Speglar

Spegeln ångas på ett specialglas. Men vilket ska det vara och varför spelar det så stor roll?

Sir Isaac Newton utvecklade det efter honom uppkallade Newton-teleskopet omkring 1672, övertygad om att färgfel hos refraktorer inte kan korrigeras fullständigt. Han använde polerade metall­speglar, vars skrovlighet ledde till en ganska kontrastfattig avbildning. Ännu 100 år senare experimenterade Sir William Herschel med snabbt korroderande metallspeglar i meterklassen. Först omkring 1880 behärskade man tillverkningen av exakt formade spegelhållare av glas med silverbeläggning. Separationen av spegelhållare och reflekterande yta blev normen.

Idag används förutom fönsterglas även moderna sorters glas och keramiskt glas som hållare för speglarna i reflektorer. Speglarna beläggs med aluminium genom förångningsdeposition. Man skiljer mellan sfäriska speglar och asfäriska parabolspeglar. Sfäriska speglar är lätta att tillverka, men de visar suddiga och kontrastfattiga bilder vid öppningsförhållanden under f/7 på grund av sfärisk aberration. En parabolspegel, vars tillverkning är betydligt mer komplicerad, visar inga bildfel, vilket är avgörande för kompakta, ljusstarka reflektorer.

Oavsett spegelhållarens form får spegelns yta inte avvika mer än 0,05 mikrometer från den ideala sfäriska eller paraboliska formen, för att kvaliteten ska uppfylla kraven för astronomiska observationer. En mikrometer är en tusendels millimeter, toleransen är bara en tiondels våglängd av det synliga ljuset!

Till spegelhållarna används olika material, som för praktiska ändamål främst skiljer sig åt i sin värmeutvidgning:

• Fönsterglas
• BK7
• Pyrex, LK5
• Zerodur

Fönsterglas har den största värmeutvidgningen, Zerodur den minsta; det omvända gäller för priset. Pyrex, ett registrerat varumärke som tillhör det amerikanska företaget Corning, är ett härdat borosilikatglas. LK5 är den ryska varianten och kännetecknas av en tunnare konstruktion. Zerodur, ett registrerat varumärke som tillhör företaget Schott, är en oorganisk, porfri glaskeramik av litium-aluminium-silikonoxid.

I grund och botten kan bildkvaliteten med en spegelhållare av billigt fönsterglas vara lika bra som en med dyrt Zerodur. I serieproduktion används oftast BK7 eller Pyrex, där Pyrex har en fördel genom sin cirka 50% lägre värmeutvidgning. I praktiken ger en primärspegel av Pyrex en bättre bild under nedkylningen, så du kan snabbare utnyttja ditt teleskops kapacitet. En annan fördel med Pyrex är dess hårdhet, materialet kan slipas mycket exakt.

Nedkylningstiderna skiljer sig endast något och beror på tjockleken på hållarmaterialet: ju tunnare hållare, desto kortare nedkylningstid. Om temperaturen ändras under natten har du återigen i fördel med en Pyrex-spegel. Detta gäller särskilt för större teleskop, där ett så temperaturstabilt material som möjligt är ett krav.

När spegelhållaren väl har fått önskad form, ångas ett reflekterande skikt av aluminium på under högvakuum. Eftersom aluminium gradvis korroderar i luft, appliceras ofta ett extra skyddande kvartsskikt på den reflekterande ytan. Detta gör primärspegeln robustare och mer beständig mot åldrande.

Spegelskiktet hos en genomsnittlig reflektor har en reflektans på cirka 90%. Det finns dock också dyra primärspeglar med värden på 96–98%. Denna skillnad är inte kritisk: en reflektans på 91% för både primärspegel och sekundärspegel skulle jämfört med en reflektionsgrad på 99% innebära en teoretisk förlust av cirka 0,2 magnitudklasser, en "förbättring" som knappast kan uppfattas optiskt. Även den ofta citerade ytprecisionen hos primärspeglar kan bara jämföras inom en tillverkares produktsortiment, särskilt som testmetoderna varierar kraftigt från tillverkare till tillverkare.