20CM反射望遠鏡可以說是目視天文觀測的一種標(biāo)準(zhǔn)配置,國VIP

1、20CM反射望遠鏡可以說是目視天文觀測的一種標(biāo)準(zhǔn)配置，國內(nèi)外很多知名的愛好者都擁有這種望遠鏡，他們用這種望遠鏡進行了許多卓有成效的觀測。多年以前河南開封的張大慶先生就給我磨制了一塊200拋物面反射鏡（焦距107CM），但由于種種原因我一直沒能動手制作。同好會的寇文也有同樣口徑和焦距的一面反射鏡，他的望遠鏡已經(jīng)快完工了。北京另一位天文同好何景陽先生還熱情地幫我做了一個鋁質(zhì)鏡筒，我想現(xiàn)在該是動手的時候了。我計劃99年上半年制作一個道布森式的反射望遠鏡，下半年逐步完善它，同時作為一種嘗試，為它加裝兩個步進電機，實現(xiàn)計算機自動控制。我將把我的每一個設(shè)想、每一步實踐記錄下來，如果你有興趣，可以與我分享制

2、鏡的快樂，如果你有更好的方法，歡迎與我聯(lián)系。（1999-1-22）現(xiàn)在我手頭的主要配件如下：拋物面反射鏡（主鏡）：焦距1075mm，直徑198mm，厚20mm 小平面反射鏡（副鏡）：短邊直徑35mm，厚12mm 鋁質(zhì)鏡筒：內(nèi)直徑229mm，長度1000mm，壁厚1.5mm 目鏡：接口31.7mm 各種類型的牛頓式反射望遠鏡，其光學(xué)結(jié)構(gòu)都是一樣的（見上圖），這里就不再羅嗦了。裝配望遠鏡的鏡身首先要解決三大問題： 物鏡的安裝 目鏡調(diào)焦座的安裝 副鏡的安裝 在牛頓式反射望遠鏡中，鏡筒的內(nèi)徑一般比物鏡直徑大2030mm，以方便物鏡的安裝和調(diào)節(jié)；另外鏡筒的長度一般至少應(yīng)等于物鏡的焦距長度，這樣目鏡開口離

3、鏡筒端面有一定距離，可以避免雜散光的干擾，而且主鏡焦點伸出鏡筒不會太長，否則除非副鏡尺寸足夠大，當(dāng)用廣角目鏡觀測時，視場邊緣肯定會有光線損失。（然而我的物鏡焦距和主鏡筒長度并不能滿足這個要求。改變物鏡焦距顯然是不可能的，而加長鏡筒長度難度也很大，外觀也不好看。所以設(shè)計時要著重考慮這個問題，必要時得在某方面作出犧牲。）只有當(dāng)主鏡的光軸和目鏡的光軸完全重合時，望遠鏡才能達到最好的成像效果。然而即使在家仔細調(diào)整好光軸，經(jīng)過長時間使用或長途運輸后，光軸仍可能會歪，所以裝配鏡身時，主鏡的指向、副鏡的位置和指向以及目鏡的指最好都是可以調(diào)節(jié)的。這一點在整個望遠鏡的設(shè)計和制作過程中不能忘記。(1999-2-7

4、) 首先設(shè)計物鏡座。天文愛好者雜志曾兩次連載楊世杰先生的文章怎樣自制天文望遠鏡，其中介紹了兩種物鏡的固定方法。第一種是最簡單的方法（下圖A）：找一個與鏡筒內(nèi)徑相同的木板（底板），先用三個金屬片彎成的小鉤將物鏡固定在底板上，然后用三個角鐵把底板固定在鏡筒上即可。這種方法制作簡單，鏡片固定穩(wěn)固，但物鏡的指向調(diào)節(jié)很困難。對于強光力的望遠鏡，校準(zhǔn)光軸是很重要而且時常需要做的事，所以這種方法不太合適。第二種方法（下圖B）首先將物鏡固定在一個小板上，小板通過三個螺栓與底板相連，螺栓中間加上彈簧，通過調(diào)節(jié)底板背后的螺母可以很方便地調(diào)節(jié)物鏡的方向。這種方法制作相對復(fù)雜些，但使用效果卻非常好，也是現(xiàn)在國際上很流

5、行并且使用最多的一種方法。而隨著物鏡口徑的增大，其重量也在增加，上述第二種方法中所用的螺栓和彈簧的強度必須增加，這最終會導(dǎo)致物鏡座的重量隨物鏡口徑的變大而急劇增加。因此對于較大口徑的物鏡（我理解應(yīng)是大于30cm的）又有了一種新的固定方法。這種方法使用一塊底板，沒有小板，沒有彈簧，但底板上卻保留三個螺栓，螺母嵌入底板中，物鏡片是直接放在螺栓的三個頂點上的，調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)物鏡的指向（螺栓頂點要打磨光滑，與鏡片之間要墊上薄的皮革，以防止劃傷鏡片）；為防止鏡片滑動，要在底板上釘三個小木塊擋在鏡片邊上，為防止運輸時物鏡片翻倒（正常觀測時鏡筒開口都是朝上的，物鏡重量落在三個螺栓上，不會翻倒），三個小木塊

6、上還要各加一個木片，木片末端要超出物鏡邊緣3、4個毫米（見下圖）。觀測時，物鏡片只與兩個防側(cè)滑木塊接觸，與三個防翻倒木片不接觸，沒有任何外力卡住物鏡，因此物鏡不會產(chǎn)生任何形變。這第三種方法制作難度介于前兩種方法之間，物鏡變形最小，可運輸時固定不太牢靠。只要解決物鏡固定問題，這還是一種不錯的方法。另外，由于我的鏡筒比較短，這種方法可以省出12cm的空間，我決定采用這種設(shè)計。(1999-2-7)目鏡調(diào)焦座和副鏡的安裝設(shè)計方案已經(jīng)完成，它們都是依附于固定在鏡筒內(nèi)壁的一塊鋼質(zhì)托板上的，請參見下圖，具體設(shè)計想法下次再談。(1999-2-8)托板由一塊120mm×100mm×2mm的鋼

7、板制成（見下圖），兩側(cè)折彎，各打四個安裝孔，然后只要在鏡筒上打上相應(yīng)的孔，就可以將托板牢牢地固定在鏡筒的內(nèi)壁上?？紤]到將來會接照相機，托板上會受較大的力，所以安裝孔較多，所用材料也較厚。(1999-3-4)有了托板，目鏡調(diào)焦座的安裝就容易多了。常用的方法是做一個法蘭盤，一端用螺栓與托板連接，另一端接目鏡。因為我手頭有幾個攝影用的M42螺口近攝接圈，所以我采用了更簡單的方法，直接在托板中央挖一個直徑42.5mm的孔，找一個比較短的接圈，將它的外螺紋一端從這個孔中穿過，與另一個長一些的接圈的內(nèi)螺紋相接，擰緊后兩個接圈便與托板緊密連接，再做一個M42螺紋到31.7mm目鏡的轉(zhuǎn)接口，便可以固定目鏡了。

8、(1999-3-4)副鏡的安裝我采用了比較獨特的設(shè)計，簡單易做，固定牢靠，而且副鏡的各個自由度都可調(diào)節(jié)。副鏡由副鏡托架固定，如2月8日的圖所示。副鏡托架主要由四個零件組成，詳見下圖：T型體：由兩個相互垂直的面構(gòu)成，其橢圓面與副鏡連接（可用膠粘或其他方法，注意不要讓副鏡受力太大而產(chǎn)生形變），另一面厚3mm，鉆4孔?？梢杂娩X合金型材制成。 圓柱體：直徑8mm，可用鋁棍車制，一端洗一個3mm寬、15mm深的槽，在與其垂直的方向上鉆4孔。 副鏡托桿：用6mm鋼棍制成，長度約大于鏡筒半徑，一端套扣（剛好能插入托板上的副鏡托桿安裝孔）。 連接件：用長方體鋁塊制成，在相互垂直的方向上鉆兩個孔，一個8mm，另

9、一個6mm，用以將圓柱體和副鏡托桿連接。為保證連接牢固，要在每個孔旁邊打孔攻絲，安裝緊固螺絲。 裝配方法如下：T型體的一面插入圓柱體的槽中，用一個M3螺栓連接T型體和圓柱體。將圓柱體和副鏡托桿用連接件連接，副鏡托桿的攻絲的一端用兩個螺母固定在托板的副鏡托桿安裝孔中。副鏡托桿安裝孔實際上不是孔而是槽，副鏡托桿可以左右移動；連接件可以沿著副鏡托桿上下滑動；圓柱體可以在連接件的孔中前后移動，左右轉(zhuǎn)動；副鏡可以繞圓柱體的螺栓轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)仰角。副鏡指向的方便調(diào)節(jié)為以后光軸的精確調(diào)整打下了扎實的基礎(chǔ)。(1999-3-4)鏡筒設(shè)計完成，馬上開始動手制作。首先將托板和副鏡托架（除T型體）的圖紙送給作機加工的師傅

10、，幾天后取到貨。 T型體可以自己制作：鋸兩截角鋁（可以從鋁合金型材上鋸下，與角鐵一樣，它具有兩個相互垂直的面），將它們的楞邊對齊，另一面用環(huán)氧樹脂緊密粘合，膠干后用鋼銼銼成所需的形狀，然后用手電鉆打眼，T型體就做好了。為了將副鏡固定在T型體的橢圓面上，通常用的方法是先在T型體上固定一塊長方形薄鐵皮，薄鐵皮的四個角彎上來就可以緊緊鉤住副鏡。而我的副鏡厚度很厚，超過其短邊直徑的1/3，不會產(chǎn)生形變的問題，所以我干脆在副鏡的背后呈品字形涂上三小塊環(huán)氧樹脂，然后直接將它與T型體粘在一起了。安裝托板的工作主要就是打孔。首先根據(jù)物鏡焦距和焦平面伸出鏡筒的距離可以確定托板的位置，然后在鏡筒上作好記號，用手電

11、鉆打8個孔。因為目鏡調(diào)焦座一端固定在托板上，另一端要穿過鏡筒，所以鏡筒上要打一個大孔。這個孔也可以用手電鉆完成：先在鏡筒上畫好孔的邊界線，選用較細的鉆頭（2mm），沿著線打一排孔（孔間距約1mm），然后用小的什錦銼將這些小孔銼通，大孔就完成了。用8副螺栓將托板固定在鏡筒內(nèi)壁，安裝上目鏡調(diào)焦座和副鏡托桿，然后用螺絲將連接體、圓柱體等零件安裝并固定好，一切都是按照原設(shè)計進行，非常順利。在制作物鏡座時，遇到了一些困難。底板是一個圓板，本打算找1012mm厚的木板用機器加工出來，但我最終只找到了8mm厚的膠合板，一時也沒找到木工，我就自己在板上劃好線，然后用鋼鋸鋸出了這個圓板，不圓的地方最后用木銼修理

12、修理，效果居然還挺好。連接鏡筒和底板的角鐵必須牢固，我選用了2.5mm厚的角鐵，每邊各鉆了兩個孔。因我的底板較薄，所以選用了螺栓將角鐵和底板連接（其強度比直接用木螺釘要大得多）。我買了三個M5的螺栓安裝在底板上用來調(diào)節(jié)物鏡的方向，本打算將螺母嵌入底板，但這樣制作難度大，螺絲也容易松動。我最后在底板上鉆了三個直徑略小于螺絲直徑的孔，將螺絲直接旋入，借助木頭的彈性和張力，可以將螺絲緊固，不會松動，同時借助改錐（起子）也可方便地對其進行調(diào)節(jié)。在原設(shè)計中，防翻倒木片是固定在防側(cè)滑木塊的頂端的，這樣防側(cè)滑木塊的高度至少要比鏡片厚度大1厘米（達到3厘米），而它的厚度卻受底板和物鏡相對大小的限制只能略大于1

13、厘米，其強度十分有限，將來物鏡的安全要大打折扣。最后我更改了設(shè)計，防側(cè)滑木塊的高度減小到1.5厘米，我另外找了三個2厘米寬、0.7mm厚的鋁片，一端鉆孔，借助固定角鐵的螺栓固定在底板上，另一端折彎，與物鏡側(cè)面平行，在安裝完物鏡后將鋁片的末端再多折過來一些，這樣，平時物鏡與鋁片不接觸，當(dāng)物鏡要翻倒時就會被鋁片鉤住。為防止劃傷鏡片和產(chǎn)生雜散光，鋁片最后包上了一層黑色的電工膠布。(1999-3-29)通過角鐵將物鏡座固定在鏡筒底端后，鏡筒部分就基本完工了，下一步是制作道布森支架。沒有支架望遠鏡用起來十分不便，但好的支架制作起來有很麻煩，于是我決定先做一個簡單的支架。雖然簡單，可這還是標(biāo)準(zhǔn)的道布森結(jié)構(gòu)

14、。首先給鏡筒裝兩個“耳朵”：車兩個10厘米直徑1厘米厚度的圓餅（材料可以是鋁或塑料），找7厘米寬的那種鋁合金型材鋸下長12厘米（略大于圓餅的直徑）的一段，從其短邊對剖開，鋁板兩側(cè)面的高度留5mm，其余鋸掉。在鏡筒重心部位兩面對稱的地方沿鏡筒軸線方向各鉆兩個孔，孔距8厘米。沿圓餅直徑和鋁板中心線也各鉆兩個相距8厘米的孔，用螺栓依次穿過圓餅、鋁塊和鏡筒，擰緊后兩個“耳朵”就安裝好了。有了耳朵，下一步是做鏡架。我將家中的一個舊方凳作了改造，去了一邊的撐子，另兩面加上木條鋸出V型槽，鏡筒的兩各“耳朵”剛好能放在V型槽中。這樣，簡單的道布森支架就完成了，雖然簡陋，但現(xiàn)在用起鏡子來方便多了，以后有時間再做

15、一個好的支架。除了鏡筒內(nèi)壁的無光處理，望遠鏡已大體完工了。我調(diào)整了副鏡和物鏡的方向，當(dāng)從目鏡方向看過去，在副鏡中物鏡的像和副鏡的二次像沒有嚴重偏離圓心時，就認為光軸已經(jīng)初步調(diào)整完成了。天一黑我迫不及待地將望遠鏡搬到陽臺上，終于在目鏡中找到一顆星。我開始調(diào)焦，期待著衍射環(huán)的出現(xiàn)，可令我奇怪的是，星像不但沒有出現(xiàn)衍射環(huán)，甚至不能匯聚成一點，總是一團“小棉花”，亮星、暗星都是如此，對準(zhǔn)月亮，更是模糊一片，什么細節(jié)都看不清。怎么回事，物鏡質(zhì)量有問題？副鏡變形？大失所望！幾天后又是晴天，我一下班就把望遠鏡拿到陽臺上，我想到了望遠鏡內(nèi)外溫差導(dǎo)致的鏡筒內(nèi)空氣的流動可能會影響像質(zhì)。晚飯后再去看，呀！果然不一樣了！暗星已基本可以調(diào)成點狀，亮星會