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望遠鏡製作/組裝望遠鏡

來自華夏公益教科書

主鏡座

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副鏡支架

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副鏡支架必須將副鏡固定在鏡筒中的正確位置以及光路中。它必須允許對這兩個位置進行微調,並保持最終位置不發生滑動。支架實際上由兩個部分組成,一個鏡面支架和一個鏡筒定位支架。這裡只需要考慮幾個因素。.

  • 望遠鏡鏡筒尺寸和形狀,
  • 副鏡尺寸和重量,
  • 可用材料,
  • 你想要實現的目標。

鏡面必須固定在無張力狀態下,以防止鏡面變形,這會影響成像。硬性粘合劑產品在固化時會收縮並擠壓玻璃,從而扭曲鏡面。機械附件,夾子,環等必須允許鏡面“漂浮”,因為不同材料的膨脹率不同,會導致玻璃被擠壓或卡住。當決定使用哪種鏡面支架時,還應考慮該支架將如何連線到支架的鏡筒定位部分,以及如何調整以獲得光路的正確準直。

最古老的副鏡支架之一是簡單的機械支架。一段短管,直徑略大於副鏡的短軸,透過在一段端面切出 45 度角來成型。製作小型的 L 形夾子,並將它們螺紋或粘合到管子的外部以固定鏡面。將鏡面放入管子中,並在鏡面後面鬆散地填充一些棉球以將其固定在夾子上。然後在開口端蓋上蓋子以固定棉球。

end view and side view of a tube holder for a secondary mirror

這個想法是鏡面在管子中漂浮,管子承受所有安裝壓力。鏡面透過在管子的一端切割出 45 度角並用棉球將鏡面固定在該平面上來獲得基本方向和保持適當的角度。鏡面和管子在光路中的橫截面積大致相同,因此額外的遮擋最小。

這是一個非常好的支架,雖然如果你工具不足,可能有點難做。使用的管子可以是塑膠、金屬或紙板。你需要一個略微超大的管子,這樣它不會擠壓鏡面。你可以用一個衛生紙管子做一個,它也能正常工作。夾子可以用薄木頭(冰棒棍)製成,並用膠水粘好。前端的 45 度角應該儘可能準確(找到一個有木匠斜切盒的人,用它來切割管子),但最終的光學對準是透過支架的鏡筒定位部分實現的。稍微偏離的角度並不重要。這個支架非常適合大型望遠鏡中使用的尺寸較大的副鏡。

另一種支架是用一塊簡單的木頭、塑膠甚至金屬製成的。取一根直徑小於副鏡的圓柱,或者甚至是一塊方形或矩形的材料。在一個端面切出 45 度角。現在你可以將鏡面粘合到 45 度的表面上,就完成了。請記住,硬性粘合劑在固化時會擠壓玻璃,因此請使用非硬化粘合劑。矽橡膠,也稱為室溫硫化橡膠,簡稱 RTV,可以固定鏡面,但固化時不會擠壓鏡面。它還耐受溫度變化,因此膨脹和收縮不是一個因素。它是一種海綿狀材料,可以緩衝鏡面免受衝擊和支架變化的影響。你應該使用三個小的膠點來形成粘合,而不是在中間使用一個大的壓扁的膠點。使用一些牙籤或小木籤將鏡面與安裝表面隔開,這樣玻璃和支架不直接接觸,而是透過三個軟性粘合劑膠點固定在一起。

這種支架的另一種可能的粘合劑是雙面泡沫膠帶。獲得你能找到的最厚的芯。我在望遠鏡上到處使用這種東西來安裝各種東西,所以一卷很方便。

你必須確保支架的切口端面非常光滑。用砂紙將其打磨得非常光滑,並用一層指甲油或環氧樹脂密封。現在只需切割一塊雙面泡沫膠帶,將其放在鏡面背面的中間,並將其貼上在支架的切面上。泡沫芯提供了與空氣和橡膠相同的機械和熱緩衝,而且使用起來容易得多。

使用粘合劑支架的危險在於鏡面沒有被貼上得方正。鏡面的短軸必須垂直於目鏡,以實現最小程度的光線遮擋。確保它在支架上對齊的最簡單方法是在粘合之前在鏡面和支架上做一些索引標記。

shows index lines drawn on the major and minor axes of the mirror back being matched to center lines on a square wood mount to ensure centered mounting.

拿起一支鋒利的鉛筆和一把尺子。將副鏡面朝下放在一張紙上。將尺子的邊沿沿長軸放置。儘可能靠近,但不要為此而失眠。在鏡面的背面畫出長軸的直徑線。現在測量長軸並將其分成兩半。在長軸線中心做一個標記,並使用尺子穿過該標記畫出短軸的直徑線,如上圖所示。儘可能靠近,並嘗試使線的交點位於鏡面的中間,並且彼此垂直。

現在取一塊你用來製作支架的材料,在木頭兩側各畫一條直線,儘可能靠近兩側的中間。當你將副鏡粘合或固定在支架上時,將鏡面上的線與支架上的線對齊,你就會足夠接近。

這些簡單的粘合劑支架適用於較小的鏡面,比如我們用來製作烤盤望遠鏡的鏡面。較大的鏡面需要一個更好的支架,對於這些鏡面,某種形式的機械支架是最好的。這兩種形式之間存在一種混合形式,可以用於大型鏡面。

diagram of a mirror mount using an oval piece of wood to support the mirror

製作一個與你的副鏡形狀相匹配的橢圓形。將該橢圓形用膠水粘合併螺紋固定在支架面上,或者如果使用金屬,則將其焊接上去。橢圓形應該由堅固的材料製成。你應該使用索引線將其對齊,就像你在上面過程中對齊副鏡一樣。現在使用幾個小的橡膠膠點或幾塊膠帶將你的副鏡粘合到橢圓形上。鏡面透過粘合劑很好地固定在橢圓形上,而橢圓形則透過機械方式固定在支架元件上。你可以在橢圓形上新增幾個小夾子來幫助支撐副鏡。請記住,支架不應該夾住或擠壓鏡面。

鏡筒定位支架

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現在副鏡支架已經制作或選擇好了,我們需要一種方法將其放置在望遠鏡鏡筒中。副鏡應該安裝在鏡筒的正中間,以捕獲來自主鏡的聚焦影像並將其轉向目鏡和調焦器。這個過程更多地是透過測量來決定的,而不是任何其他方式,但是我們可以使用一些技巧,並且有很多方法可以將副鏡定位在鏡筒中。

第一步是測量望遠鏡鏡筒的內徑和外徑。你可以進行計算並相應地調整支架的尺寸,但我喜歡畫一個實物圖並以此為基礎進行工作。我取一張至少比鏡筒外徑大三到四英寸的紙。使用直尺在紙上從角到角畫線。線相交的地方是紙的中心。現在我用圓規畫一個與鏡筒內徑一樣大的圓,或者如果我使用的是方形鏡筒,則畫一個正方形。現在我可以嘗試在鏡筒中安裝副鏡的各種想法。我可以獲得實際尺寸並瞭解我將要進行的操作。讓我們談談一些支架。

最簡單的鏡筒支架是一個單臂,它在鏡筒中的正確位置支撐副鏡支架。該臂通常固定在靠近調焦器孔的鏡筒附近,或者在另一側。這避免了重力導致的變形來源。在使用時,調焦器將在鏡筒的頂部;如果支架在側面,它可能會因重力而向下彎曲,使望遠鏡難以準直。

diagram showing the position of a tube position mount relative to the focuser in a round and a square tube

單臂快速而優雅,但它們有一個致命的缺陷:它們會振動。那個手臂帶著副鏡的重量在其末端,就像一個擺錘。撞擊鏡筒會導致它振動一段時間。如果你使用更厚的材料和一種阻尼運動的材料,例如軟木頭,你可以將振動降到最低,但它總是會存在。我的早期望遠鏡,“長狗”,有一個單臂副鏡支架。它可能會讓人惱火,但我用它做了很多觀測,而且我從未用其他東西替換它。

將單臂連線到副鏡支架也可能是一個挑戰。如果你使用一根帶螺紋的金屬桿,你可以在支架上鑽一個孔,在鏡筒壁上也鑽一個孔。然後,你可以使用螺母和墊圈將副鏡固定並居中。這就是我在“長狗”上作為單臂使用的,它給了我一個無限調整來將副鏡居中到鏡筒中。最終的準直是透過彎曲螺紋杆來定位副鏡實現的。

如果你想將手臂粘合上去,你需要確保鏡面在完全正確的位置,並且在膠水乾燥時會保持在那裡。

單臂的變體是一種使用薄平行條的設計,這些條緊密地安裝在一起並彎曲在一起形成單臂。這基本上是一個三角形桁架,可以消除所有振動。準直是透過在桁架上移動副鏡支架實現的。材料的摩擦力保持對齊,或者你可以將其粘合併永久固定位置。有關詳細資訊,請參見下面的圖紙。

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你可以用冰棒棒、衣夾或薄木條製作這個元件。 它也可以用硬質塑膠製成。 這是我在我的平底鍋望遠鏡中使用的支架。 它也出現在我的岩石望遠鏡中。

實際上,唯一需要考慮的是所用材料的柔韌性,需要足夠柔韌,在彎曲穿過副鏡支架時不會斷裂。 在將鏡子安裝到支架上之前,應先在鏡架上切出凹槽。 凹槽的寬度應僅為所用帶狀材料的三到四片。 頂部不需要比 3/4 英寸寬。 較短的一組臂,頂部更窄會更好,例如 1/2 英寸左右。 最好的做法是將元件放在手指之間,擠壓帶子的兩端,看看有多大的張力,並相應地調整間距。 你需要足夠的摩擦力才能在自身重量的作用下將副鏡固定到位。

三臂支架是一種古老而可靠的標準。 將臂切割成將副鏡固定在鏡筒中央所需的長度。 然後將它們以等距的方式安裝在副鏡支架周圍,這樣它們本身的長度就能將鏡子居中在望遠鏡鏡筒中。 約翰·多布森似乎永遠都在使用三臂設計。 一旦他將元件組裝好,他就會把它放在望遠鏡鏡筒中,校準望遠鏡,然後把它粘合到位。 他建議,我同意,手臂不應該圓形或方形,而應該是扁平且薄的,薄邊朝向鏡筒開口。 這會使鏡筒支架更加牢固。

diagram of one form of a three-arm mount showing the three arms projecting from the faces of a secondary mirror mount in the form of a triangular prism.

你可以很容易地用木材製作這個支架。 用一塊切割成等邊三角形形狀的木材製作鏡架。(想象一個長稜鏡。) 現在切出 45 度角的末端,供鏡子安裝。 製作三根臂,並將它們粘合、用螺絲固定或釘在鏡子將要安裝的相反一端。 確保它們垂直於鏡架。 我將臂切得過長,然後透過將元件居中放在我的全尺寸圖紙上並在那裡標記臂來確定長度。 一旦組裝好並且膠水乾燥後,安裝副鏡並將元件放在望遠鏡鏡筒中。

約翰·多布森使用一個圓柱形木棍來製作這個支架。 他在圓柱形木棍的側面以 120 度的間隔切割一個凹槽,然後將每根臂粘合到其凹槽中。

三臂支架的變體是 T 型支架,它有一根貫穿整個望遠鏡鏡筒的臂,以及一根從鏡架到鏡筒壁的短臂。 這些設計非常棒,因為它們很簡單。 它們與方形鏡架配合得很好。

diagram of a T-mount in the telescope tube with a cross-arm that contacts the top face of a square mirror-mount and a shorter vertical arm perpendicular to the mirror-mount lower face.

你可以新增另一根臂,做一個四臂支架。 這些支架非常穩定,適用於圓形或方形鏡筒。 你使用的臂越多,安裝過程就越複雜,光路中的遮擋物就越多。 但歸根結底,都是相同的考慮因素。

  • 望遠鏡鏡筒尺寸和形狀,
  • 副鏡尺寸和重量,
  • 可用材料,
  • 你想要實現的目標。

根據這些考慮因素做出決定。 首先製作完整的鏡架,包括臂,然後安裝副鏡。 最後,將元件安裝在望遠鏡鏡筒中。

望遠鏡鏡筒

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調焦器元件

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