Aventurile realizarii optici arhaice

  În spatele acestor lentile pe care le realizez se află un volum considerabil de muncă, presărat cu numeroase dificultăți tehnice, mai ales în etapa finală a procesului. Momentul critic este acela în care sticla finisată mată trebuie să devină transparentă, transformându-se dintr-un simplu disc de sticlă obișnuit într-o lentilă propriu-zisă, cu proprietăți optice funcționale. Până în prezent, am compromis douăsprezece lentile; o parte dintre acestea au fost aruncate din cauza problemelor apărute în etapa de polisare, generate de materialul utilizat – hârtia de polisare provenită din cărți vechi. Aceasta s-a dovedit a fi principala sursă a dificultăților întâmpinate.

Inițial, am suspectat mai multe cauze posibile: natura sticlei utilizate (sticlă soda lime float verde, specifică geamurilor), calitatea oxidului de ceriu folosit pentru polisare sau eventuale erori în procesul de finisare. Totuși, analiza atentă a demonstrat că niciunul dintre acești factori nu reprezenta cauza reală a problemei.

Oxidul de ceriu, utilizat în polisarea opticii fine, poate fi mărunțit și presat până la obținerea unor particule extrem de fine, ceea ce permite o polisare eficientă și uniformă. Prin urmare, acesta nu putea fi responsabil pentru aspectul final necorespunzător al lentilelor. În ceea ce privește sticla float verde, este adevărat că aceasta este ușor mai moale decât varianta incoloră. Totuși, printr-o tehnică adecvată și prin utilizarea progresivă a abrazivilor din ce în ce mai fini, aplicând mișcarea „centru peste centru” (metodă clasică de finisare optică ce presupune suprapunerea constantă a centrelor suprafețelor în contact), se pot obține rezultate satisfăcătoare fără complicații majore, cel puțin pentru diametre de până la 52 mm. Lentilele cu diametrul de 57 mm pot fi, de asemenea, finisate cu succes, însă prin mișcări „pe coardă” (tehnică ce implică deplasarea suprafeței de lucru de-a lungul unei traiectori neutre, pentru a asigura uniformitatea șlefuirii). Aceeași metodă se aplică eficient și lentilelor de 52 mm. Pentru lentilele de 47 mm, metoda „centru peste centru” rămâne cea mai simplă și eficientă, permițând o finisare relativ ușoară.

În concluzie, problema reală a fost identificată la nivelul hârtiei de polisare. După aproximativ 4 înlocuiri ale acesteia, suprafața lentilei începea să capete o nuanță albicioasă închisă, fără a prezenta semne de clarificare sau creștere a transparenței. Privită cu ochiul liber, orientată către lumină naturală, lentila avea aspectul unui filtru galben-portocaliu, semn clar al unei polisări ineficiente.

Lentile de 47mm distanta focala 1300  1320 + lentila Tavi F 35/1250mm

Problemele la polisare

Probleme la polisare 2

 Lentilele mari, cu diametrul de 52 mm, realizate în luna decembrie a anului trecut prin utilizarea mișcărilor „pe coardă”, sugerate de Tavi F., au prezentat rezultate optice satisfăcătoare. Primele două exemplare au evidențiat o ușoară umflătură centrală, care a fost ulterior redusă prin polisare pe hârtie, folosind curse lungi, atât „centru peste centru”, cât și „pe coardă”, acoperind astfel întreaga suprafață a polisorului din hârtie.

În cazul ultimelor două lentile (nr. 2 și nr. 3), am încercat o etapă suplimentară de polisare pe pâslă, cu scopul de a diminua eventualele gropițe reziduale. Rezultatul a fost însă contrar așteptărilor: în loc să se îmbunătățească transparența, suprafața optică a devenit mată. Am înlocuit pâsla cu una nouă, însă problema a persistat. Am variat cantitatea de oxid de ceriu – inițial în exces, apoi în cantitate redusă –, am modificat metoda de lucru și parametrii de aplicare, însă fără succes; în final, lentilele au fost compromise. Ulterior, le-am refinisat cu abraziv de 5 microni, utilizând din nou mișcări „pe coardă”, apoi am încercat repolisarea atât pe hârtie, cât și pe pâslă. Rezultatul a fost identic: nicio îmbunătățire vizibilă a suprafeței optice. Aspectul esențial este următorul: lentilele fuseseră finisate exemplar, fără gropițe, fapt confirmat prin inspecție la un mini-microscop cu mărire de 20x. Cu toate acestea, în etapa de polisare, nu au putut fi aduse la transparența dorită sub nicio formă.

Aceeași situație s-a repetat în cazul lentilelor de 47 mm, cu distanța focală de 2,6 m, precum și la alte exemplare, ajungându-se la un total de 12 lentile realizate, dintre care 6 au fost aruncate, fiind imposibil de recuperat. Polisarea pe hârtie sau pe pâslă s-a dovedit a fi o etapă extrem de dificilă și imprevizibilă. Pâsla utilizată prezintă un comportament inconsecvent: uneori produce o polisare satisfăcătoare, alteori compromite complet suprafața optică. Au existat situații în care lentila era corect polisată la margine, dar insuficient în zona centrală. În alte cazuri, pâsla a deteriorat integral suprafața optică. Rezultatele par să depindă în mod critic de calitatea materialului utilizat. Unele lentile au răspuns relativ bine la polisarea pe pâslă, însă variabilitatea este semnificativă, ceea ce sugerează că materialul în sine reprezintă factorul determinant. Din păcate, nu am identificat surse online pentru procurarea unei pâsle autoadezive alternative; varianta simplă nu poate fi fixată corespunzător pe matriță.

În concluzie, utilizarea acestor metode de polisare „vintage” conduce la rezultate diferite: uneori se pot obține suprafețe optice corespunzătoare, alteori procesul eșuează complet. Factorul decisiv pare a fi calitatea hârtiei sau a pâslei utilizate, ceea ce introduce un element de imprevizibilitate greu de controlat în procesul tehnologic.

Aspecte din timpul slefuirii cu 15 micron

Aspecte din timpul slefuirii cu 25 micron

Aspecte din timpul slefuirii cu abraziv 25 micron

Aspecte din timpul slefuirii cu abraziv 320

Aspecte din timpul slefuirii cu abraziv 320

Aspecte din timpul slefuirii cu abraziv 320

Se pare că aceste dificultăți nu sunt izolate, ci sunt întâmpinate și de Roger, membru al comunității ATS, alături de care încercăm să replicăm metodele de fabricație „vintage” ale lentilelor din secolul al XVII-lea, destinate lunetelor astronomice de mari dimensiuni.

Roger urmează să realizeze trei lentile obiectiv din sticlă optică veche, provenită dintr-o oglindă germană din secolul al XVIII-lea. Acestea îmi vor fi trimise pentru testare în observații astronomice și pentru realizarea unor replici experimentale. Deși scopul final este utilizarea lor în observații practice, parcursul tehnologic se dovedește complex și presărat cu numeroase dificultăți. Lentilele au parametri optici:  

1. 46.8mm, grosimea 4.8mm, focala 2.1m

2. 52.2mm grosimea 5.6mm, focala 3.2m

3.64mm grosimea 6.6mm, focala 5.5m

Lentilele vor fi finisate pe matrițe metalice, iar configurația lor va fi plan-convexă. Matrițele vor fi prelucrate concav, conform parametrilor optici calculați, astfel încât raza de curbură să determine cu precizie distanța focală dorită. Ulterior, suprafața activă va fi acoperită cu hârtie de tip similar celei utilizate în secolul al XVIII-lea, în vederea polisării.

În prezent, procesul se află în etapa de finisare fină și polisare a părții plane. Și aici au apărut dificultăți: după finisarea fină a suprafeței plane, s-a încercat polisarea pe hârtie utilizând oxid de aluminiu cu granulație de 3 microni, urmată de o etapă cu oxid de ceriu, aplicat pe hârtie proaspătă. Rezultatul a fost însă similar cu cel întâlnit în experimentele mele: apariția unor gropițe suplimentare și obținerea unei suprafețe care refuză să capete transparența specifică unei polisări reușite.

Ipoteza de lucru este că finisarea pe hârtie ar trebui realizată până la o granulație de 1 micron, după care discurile să fie polisate pe pâslă, pentru a obține claritatea finală a suprafeței optice.

Într-adevăr, acest tip de polisare, realizată pe hârtie și ulterior pe pâslă, implică un grad ridicat de imprevizibilitate. Există situații în care o singură etapă poate compromite întreaga muncă anterioară iar finisarea propriu-zisă a unei lentile poate dura zile întregi. Tocmai această fragilitate a procesului evidențiază cât de delicată și complexă era tehnologia optică istorică, în pofida aparentei sale simplități.

   Am inițiat o serie de teste optice comparative asupra lentilelor polisate integral prin trei metode diferite: pe pâslă, pe hârtie și pe smoală (pitch). Evaluarea a fost realizată utilizând o oglindă plană de referință, prin test în autocollimație, cu rețele Ronchi de 65 lpi și 100 lpi (linii per inch), pentru a evidenția eventualele abateri de la figura optică ideală.

Scopul testării a fost determinarea diferențelor de calitate optică rezultate în urma acestor metode distincte de polisare.

În primul rând, lentilele polisate exclusiv pe pâslă au prezentat cea mai slabă calitate optică. În testul Ronchi, liniile apar ușor zimțate către margine, în special în regim intrafocal (în interiorul poziției de focalizare), ceea ce indică prezența unor micro-neregularități de suprafață. De asemenea, suprafața optică capătă un aspect specific de „coajă de portocală”, caracteristic unei polisări pe pasla sau piele de caprioara la nivel microscopic. Aceste lentile necesită diafragmare suplimentară pentru a masca zonele marginale afectate, chiar dacă performanța globală rămâne acceptabilă pentru observații de bază.

Polisarea pe hârtie reprezintă un nivel superior din punct de vedere calitativ. Se observă o îmbunătățire estimativă de aproximativ 3% în aspectul liniilor Ronchi și în structura imaginilor stelare. Deși diferența în imaginea telescopică finală este modestă (aproximativ 3–4%), ea rămâne perceptibilă pentru un observator atent. Liniile Ronchi sunt mai puțin zimțate comparativ cu cele obținute prin polisarea pe pâslă, indicând o suprafață mai uniformă și o reducere a micro-rugozității.

Lentilele polisate integral pe smoală (pitch polishing) prezintă cel mai plăcut și coerent aspect în testul Ronchi. Diferența față de polisarea pe hârtie este, din nou, relativ redusă – aproximativ 3% în favoarea smoalei –, însă vizibilă. Liniile Ronchi apar mai drepte, fără zimțări laterale evidente, iar contrastul este ușor superior față de lentilele polisate exclusiv pe hârtie. Suprafața optică este mai uniformă si clara, cu o micro-structură mai bine controlată.

Este important de menționat că, în absența microporilor sau a defectelor reziduale, lentilele polisate pe hârtie ar putea prezenta un aspect Ronchi aproape la fel de rectilini precum cele polisate pe smoală. În practică însă, diferențele dintre imaginile de difracție obținute în observații telescopice rămân reduse. Subliniez faptul că lentilele polisate pe smoală sunt mai bune decat cele polisate pa hartie cu aproximativ 3% în percepția vizuală a imaginiilor vizuale la ocualar. Imaginea de difractie este  asemanatoare prin cele doua, dar cu un contrast mai bun si o imagine mai stabila a trasaturilor de difractie la lentilele polisate pe smoala. Aspectul fiind la fel prin cele doua dar diferenta intre ele este relativ mica. O polisare foarte buna pe hartie fara micro pori ar putea egala lentilele polisate pe smoala dar pattern-ul Ronchi ar ramane la fel, totusi smoala produce intr-un final cea mai buna suprafata optica comparativ cu hartia.