天文光學(xué)望遠鏡的調校與檢測
一、建立主光軸與主鑲的調整
1．由于主鏡體積大又重，機械設計時(shí)是主鏡在主 鏡室內僅調傾斜而不調平移，傲靠中心定位套筒與鏡室 定位，套筒與主鏡中孔柱面為圓環(huán)接觸，二者的膨脹系 數極相近。機械、光學(xué)的加工中均要滿(mǎn)足一定的要求。
2．所謂望遠鏡的主光軸就是將主鏡及副鏡的光軸 調成重合時(shí)光學(xué)系統的光軸。在理想情況下．主光軸應 與鏡簡(jiǎn)機械軸重合與緯軸在空間相交井垂直 對于定位 用儀器．可通過(guò)觀(guān)測求得儀器常數，進(jìn)行改正。
3．通過(guò)調主鏡傾斜，將它的光軸預置為主光軸。
a．在盡可能靠近鏡面中心處建立十字絲：如放入 一個(gè)圓環(huán)，環(huán)用分度頭劃出9O度標記，然后腔上十字 絲，其交點(diǎn)與環(huán)同心，命交點(diǎn)代表鏡面頂點(diǎn)S。
b．在主鏡頂點(diǎn)附近的曲率中心0處建立標記：用 白色垂直十字線(xiàn)交點(diǎn)找0，由于主鏡已鍍膜，有極高的 反射率，可以用眼直接找到。的大致位置，將十字線(xiàn)交 點(diǎn)放在此處。面向主鏡，看主鏡所成十字線(xiàn)像的位置，平 移十字線(xiàn)使與其像靠近，眼左右晃動(dòng)，上下調十字線(xiàn)，使 視差不明顯為止。此時(shí)十字線(xiàn)交點(diǎn)即與0重合，0與S 的連線(xiàn)就是主鏡的光軸，注意：現在只是找到，尚未調 整。 c．主鏡的光軸可以繞出一個(gè)圓錐，只有加^(guān)附加 條件，其方向才是唯一的，如讓它與緯軸在空間相交井 垂直f對于地平式裝置就是讓它與高度軸在空間相交井 26 垂直}對于Schmidt望遠鏡別讓它通過(guò)改正鏡中心。要 實(shí)現這一步可藉助于涮徽準直望遠鏡．以下簡(jiǎn)寫(xiě)為 CZW．可以在主鏡室下端中孔后裝一臺CZW．先使 cLrw 光軸通過(guò)S點(diǎn)又通過(guò)上述那些條件的點(diǎn)r對于S 點(diǎn)用近平移．對筒端十字線(xiàn)交點(diǎn)用遠傾斜的調整方法， 可以把CZW 光軸調成主光軸．然后調主鏡傾斜，使0 點(diǎn)也在CZW 光軸上，則主鏡光軸與主光軸重合 見(jiàn)圖 1。若筒端或筒中段設有精密回轉軸(當然要滿(mǎn)足一定條 件)．則可用它調主鏡傾斜，使其光軸與回轉軸重合�！�l】 見(jiàn)圖2。圖3，敘述略。 CZW ① 圈1 圉2 圖3 =、剛鏡的調整

1．副鏡若有中孔，別可在中孔內靠近表面處，臨時(shí) 裝^一個(gè)十字絲H。副鏡無(wú)中孔，可以在表面涂蠟腐蝕 出井字中心標記H，再鍍反射膜。副鏡應能平移、傾斜及 沿光軸調焦，這些動(dòng)作還要不相互干擾。
2．平移副鏡框，使H位于CZW 光軸上(即H與 CZW 分劃板十字絲交點(diǎn)重臺)。
3．對于卡氏系統副鏡為凸雙曲面，調焦CZW 找到 副鏡頂點(diǎn)的“自準直像 或自反射像+若此像不在CZW 光軸上，應調副鏡傾斜至好。再看H是否平移，均好即 可 ，
4．將副鏡調到兩個(gè)極限位置，分別看這些像是否 仍在CZW 光軸上，驗證副鏡調焦導軌方向是否與主光 軸在空間平行。有時(shí)這一步在安裝副鏡筒時(shí)，就可用此 法把機械導軌方向調好
5．對于要擺動(dòng)、掃瞄的紅外觀(guān)測用副鏡，應在平衡 位置調整。
6．對于有精密回轉軸的鏡筒，同樣可以用回轉軸 調副鏡，叔述略。見(jiàn)圖4、5、6、7。
7．若副鏡中孔較大，而在CZW 視場(chǎng)中看不到副鏡 頂點(diǎn)的自反射像，而叉無(wú)旋轉裝置可用，只好先在靠副 鏡表面的地方在桁架上拉白十字線(xiàn)．用CZW 監視使其 交點(diǎn)在主光軸上。眼在主鏡中孔下方看，經(jīng)主、副鏡反射 的十字線(xiàn)與直接看到的十字線(xiàn)的重舍情況．粗調副鏡傾 斜，然后夜間用恒星看像質(zhì)精調副鏡傾斜。 圖4 圖S 圖6 圖7
8．對于葛氏系統副鏡為凹橢球面：口 可用前述方 法調副鏡平移。調傾斜則看不到自反射像，固其頂點(diǎn)曲 率中心位于主副鏡之間靠近副鏡處．可以用一臨時(shí)輕構 架將一小塊半透明紙放在CZW 圓刻環(huán)對于副鏡的共 軛點(diǎn)上，沿光軸微調并在CZW 中看到最清晰時(shí)，調副 鏡候斜，使自反射像在主光軸上即可。再檢查一下平移， 無(wú)誤則固定
9．對于Schmidt改正鏡是用調主鏡傾斜，使改正 鏡中心圓刻環(huán)或其它標志重舍，而改正鏡僅做沿光軸的 平移，使圓刻環(huán)或標志與其像重臺且無(wú)視差。

三、轉向平面的調整 轉向平面鏡的作用是改變反射光的方向。有時(shí)要求 主光線(xiàn)經(jīng)轉向平面反射后要與緯軸或高度軸重合，且轉 軸兩端均設觀(guān)測．電。下面就以此為例進(jìn)行敘述，其它簡(jiǎn) 單的可參照進(jìn)行
1．找旋轉軸線(xiàn) 在軸的兩端各裝一個(gè)可調平移的 十字絲。在軸的一端脫離旋轉軸，安裝一臺CZW ，將它 指向該端的十字絲交點(diǎn)，沿軸旋轉鏡筒，看此交點(diǎn)與 CZW 的分劃交點(diǎn)是否有平移，默記此弧段的圓心，將 CZW 調到此圓心，再把十字絲交點(diǎn)也調到此處。如此 反復調整至旋轉過(guò)程中一直重舍為止。對用機械保證的 也可用此法驗證 同樣將CZW 指向遠端的十字絲，也 將它調好。這時(shí)兩端十字絲連線(xiàn)即為旋轉軸 用近平移遠傾斜法，調整CZW 使其光軸為旋轉 軸 同樣，在另端也安裝另一臺CZW ．調整它也使與 旋轉軸重臺
2．裝可翻轉平面反射鏡入鏡框：該平面鏡框能沿 與緯軸在空間垂直的軸線(xiàn)翻轉，此軸在調整過(guò)程中要能 做平移及傾斜的調整，調好后位置能鎖定。平面入框時(shí) 要盡可能調到旋轉軸位于平面表面上，可在表面上輕輕 劃一條細線(xiàn)，將此線(xiàn)調到與轉軸重臺 平面鏡的裝枝要求是：平面翻轉時(shí)分別把主光線(xiàn)轉 向緯軸的兩端且a．平面轉軸應與主光軸在空間相交并 垂直。b 平面轉軸應與緯軸或高度軸在空間相交并垂 直 3．平面鏡的調整：CZW 及CZW2光軸方向已調 好，它們的光軸與緯軸重合，以后僅調它們的焦距或測 微鼓．其它不動(dòng)這是基準。 我們假定把緯軸安置在東西方向，鏡筒指向 天頂．則平面轉軸為南北方向。 a 如果平面轉軸位置正確見(jiàn)圖8，此時(shí)在東 側的CZW 分別調焦到代表副鏡平移的位于其頂 點(diǎn)的井字形標志H(圖中記為×)及代表副鏡候斜 的自反射像同心環(huán)(圖中記為·)均在CZW 光軸 上。為簡(jiǎn)單化CZW 視場(chǎng)中的分翎絲僅用十字線(xiàn) 代表，實(shí)際尚有一圓環(huán)。將平面鏡旋轉9O度，在西倒的 CZW 中看，分別調焦時(shí)那些標志也均在CZW：的光軸 上。這是調好后的理想情況，而未調前的典型狀況分述 如下。 b．平面轉軸通過(guò)主光軸且與其垂直也在子午面內 但在緯軸之上，如圖9．在CZW 中分別調焦看時(shí)，二標 志均出現在上方(CZW 成正像)。在CZWz中二標志也 均在上方。 ，{、 ￡ ① E — —— —一 圖8 圖9 c．平面轉軸位于主光軸與緯軸交點(diǎn)之東，通過(guò)緯 軸并與其垂直叉在水平面內．如圖10。CZW 中在上， CZW。中在下。 l 27 I d．情況同b，但在緯軸之下，二標志均在下方，如圖 圖10 圖u e．情況同c，但在交點(diǎn)之西，CZW 中在下，CZWz 中在上，如圖l2。 {．若平面轉軸通過(guò)主光軸與緯軸的交點(diǎn)，在于午 面內與緯軸垂直但不水平，是南高北低，如圖l3。當平 面翻轉時(shí)，反射像在CZW 中是沿左上右下方向動(dòng)。在 CZW 中是沿右上左下方向動(dòng)。 g．情況同f，不同的是南低北高，如圖14。在CZW- 中是右上左下，在CZW 中是左上右下。 圖14 圖12 圖l3 h．若平面轉軸通過(guò)主光軸與緯軸的交點(diǎn)與主光軸 垂直但不在于午面內，而是南偏西北偏東，如圖l5。當 平面翻轉時(shí)，反射像在CZW。及CZW 中均為右上左下 方向動(dòng)。 i．情況同h，不同的是南偏東北偏西，如圖16。當平 面翻轉時(shí)，反射像在CZW 及CZW 中均為左上右下方 向動(dòng)。 我們在實(shí)際調整過(guò)程中會(huì )看到這些位置及方向偏 差的組合現象，要根據以上原則進(jìn)行判斷，靈活運用，進(jìn) 行調整，直到調成圖8所示。周緊定位螺釘，驗證一次， 結束調整。

四、焦面與光軸垂直的調整_．
1．對于人眼不能直接到達的主焦點(diǎn)可用一具小型 測距儀，如基線(xiàn)長(cháng)為300ram，白天就可以對焦面位置及 傾斜進(jìn)行初步調整，減步夜間工怍量。在望遠鏡筒前方 用測距儀通過(guò)主鏡及副鏡(改正鏡)反射看焦面中心刻 線(xiàn)，測出距離，若為有限遠，就表示從底片中心發(fā)出的光 經(jīng)望遠鏡主副鏡反射后為發(fā)散光束。此時(shí)表示底片在焦 點(diǎn)以?xún)攘�，應將它向遠離主鏡的方向調，再測再調至無(wú) 窮遠。然后把測距儀分別對向底片四角刻線(xiàn)，判斷出傾 斜后調至均為無(wú)窮遠，此時(shí)底片與主光軸垂直且與焦面 重舍。
2．照相精調焦及底片傾斜的調整： a．對眼能直接看到的焦面如卡焦、牛頓焦點(diǎn)、.. 等，可用刀口陰影法，看陰影圖測定焦面位置。四角分別 看焦面傾斜，微調底片傾斜至好，拍一張底片進(jìn)行檢查。 b．對眼不能直接看到的焦點(diǎn)如主焦點(diǎn)、Schmidt焦 點(diǎn)、..等，可用分別半枧場(chǎng)露光法拍攝：將鏡筒指向天 頂，緯軸或高度軸在東西向，在東西向用深色布或紙帶 膠在鏡筒上方，此帶寬約為筒內徑的1／S，將入射光分 為南北兩部分，由于恒星的周日運動(dòng)，每顆星將在底片 28 ’ 圖16 上留下一條東西方向的近直線(xiàn)的軌跡。若底片不正好在 焦面上，則鏡面南、北兩部分所成的像將不重合，每顆星 變成二條平行線(xiàn)，分開(kāi)的距離設為d，離焦量為△，則d =△·A，此處且是相對口徑，A= ，F。我們測量了d， 即可算出此點(diǎn)離開(kāi)焦面的距離。用底片或膠片對恒星露 光后，如何知道此處是焦前還是焦后呢?可以通過(guò)以下 步驟進(jìn)行露光：在鏡筒上方用兩塊紙板或泡沫塑料板分 別將南北二部分擋住，使不通光。裝入底片，拉開(kāi)檔板。 甲：先同時(shí)移開(kāi)二擋扳，使鏡面南北兩部分同時(shí)露 光，約30s。 乙：接著(zhù)將擋板擋住北半部分，使南半部分露光。 丙：把擋板翻過(guò)來(lái)，擋南半部分，僅使北半部分露 光。 �。喊驯卑氩糠忠矒鹾�，蓋好底片擋板，取出底片， 在底片露光時(shí)的東南角藥膜處刻出標記，底片沖洗出來(lái) 后進(jìn)行分析。 由于恒星周日運動(dòng)是從東向西，而在侮面上象是從 西向東移，30s移一短線(xiàn)。 第一情況如圖l7，最左(相當于西面)二條平行短 線(xiàn)是分別由鏡面南、北兩部分分別成的像，中間這條線(xiàn) 段偏上(偏南)是鏡面南半部分的反射像。偏南表示此處 在焦內，見(jiàn)光路圖l8。因此測出d值后底片上調 即 可。 《王；一 、 @ 0 0 第3期 李德培： 天文光學(xué)望遠鏡的調校與檢測 第二種情況如圖19，表示底片是在焦外，仍見(jiàn)光路 圖1 s 日 日日 囤17 圖19 圉2O 第三種情況如圖20．底片藥膜恰在焦面上，三次露 光星像軌跡相重為一條直線(xiàn)。 在分析底片焦內外時(shí)還要同時(shí)分析四角星像距離． 判斷底片有否傾斜，進(jìn)行調整。當底片傾斜太多時(shí)．南北 星象軌跡可能不平行。 南 2．前面提到過(guò)當副鏡中孔較大， 用CZW 將看不到自反射像，則要用恒 星調副鏡傾斜 把一顆恒星導到視場(chǎng)中 心，現在僅討論由于副鏡頓斜而引起的 彗差 用手持刀片靠在焦面玻璃外僦． 在不同方向切星象(由于溫度的變化， 要注意調焦)，找到如圖21的陰影圖， 即在該方向切時(shí)，陰影是從中往外變 圖l8 黑，且陰影與刀13平行．表明是切到了 彗頭，其頭尾方向與刀口垂直．這時(shí)應將副鏡在該方位 靠近主鏡。若把刀口轉180度反方向切，其陰影如圖 22，此時(shí)陰影從兩邊外惻往里黑，切到的是彗尾。判斷彗 頭、彗尾的方向后再進(jìn)行調整。 圖21 圖22 中心像調好了，對四角星像還要驗證底片傾斜，必 要時(shí)微調好，進(jìn)行鎖緊。

五、極軸高度、方位的調整 卡焦為倒，用天文觀(guān)測方法精調極軸位置。 N 十字絲的玻璃底片。開(kāi)動(dòng)赤經(jīng)掃描，調十字絲方向，使星 的軌跡一直沿水平線(xiàn)運動(dòng)．則該線(xiàn)代表了儀器赤道面。 對于北半球該星在南方
2．仍用這顆星，動(dòng)望遠鏡將它調到十字絲交點(diǎn)，進(jìn) 行恒動(dòng)跟蹤，過(guò)了一段時(shí)間可發(fā)現此星井不總在交點(diǎn)， 而是譬如向上了見(jiàn)圖23。恒星的周日運動(dòng)是從東向西， 在焦面上看是從右向左，星向上實(shí)際是向南．因為卡焦 成倒像，左右、上下顛倒 星往南跑，表示赤道上的這顆 星現在是在儀器赤道之南，所以?xún)x器極軸北端應向西 調 反之，若星向下既向北跑．儀器極軸北端應向東調。 判斷儀器極軸高度．可選靠近卯酉圈在東或西方的 星．譬如取東星．此時(shí)水平絲接近于與地面垂直，如圖 2 。先把星放在交點(diǎn)恒動(dòng)跟蹤，過(guò)了一會(huì )如星往北(左) 跑了，實(shí)際是向南鮑，則儀器極軸北端應往高調，或南端 降低。對于西星則相反，如圖25 星往北(右)跑實(shí)際是 向南跑，則儀器極軸北端應降低，或南端上升。 3 以上所述是如何判斷極軸向何方向調．調整量 的計算可按圖23進(jìn)行。望遠鏡跟蹤后把星調到交點(diǎn)．同 時(shí)計時(shí)，過(guò)了一段時(shí)間設為出，星就偏離了交點(diǎn)到(z ， )．可知z =At以分鐘計而Y =凸占以mm計算�？梢� 等星向上或下為整毫米數時(shí)按下停表，這樣就知道了 出及d 。設調楹軸方位時(shí)回轉軸半徑為厶調節量為 △L，也均用mm為計量單位，則△L蘭L· ／出統一換 算單位后得 △占= (3437·75 X △ ／l5F )rain = 229·183 X △ ／F rain 此處F#為有效焦距或等值焦距 根據這些算出 △L進(jìn)行調整。同理對極軸高度進(jìn)行計算調整 對于雙柱式望遠鏡也可用度盤(pán)調極軸高度及度盤(pán) 零點(diǎn)：用筒在東及在西分別觀(guān)測同一顆星，在儀器上度 出 及 求出( + )／Z，與理論值8之差確定極 高差。8為年初平位置加年變再加蒙氣差改正或視位置 加蒙氣差改正。即極高差 =( +奇盯)／Z一8。而度盤(pán) 零點(diǎn)差蛐=(a索一 )／2或(8舌一 )血 因為△6>o。 取過(guò)中天前后相等時(shí)角靠近赤道的星，進(jìn)行長(cháng)孤段 對稱(chēng)觀(guān)測，如前后各一小時(shí)，進(jìn)一步復查驗證，此時(shí)星受 E 蒙氣差的影響，赤經(jīng)讀數將有變化， 8 五 圖23 圖24 圖25 1．取赤道附近的恒星過(guò)于午面前后一小時(shí)的弧段 進(jìn)行觀(guān)測。用副鏡調焦．把星調到卡焦焦面，此處放有帶 ～ 但不影響調整。

六、通光孔徑2 16m皇遠鏡卡 Ⅳ 氏光路的光軸調整轉速計| 水份計| 水份儀| 分析儀| 溶氧計| 電導度計| PH計| 酸堿計| 糖度計| 鹽度計| 酸堿度計| 電導計| 水分測定儀| 濁度計| 色度計| 粘度計| 折射計| 滴定儀| 密度計| 熱流計| 濃度計| 折射儀| 采樣儀|  見(jiàn)示意圖26。rs]折軸調整略 s為靠近主鏡表面的內孔目標 支架．見(jiàn)圖27。千分表可繞中心旋 轉．調支架長(cháng)度使s為鏡面中孔中 過(guò)s可以做與緯軸垂直的平面，該平面與緯軸交 點(diǎn)為E，即在第1平面的表面上。S、E的連線(xiàn)即主光軸。 先在此處裝立方棱鏡，該棱鏡的旋轉軸事先已調好，它 與c面垂直并通過(guò)c面十字絲交點(diǎn)，c面鍍鋁。D面鍍 半反射膜，其上也刻有一條直線(xiàn)是c面垂線(xiàn)的延長(cháng)線(xiàn)， 它們與G面平行，見(jiàn)圖28。此裝置可措c面調高低及左 右平移。謂此裝置使c面與czwz光軸垂直且通過(guò)十 字絲交點(diǎn)。此時(shí)立方棱鏡的旋轉軸也與緯軸重舍。 圍：6 寰 圖27 圖28 在主鏡中孔下面裝CZW ．調之使通過(guò)S又與D面 垂直(必要時(shí)可繞緯軸旋轉立方棱鏡)并通過(guò)D面的直 線(xiàn)。此時(shí)CZW 的光軸與緯軸在空間相交且垂直)。據此 調主 副鏡使主光國同與CZW 光軸重舍，即與緯軸在 空問(wèn)相交并垂直。 裝調卡焦像場(chǎng)改正鏡及初調底片頓斜：均可用架在 鏡筒下面的(脫離鏡筒)CZW 監視 見(jiàn)圖29。 圖2g 夜間看星精調副鏡 傾斜�？闯上褓|(zhì)量，拍攝 陰影圖及用3O×30cm 大底片拍攝壘視場(chǎng)恒星 照片，檢查各處像質(zhì)。

七、光學(xué)系統成像質(zhì) 量檢測概述 1．直接用高倍目鏡 看星像：眾所周知用高倍目鏡可以看出光學(xué)系統有無(wú)球 差、彗差、像散、三角形、..等。 照片組1 2．刀口陰影法：用刀口在不同方向切割星象．可以 壘面了解波面形狀，帶差起伏、彗差方向、局部地區差分 部、鏡面夾緊變形、焦面位置、. .等 由于溫度的變化 焦面的位置也隨著(zhù)變化，用該法調焦是最方便的。我中 心裒呂軍利用CCD照相機及微機可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)多幅采 樣，由軟件進(jìn)行處理，消除大氣抖動(dòng)的影響，見(jiàn)照片組 1。右為作者用照相底片拍攝的2．16m卡焦陰影圖，左 為用CCD及軟件處理后得出的陰影圖。 3．二維Hartmann檢驗：這是阜期一些大望遠鏡通 用的辦法 在鏡筒前安放有規律排列、打有很多孔的光 攔板，在焦面前、后一定距離各拍一張底片。然后沖洗、 測量、歸算，得出光能分布值�，F在看來(lái)效率低�；h著(zhù)科 技的發(fā)展，Shack等人對它進(jìn)行了改進(jìn)，使得檢測速度 大大提高，可 求出像差系數、波面地形圖、并可指導光 學(xué)調整、. “等。該法在主動(dòng)光學(xué)及自適應光學(xué)中也起 了很大怍用 近來(lái)中科院南京天文儀器研制中心也研制 出一臺專(zhuān)用儀器．可用于檢測天文望遠鏡，目前正在調 試、試用當中。