsávat hladinu čisté vody tak, aby z přeplavené růže vznikla pokud možno hustá kašička. Tu si přelijeme do připravené malé lahvičky a i z ní budeme ještě v průběhu leštění odlévat čistou vodu objevující se nad růží.

Hotovou podložku upneme do brousícího stolku. Na každý čtvereček asfaltu naneseme dřívkem několik kapek růžové kašičky a nakapeme vodu do drážek.
Na podložku položíme zrcadlo a vhodnými pohyby růž po podložce rovnoměrně rozprostřeme. Musí jí tam být dostatečné množství jinak hrozí, že se zrcadlo k asfaltu přilepí.
Zrcadlo omotáme mokrým hadrem, aby růž nevyschla a překryjeme na podložce nádobou proti schnutí. Takto ho necháme nejlépe přez noc důkladně formovat leštící podložku.

Leštění a zkoušení zrcadla

Ačkoliv by se vlastní leštění dalo vpodstatě popsat v jednom odstavečku, patří právě tato fáze výroby zrcadla k těm nejproblematičtějším a vyžadujícím velké zkušenosti.

Testy zrcadla

Nejstarším testem je tzv. Foucaultova zkouška. Foucault vycházel z toho, že jakýkoliv paprsek vycházející ze středu na vnitřní stranu kulové plochy, se musí odrazit opět do jejího středu. Umístíme-li tedy bodový zdroj světla do středu křivosti zrcadla a budeme-li ze stejného místa zrcadlo pozorovat, musí se celé rozzářit. Pokud právě ve středu křivosti budeme oparně vkládat pozorovanému paprsku do cesty překážku (ostrou čepel), musí zrcadlo zhasnout celé najednou. Pokud čepel budeme vkládat před středem křivosti, musí zrcadlo zhasínat postupně ze směru, ze kterého čepel vkládáme a naopak za středem křivosti musí zhasínat ze směru proti směru vkládání.

Touto zkouškou se dá jednak velmi přesně najít střed křivosti zrcadla a jednak odhalí vady na ploše zrcadla. Má-li například některá část plochy menší poloměr křivosti, budeme při vložení čepele ve středu křivosti zrcadla již za středem křivosti této vadné části plochy a stín bude na tuto plochu přicházet proti směru vkládání čepele a dříve, než dojde k celkovému zastínění zrcadla.

Foucaultova zkouška sice přímo ukazuje zóny s vadami, ale její nevýhodou je nutnost přísně bodového zdroje světla realizovaného zpravidla propíchnutím dírky do alobalového stínítka žárovičky přiostřenou špičkou jehly. Množství světla dopadajícího na plochu zrcadla je tedy opravdu minimální a zkouška vyžaduje absolutní tmu a dlouhodobou adaptaci očí, aby bylo výsledek vůbec vidět.

Tuto zásadní nevýhodu odstraňuje tzv. Ronchiho test, který je založen na stejném principu jako Foucaultova zkouška. Namísto bodového zdroje světla a čepele pro pozorování ovšem používá jak ve zdroji, tak i pro pozorování optickou mřížku o hustotě zhruba pět čar na milimetr. Pokud si tento obrázek vytisknete v rozlišení 600 DPI na laserové tiskárně na kvalitní průhlednou fólii určenou pro laserové tiskárny, získáte ronchiho mřížku o velikosti 7,62 x 7,62 cm (3 x 3 palce) a hustotě přibližně 6 čar na mm, kterou pak už jen stačí například sevřít mezi dvě příložní sklíčka pro mikroskopování a máte dostatečně kvalitní mřížku pro zkoušky vašich zrcadel.

Pokud umístíme mřížku kousek před nebo za střed křivosti plochy, vznikne na zrcadle její zvětšený obraz. Obraz je tím větší, čím blíže jsme s mřížkou středu křivosti. Pro test se zpravidla používá umístění před středem křivosti tak, aby na zrcadle vzniklo 7 čar (3 černé a 4 bílé nebo naopak). Jemnými pohyby mřížkou ve vertikálním směru si obraz na zrcadle vystředíme. (Skvrna ve druhém pruhu ronchigramu na zde uvedené fotografii reálného ronchigramu již pokoveného zrcadla je způsobena tím, že zrcadlo mělo v těch místech silně zoxidované pokovení.)

Pokud jsou čáry zobrazeny jako rovné pruhy, má zrcadlo přesný tvar kulového vrchlíku. Pokud jsou čáry zkreslené (třeba uprostřed mírně širší, vytvářející tvar jakéhosi doutníku), znamená to, že povrch zrcadla netvoří kulovou plochu, ale nějaký jiný tvar (třeba v uvedeném případě parabolu). Tady si můžete stáhnout kopii stránky ze staré ruské knížky o amatérské stavbě dalekohledů, na které jsou zobrazeny některé zonální vady, jejich ronchigramy a způsoby oprav, ale věřte, že bez bohatých zkušeností nebo zkušeného lektora se při rozhodování jak zrcadlo opravit neobejdete.

Zde si můžete stáhnout program Ronchi for Windows, který simuluje ronchiho test pro zadané parametry zrcadla. Program ovšem obsahuje chybu, díky které nefunguje, pokud máte ve Windows nastaven jako oddělovač desetinných míst desetinou čárku. Stačí si ho však v ovládacích panelech změnit na tečku a program se rozběhne. Jen si pak nezapomeňte zpět nastavit čárku.

Vlastní leštění

Vlastní leštění se provádí podobnými tahy jako broušení, ovšem na asfaltové podložce pomocí růže. Ačkoliv se již po několika obejitích podložky na první pohled zdá, že zrcadlo je vyleštěné, není to pravda a jeho povrch vyžaduje ještě mnoho hodin práce. Minimum pro použitelné zrcadlo je kolem 5 hodin, já jsem svoje leštil 15 hodin a pro špičkové výsledky se uvádí až 60 hodin leštění. Leštění jde zejména ze začátku (ale mnohdy i najednou v průběhu leštění) velmi obtížně, zrcadlo se k podložce jakoby lepí a zadrhává. Pokud je to moc zlé, pomůže k růži na podložku kápnout kapku Jaru nebo podobného saponátu. Ale spíše je třeba se s tím smířit a snažit se dodržovat tahy i za měnícího se odporu zrcadla. Růž a vodu dodáváme v průběhu práce podle potřeby.

Ideálně by se celou dobu mělo zrcadlo leštit na podložce ve tvaru vypuklého kulového vrchlíku do tvaru obráceného kulového vrchlíku. Asfaltová podložka ovšem působením tepla (proto je vhodné leštit v chladném počasí) a tlaku zrcadla mění svůj tvar a proto je nutné v průběhu práce zrcadlo často kontrolovat ronchiho testem a provádět potřebné korekce leštění.

Nejjemnějšími korekcemi jsou změny délky tahů. Delší tahy odebírají více střed zrcadla, naopak kratší tahy odebírají více okraje. Ovšem často se neobejdeme bez daleko tvrdších zásahů, jako jsou například trojité tahy (normální tah, kratší se zrcadlem posunutým o kus vpravo a kratší se zrcadlem posunutým vlevo a teprve pak pootočení zrcadla), různé úpravy podložky (ořezání okrajů nebo otisknutí korekční masky (viz ruská knížka) nebo dokonce obrácené leštění (zrcadlo leží na hadru na stolku a v rukách držíme podložku). Zkrátka tato fáze je velkou magií a bez zkušeností se neobejdete.

V závěru leštění (posledních několik minut) se provádí parabolizace zrcadla. Rád bych Vám popsal jak, ale na našem kurzu jsme čistou parabolizaci (z perfektní kulové plochy) nezažili. V podstatě všichni dospěli k parabole nějakými korekčními tahy pod vedením zkušeného pana Procházky od různě zdeformovaných ploch (v den leštění svítilo slunce, bylo dost teplo a asfalt si dělal co chtěl).

No a nějak takhle vypadá výsledek.

 

Nezbývá než popřát hodně silných nervů a ať se i Vám práce daří. :-)))

Příloha	Velikost
mrizka.gif	6.1 KB