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望远镜制作/组装望远镜

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主镜座

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副镜支架

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副镜支架必须将副镜固定在镜筒中的正确位置以及光路中。它必须允许对这两个位置进行微调,并保持最终位置不发生滑动。支架实际上由两个部分组成,一个镜面支架和一个镜筒定位支架。这里只需要考虑几个因素。.

  • 望远镜镜筒尺寸和形状,
  • 副镜尺寸和重量,
  • 可用材料,
  • 你想要实现的目标。

镜面必须固定在无张力状态下,以防止镜面变形,这会影响成像。硬性粘合剂产品在固化时会收缩并挤压玻璃,从而扭曲镜面。机械附件,夹子,环等必须允许镜面“漂浮”,因为不同材料的膨胀率不同,会导致玻璃被挤压或卡住。当决定使用哪种镜面支架时,还应考虑该支架将如何连接到支架的镜筒定位部分,以及如何调整以获得光路的正确准直。

最古老的副镜支架之一是简单的机械支架。一段短管,直径略大于副镜的短轴,通过在一段端面切出 45 度角来成型。制作小型的 L 形夹子,并将它们螺纹或粘合到管子的外部以固定镜面。将镜面放入管子中,并在镜面后面松散地填充一些棉球以将其固定在夹子上。然后在开口端盖上盖子以固定棉球。

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

这个想法是镜面在管子中漂浮,管子承受所有安装压力。镜面通过在管子的一端切割出 45 度角并用棉球将镜面固定在该平面上来获得基本方向和保持适当的角度。镜面和管子在光路中的横截面积大致相同,因此额外的遮挡最小。

这是一个非常好的支架,虽然如果你工具不足,可能有点难做。使用的管子可以是塑料、金属或纸板。你需要一个略微超大的管子,这样它不会挤压镜面。你可以用一个卫生纸管子做一个,它也能正常工作。夹子可以用薄木头(冰棒棍)制成,并用胶水粘好。前端的 45 度角应该尽可能准确(找到一个有木匠斜切盒的人,用它来切割管子),但最终的光学对准是通过支架的镜筒定位部分实现的。稍微偏离的角度并不重要。这个支架非常适合大型望远镜中使用的尺寸较大的副镜。

另一种支架是用一块简单的木头、塑料甚至金属制成的。取一根直径小于副镜的圆柱,或者甚至是一块方形或矩形的材料。在一个端面切出 45 度角。现在你可以将镜面粘合到 45 度的表面上,就完成了。请记住,硬性粘合剂在固化时会挤压玻璃,因此请使用非硬化粘合剂。硅橡胶,也称为室温硫化橡胶,简称 RTV,可以固定镜面,但固化时不会挤压镜面。它还耐受温度变化,因此膨胀和收缩不是一个因素。它是一种海绵状材料,可以缓冲镜面免受冲击和支架变化的影响。你应该使用三个小的胶点来形成粘合,而不是在中间使用一个大的压扁的胶点。使用一些牙签或小木签将镜面与安装表面隔开,这样玻璃和支架不直接接触,而是通过三个软性粘合剂胶点固定在一起。

这种支架的另一种可能的粘合剂是双面泡沫胶带。获得你能找到的最厚的芯。我在望远镜上到处使用这种东西来安装各种东西,所以一卷很方便。

你必须确保支架的切口端面非常光滑。用砂纸将其打磨得非常光滑,并用一层指甲油或环氧树脂密封。现在只需切割一块双面泡沫胶带,将其放在镜面背面的中间,并将其粘贴在支架的切面上。泡沫芯提供了与空气和橡胶相同的机械和热缓冲,而且使用起来容易得多。

使用粘合剂支架的危险在于镜面没有被粘贴得方正。镜面的短轴必须垂直于目镜,以实现最小程度的光线遮挡。确保它在支架上对齐的最简单方法是在粘合之前在镜面和支架上做一些索引标记。

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.

拿起一支锋利的铅笔和一把尺子。将副镜面朝下放在一张纸上。将尺子的边沿沿长轴放置。尽可能靠近,但不要为此而失眠。在镜面的背面画出长轴的直径线。现在测量长轴并将其分成两半。在长轴线中心做一个标记,并使用尺子穿过该标记画出短轴的直径线,如上图所示。尽可能靠近,并尝试使线的交点位于镜面的中间,并且彼此垂直。

现在取一块你用来制作支架的材料,在木头两侧各画一条直线,尽可能靠近两侧的中间。当你将副镜粘合或固定在支架上时,将镜面上的线与支架上的线对齐,你就会足够接近。

这些简单的粘合剂支架适用于较小的镜面,比如我们用来制作烤盘望远镜的镜面。较大的镜面需要一个更好的支架,对于这些镜面,某种形式的机械支架是最好的。这两种形式之间存在一种混合形式,可以用于大型镜面。

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

制作一个与你的副镜形状相匹配的椭圆形。将该椭圆形用胶水粘合并螺纹固定在支架面上,或者如果使用金属,则将其焊接上去。椭圆形应该由坚固的材料制成。你应该使用索引线将其对齐,就像你在上面过程中对齐副镜一样。现在使用几个小的橡胶胶点或几块胶带将你的副镜粘合到椭圆形上。镜面通过粘合剂很好地固定在椭圆形上,而椭圆形则通过机械方式固定在支架组件上。你可以在椭圆形上添加几个小夹子来帮助支撑副镜。请记住,支架不应该夹住或挤压镜面。

镜筒定位支架

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现在副镜支架已经制作或选择好了,我们需要一种方法将其放置在望远镜镜筒中。副镜应该安装在镜筒的正中间,以捕获来自主镜的聚焦图像并将其转向目镜和调焦器。这个过程更多地是通过测量来决定的,而不是任何其他方式,但是我们可以使用一些技巧,并且有很多方法可以将副镜定位在镜筒中。

第一步是测量望远镜镜筒的内径和外径。你可以进行计算并相应地调整支架的尺寸,但我喜欢画一个实物图并以此为基础进行工作。我取一张至少比镜筒外径大三到四英寸的纸。使用直尺在纸上从角到角画线。线相交的地方是纸的中心。现在我用圆规画一个与镜筒内径一样大的圆,或者如果我使用的是方形镜筒,则画一个正方形。现在我可以尝试在镜筒中安装副镜的各种想法。我可以获得实际尺寸并了解我将要进行的操作。让我们谈谈一些支架。

最简单的镜筒支架是一个单臂,它在镜筒中的正确位置支撑副镜支架。该臂通常固定在靠近调焦器孔的镜筒附近,或者在另一侧。这避免了重力导致的变形来源。在使用时,调焦器将在镜筒的顶部;如果支架在侧面,它可能会因重力而向下弯曲,使望远镜难以准直。

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

单臂快速而优雅,但它们有一个致命的缺陷:它们会振动。那个手臂带着副镜的重量在其末端,就像一个摆锤。撞击镜筒会导致它振动一段时间。如果你使用更厚的材料和一种阻尼运动的材料,例如软木头,你可以将振动降到最低,但它总是会存在。我的早期望远镜,“长狗”,有一个单臂副镜支架。它可能会让人恼火,但我用它做了很多观测,而且我从未用其他东西替换它。

将单臂连接到副镜支架也可能是一个挑战。如果你使用一根带螺纹的金属杆,你可以在支架上钻一个孔,在镜筒壁上也钻一个孔。然后,你可以使用螺母和垫圈将副镜固定并居中。这就是我在“长狗”上作为单臂使用的,它给了我一个无限调整来将副镜居中到镜筒中。最终的准直是通过弯曲螺纹杆来定位副镜实现的。

如果你想将手臂粘合上去,你需要确保镜面在完全正确的位置,并且在胶水干燥时会保持在那里。

单臂的变体是一种使用薄平行条的设计,这些条紧密地安装在一起并弯曲在一起形成单臂。这基本上是一个三角形桁架,可以消除所有振动。准直是通过在桁架上移动副镜支架实现的。材料的摩擦力保持对齐,或者你可以将其粘合并永久固定位置。有关详细信息,请参见下面的图纸。

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你可以用冰棍棒、衣夹或薄木条制作这个组件。 它也可以用硬质塑料制成。 这是我在我的平底锅望远镜中使用的支架。 它也出现在我的岩石望远镜中。

实际上,唯一需要考虑的是所用材料的柔韧性,需要足够柔韧,在弯曲穿过副镜支架时不会断裂。 在将镜子安装到支架上之前,应先在镜架上切出凹槽。 凹槽的宽度应仅为所用带状材料的三到四片。 顶部不需要比 3/4 英寸宽。 较短的一组臂,顶部更窄会更好,例如 1/2 英寸左右。 最好的做法是将组件放在手指之间,挤压带子的两端,看看有多大的张力,并相应地调整间距。 你需要足够的摩擦力才能在自身重量的作用下将副镜固定到位。

三臂支架是一种古老而可靠的标准。 将臂切割成将副镜固定在镜筒中央所需的长度。 然后将它们以等距的方式安装在副镜支架周围,这样它们本身的长度就能将镜子居中在望远镜镜筒中。 约翰·多布森似乎永远都在使用三臂设计。 一旦他将组件组装好,他就会把它放在望远镜镜筒中,校准望远镜,然后把它粘合到位。 他建议,我同意,手臂不应该圆形或方形,而应该是扁平且薄的,薄边朝向镜筒开口。 这会使镜筒支架更加牢固。

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制作这个支架。 用一块切割成等边三角形形状的木材制作镜架。(想象一个长棱镜。) 现在切出 45 度角的末端,供镜子安装。 制作三根臂,并将它们粘合、用螺丝固定或钉在镜子将要安装的相反一端。 确保它们垂直于镜架。 我将臂切得过长,然后通过将组件居中放在我的全尺寸图纸上并在那里标记臂来确定长度。 一旦组装好并且胶水干燥后,安装副镜并将组件放在望远镜镜筒中。

约翰·多布森使用一个圆柱形木棍来制作这个支架。 他在圆柱形木棍的侧面以 120 度的间隔切割一个凹槽,然后将每根臂粘合到其凹槽中。

三臂支架的变体是 T 型支架,它有一根贯穿整个望远镜镜筒的臂,以及一根从镜架到镜筒壁的短臂。 这些设计非常棒,因为它们很简单。 它们与方形镜架配合得很好。

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.

你可以添加另一根臂,做一个四臂支架。 这些支架非常稳定,适用于圆形或方形镜筒。 你使用的臂越多,安装过程就越复杂,光路中的遮挡物就越多。 但归根结底,都是相同的考虑因素。

  • 望远镜镜筒尺寸和形状,
  • 副镜尺寸和重量,
  • 可用材料,
  • 你想要实现的目标。

根据这些考虑因素做出决定。 首先制作完整的镜架,包括臂,然后安装副镜。 最后,将组件安装在望远镜镜筒中。

望远镜镜筒

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调焦器组件

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