Construção de um interferômetro de Bath para análise do comportamento da superfície de vidros usados na confecção de espelhos côncavos

Abstract

Neste trabalho foi comparado o desempenho dos dois vidros mais utilizados na fabricação de espelhos côncavos de médio porte (até 25 cmde diâmetro). Os materiais analisados foram vidros nos sistema soda-cálcio e boro-silicato. Os espelhos foram comparados em relação a dilatação térmica e a sua rigidez elástica, tendo como principal objetivo avaliar qual vidro deformaria menos sua superfície mantendo sua qualidade óptica em relação a variação da tmmperatura e do seu próprio peso. Para tanto, a análise foi realizada através dos resultados captados pelo interferômetro de Bath, montado no Observatório Didático de Astronomia Lionel José Andriatto, da Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru. Como amostras para o trabalho, foram utilizados espelhos primários côncavos de telescópios Newtonianos construídos com os vidros analisados. As medidas foram inspiradas nas condições que os espelhos sofrem durante o seu uso, ambientes com temperatura variável e efeitos causados pela gravidade quando os espelhos estão na posição vertical. Ainda para testar a rigidez elástica dos vidros, os espelhos foram apoiados apenas pelas bordas. Os parâmetros utilizados para verificar o desempenho da superfície dos espelhos, foram deformados na curvatura, somatória das deformações na frente de onda e fator Strehl. Utilizando as franjas de interforometrias que foram associadas aos polinômios de Zernike por análise computacional, foi possível realizar o levantamento dos defeitos na superfície com precisão de nanômetros. Através dos dados obtidos no trabalho foi possível confirmar o desempenho superior do espelho feito com vidro de boro-silicato, esse material se apresentou mais estável em todas as medidas realizadas, sofrendo deformações na superfície menores que o vidro soda-cálcico

This work aims to compare the performance of two types of glasses, which are the most used in the manufacture of medium sized concave mirrors (up to 25 cm of diameter). The investigated materials were soda-lime and borosilicate glasses. The mirrors were compared concerning their thermal expansion and their elastic rigidity, and the main goal was to find out which glass would have a less deformed surface, main goal was to find out which glass would have a less deformed surface, maintaining the optical quality, under temperature variation and the mirror weight itself. In order to accomplish that, an analysis was carried out based on data collected by the Bath interferometer, built in the Didactic Astronomy Observatory Lionel José Andriatto. As samples for this work, it was used concave primary mirrors of Newtonian telescopes built with these glasses. The measurements were based on conditions that mirrors are exposed during their regular use, such as variable temperature environments and gravity effects when the mirrors are kept upright. Besides, to test the rigidity, the glass mirrors were held only by the edges. To check the performance, the used parameters were deformation in curvature, the sum of the wavefront deformations and Strehl factor. Interometer fringes were associated with Zernikes polynomials by computational analyses, making possible a survey of defects on the surface with nanometer accuracy. Using data obtained in this study, it was possible to confirm the superior performance of the mirror built with borosilicate glass, which was the most stable sample in all the measurements, presenting less surface deformations when compared with the sodalime glass