主鏡的磨製 : 粗磨

第四章 主鏡的磨製 : 粗磨

4.1 磨製凹面

粗磨分兩個工作程序:

1. 主鏡磨至預計深度 ( 成形 ) ;

2. 主鏡磨成球面 ( 均勻 )。

粗磨目的就是儘可能以最快的力法把不要的玻璃磨掉，要把平面玻璃很快磨成凹形，首先要掌握磨蝕鏡面幾個因素:

1. 壓力要大。

2. 磨程要長。

3. 推動頻率要快。

4. 換砂頻率要密。

5. 磨鏡手法。

跟前後推動主鏡，前後來回作一次計，頻率每分鐘60次，每十次左右，磨鏡者和主鏡便要作相反方向轉動一次。

開始時，會聽見金鋼砂和玻璃互相摩擦而發出刺耳聲音，約1至2分鐘後，那些聲音便漸漸沉靜下來，這時便要更換一批新的砂了。現在只要輕輕的把主鏡推於一旁，便很容易的使兩者分離，將主鏡和工具板舊而又磨成很碎的砂粒洗理掉，用手輕輕的抹掉舊砂便可，大量碎砂便要用水洗清了。舊的砂會減弱新砂的磨蝕力，所以每次都要清理乾淨。清潔完後，工具板放回原處，用木栓重新固定，再重覆加新砂。落足夠份量的砂便可，如此才可以令每粒砂都可以在工具板和主鏡間移動；太多砂時，砂與砂之間便會互相摩擦至泥漿狀而直接減低磨鏡速度。每次加砂，最好先把工具板抹乾才落金鋼砂。加水不可太多，也不能過少，工具板太乾，金鋼砂分佈便不均勻，容易形成泥漿狀而減低磨鏡效率。磨鏡者只要留心傾聽磨鏡時所發出的聲音便可判斷鏡面濕度是否適中。

粗磨開始時，多數的砂會被推至工具板邊而浪費掉，不過一旦中央有凹陷，大部份的砂粒就會保存而令到磨玻璃速度增快起來。通常經過約半小時的辛勤工作，主鏡就呈現淺淺的凹形，這時可用樣片對光來量度。

4.3 磨製球面

經過二小時後當主鏡和樣片吻合，磨程便要縮短至半磨或三分一磨，直至主鏡和工具板吻合為止。現階段要做的工作就是要將鏡磨成一個球面，主鏡是否磨成球面，可量度兩塊玻璃是否吻合。

現介紹兩種測試鏡面吻合度的方法︰

a. 氣泡方法

吻合度可觀察在兩者之間加水後的氣泡
而鑑定。若果鏡面彎度太深，主鏡中間
和工具板可見一大個的氣泡停留在中心
位置。

如果沒有氣泡，或氣泡大小一致，而
經幾次磨動後能均勻地散佈在工具板面
，這兩塊玻璃便算是吻合。因為只有平
面和球面才容許氣泡在兩者之自由移動
，所以主鏡應該是一個球面。用這方法
試鏡時，玻璃面不能加多水，稀薄的一
層已足夠，否則很難分辨實際的均勻氣
泡形狀。

4.2 測度鏡面彎度的方法

主鏡彎曲面只是圓球的一部份，圓球半徑愈大主鏡彎度愈小，圓球半徑愈小主鏡面彎度愈深。圓球半徑距離 MO 在光學上叫曲率半徑 (Radius of Curvature) R，若果在球面中心放置一點光源，光線將會被弦線形鏡面 (Arc ) MN 反射回曲率中心 (Centre of Curvature) O 位置，即球面的圓心。 如果光源移離主鏡很遠的地方而變成像星光一樣的平行光線，光線便聚於鏡前一點，光學上稱為焦點 (Focus) F，其距離是曲率半徑的一半，這就是焦距。

主鏡要磨成一個弧面形，就要

把平面至弧面 MANB的玻璃磨

掉，彎曲面的中心深度 AB 稱

為鏡面深度，它們的關係由第

三章鏡面深度公式 ( S )中已清

楚表達出來，很明顯，主鏡彎

度和曲率半徑成反比。

粗磨正式開始，先落半茶匙80號金鋼砂，加幾滴水在工具板上，再用手指撥均勻，金鋼砂不能加太多，否則會在開始數次磨動便把金鋼砂帶去工具板邊浪費掉。隨後慢慢地把主鏡放在工具板上作圓圈形轉動數週，作用是把金鋼砂平均帶動至工具板表面。

跟看雙手放在主鏡上，用正心磨法，磨程用全磨，距離是鏡的直徑，六吋直徑計算，便是推動主鏡離工具板前三吋後三吋。施加15 至40磅的壓力。壓力大小以鏡面不至於在工具板上滑走為準。粗磨時，太過長的磨程和太大的壓力很容易把邊緣玻璃磨崩而割花主鏡，切忌心急。但壓力也不能太小，否則要花費較長時間才完成。

磨鏡者和工作檯

工作檯要比磨鏡者的腰部矮，磨鏡者傾斜一定角度，磨鏡時便可借助上身的重量以增加壓力。而且手臂和上肢是一齊前後移動的。

彎度不足夠，樣片兩邊透光，應繼續用長磨程；

樣片中心透光便是彎度太深，可把主鏡和工具板的上下位置倒放，即主鏡固定在工作上，以工具板用三分一磨程繼續粗磨，原理可參考3.4 章玻璃曲面是怎樣形成的 。

當彎度減淺到預定的曲率半徑後，便再轉用主鏡在上的正常磨鏡力法。

正心磨法用較長的時間才磨至預計彎度，但可獲得一個平均的圓球面。當製鏡者第二次造鏡時候，粗磨階段可採用效率較高之三分一弦線磨法，主鏡中心離工具板邊約一吋，所經過軌跡是二吋。

磨平邊

雖然弦線手法磨得很快，但主鏡會呈現和工具板不吻合現象，主鏡邊緣可能會完全未磨到，留下1/8至1/16吋的平邊；工具板中心則因磨不到而會形成平頂現象。不過這是正常的，在幼磨時便會逐漸磨到。

若果彎度和樣片差不多吻合，便可以逐漸把主鏡中心移向工具板中心。

主鏡和磨鏡者一樣要相隔一定時間互相移動。

a. 深度測度法

粗磨時除了用樣片直接測彎度，更可以間接用量度深度方法求出鏡面的曲率半徑。工具就是兩把尺。一把平放於主鏡面上，另一把垂直量度主鏡中心至平放尺邊的距離，代入深度公式 ( S )中便可求得鏡面的曲率半徑，這種方法可省郤製造樣片工作，不過要預先計算粗磨時鏡面的深度，當深度不夠時便只需要繼續磨便可。最適用於正心手法，因為凹面半徑約等於主鏡半徑，那麼便不用每次都要代入公式。粗磨時要磨到

b. 洋燭測距法

這是量度鏡面曲率半徑方法，選擇在黑暗的地方測試。首先把鏡洗乾淨，用噴水壺噴水在鏡面上，而鏡則垂直的放在地面或試鏡台上，手持洋燭，先移近鏡面直至能用眼睛清楚的看見鏡裏面洋燭的影像，隨後慢慢地把洋燭移離鏡面，同時手中洋燭亦不斷左右緩緩移動，雙眼要留意鏡面反射影像運動方向，若洋燭在曲率中心 C 之前，位置A近鏡那邊， 影像會順洋燭運動方向移動，即洋燭移向左，洋燭像亦跟隨向左方，如圖中的IA。若洋燭在曲率中心之後，位置 B 時，影像便會作相反方向運動，如圖中的 IB。當洋燭在兩者之間位置 C
時便幾乎看不見洋燭移動，洋燭的影像也看不見，只見鏡面完全被一層強而又耀眼的光佔據，看來像一個滿月，這就是曲率中心。量度洋燭與鏡面的距離便可求得此鏡的曲率半徑，即焦距兩倍。

c. 陽光測距法

這是測量鏡面焦距的方法。粗磨初期可用尺量度法，但深度差不多時，就要改用比較準確之陽光或洋燭法測度。作者極力推荐用陽光，因陽光方法非常容易。只需要把鏡沖洗乾淨，用水壺不斷噴水在鏡面上或塗上甘油做成一層較佳的反光面，油質可以保持鏡面反射陽光時間數分鐘。

鏡面對陽光，然後把反射光源聚焦於黑暗而淺色的牆上，前後移動主鏡找尋最光亮最圓的一點， 跟量度光點和鏡面的距離便求得主鏡的焦距。粗磨時，光點只呈現出一團鬆散形像，直至幼磨時光點便又光亮又細又圓，幼磨 600 號至1200 號時，光 點上還可看見太陽表面雲層經過呢！

粗磨時，鏡面的反射率極低，試鏡時，鏡面反射率降低了便要再噴水。除了用水，更可以用油質，例如用甘油去增加反射率。另外還可以在試鏡前把主鏡用 320 號金鋼砂，用三分一磨程研磨五分鐘以加強反射強度。點光源除洋燭外，現在大多數的磨鏡都選用手電筒代替洋燭。但電筒呈圓形，不易觀察影像在鏡面上移動方向，洋燭呈長形，由鏡面反射回來的像較清楚，較易於辨認方向，不過電筒光源郤得多，亦不像洋燭般那麼容易被風弄熄。

b. 鉛筆線條方法

用鉛筆在已抹得完全乾的主鏡面上沿直徑畫上數條粗的直線，然後把主鏡放在乾的工具板上乾磨十數次，看看線條在主鏡邊和中心被磨去的速度是否一致。若果鉛筆線留在中心，表示鏡面彎度太深，要耐心地繼續用正心 80 號，1/3 或更短磨程修正，或間中掉換工具板和主鏡位置，直至二者吻合為止。

雖然第一次磨鏡可能花比預定時間多，但能夠在開始便做到吻合的鏡面肯定是值得的，因為在幼磨階段可以省回許多時間。

粗磨後六吋鏡，焦比 f/8 的焦距應該是 66 吋。

或120mm主鏡，焦比 f/6 、焦距 760mm ，粗磨後，鏡面的深度大約是 1mm。

右圖中可見粗磨後的鏡面，像磨砂玻璃，僅可隱約看見鏡後地面的黑線。

大玻璃是十二吋主鏡，小的兩塊分別是六吋和八吋工具板。

十二吋玻璃乃坐井會杜蘇望遠鏡的主鏡，由坐井會磨鏡組研製，由作做組長，前後共花了三年時間，於1981年完成。

十二吋望遠鏡磨製過程

坐井會的12" 杜蘇望遠鏡

◎本頁最後更新日期：12/19/2006 21:53:04

如果氣泡大小不一致，

又不是均勻地散佈在工

具板面，只聚在中間，

這兩塊玻璃只可算是頗

接近吻合吧。

主鏡平邊

用弦線磨法磨出來的主鏡厚度基本上不變，而正心磨法則令到主鏡損失約一分厚的玻璃，原來是六分厚的，粗磨後便只剩下五分。

陽光測距在任何磨製過程中都是最方便省時的方法。而陽光比洋燭方法較準確。沒有陽光時，粗磨階段最簡便就是採用尺量度深度方法。當磨完一段時間，量度一下深度，小於 1/30 吋的便繼續，直至約 1/32 吋便可改用陽光或洋燭法。

以上各種測距方法精密度低，陽光法的誤差為加減半吋，洋燭方法為三吋，所以在粗磨時測得的焦距大約比預計相差一至二吋就可以停止，待幼磨時用佛科試鏡器量度出較精確的焦距才再修

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