Параболический рефлектор своими руками

Обновлено: 12.07.2024

Повсеместное применение дистанционной литотрипсии мочевых камней (ДЛТ) и современных литотрипторов, а также новые методы лечения мочекаменной болезни изменили частоту и характер осложнений, возникающих в результате этого заболевания. Действительно, современные литотрипторы стали гораздо меньше по размеру. Зачастую они встраиваются в урорентгенологический стол, что позволяет поставить диагноз и провести дополнительные процедуры [1].

В настоящее время более 15 стран (среди них Германия, Китай, США, Франция, Италия, Россия, Израиль, Австрия, Словакия, Польша, Турция, Швеция и др.) выпускают собственные литотрипторы.

Пионером дистанционной ударно-волновой литотрипсии является Германия (фирма Дорнье), где в начале 80-х гг. прошлого столетия был выпущен первый литотриптор с электрогидравлическим принципом ударно-волнового импульса. До 1988 г. практически все страны оснащались литотрипторами, выпущенными фирмой Дорнье. Однако в 1987–1990 гг. другие страны также начали выпускать собственные литотрипторы, что объясняется высокой эффективностью метода. Немаловажную роль также сыграли такие факторы, как значительная дороговизна зарубежной техники (до 1 млн долларов), существенные эксплуатационные затраты (от 40 до 70 тыс. долларов США в год) и длительные простои литотрипторов (до полугода и более). К сожалению, высокие эксплуатационные расходы не уменьшились, а это приводит к тому, что до 23% импортных литотрипторов, находящихся в лечебных учреждениях России, простаивает 6 и более месяцев.

Довольно часто перед специалистами встает вопрос: какой же литотриптор целесообразно приобрести? Какие характеристики необходимо учитывать при выборе той или иной модели? Нам кажется, что для ответа на данный вопрос необходимо четко представлять себе цели и объемы предполагаемых лечебных и диагностических процедур, которые будут выполняться на данном литотрипторе. Кроме того, нужно знать технические характеристики литотриптора, а также трезво оценивать свои финансовые возможности, как на этапе закупки, так и во время последующей его эксплуатации.

В данной работе представлены технические и клинические характеристики наиболее часто встречающихся на отечественном рынке моделей литотрипторов.

Классификация литотрипторов

Универсальные модели

Характеристики ударно-волновых генераторов

В настоящее время в литотрипторах используются три основных способа генерации ударно-волнового импульса, являющегося фактором разрушения камней: электрогидравлический; электромагнитный; пьезоэлектрический.

Если до 1987 г. применялся только электрогидравлический способ (разряд в воде и фокусировка эллипсовидным рефлектором), то в настоящее время электромагнитный способ превалирует (50% аппаратов) над электрогидравлическим (30%) и пьезоэлектрическим (20%).

Именно из-за этих недостатков (дороговизна расходного материала, а следовательно, и самого метода) электромагнитный способ вытесняет электрогидравлический, несмотря на то, что он имеет более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с электрогидравлическим способом.

Электромагнитный метод позволяет осуществлять фокусировку либо линзой (излучатель — плоская катушка с мембраной), либо параболическим рефлектором (излучатель — цилиндрическая катушка с мембраной).

При линзовой фокусировке пятно в фокальной плоскости более широкое (0,6–1,2 см), а при параболической — небольшое (около 4–8 мм).

В данной статье не рассматривается один из редких вариантов фокусировки при электромагнитном способе — фокусировка посредством сферического рефлектора, поскольку при этом необходимо использовать криволинейно вогнутую мембрану (или ее части), из-за чего снижается эксплуатационный ресурс прибора.

Недостатками электромагнитного способа являются необходимость замены более дорогостоящей мембраны с катушкой (индуктора) через 6–10 мес эксплуатации и генератора (через 1–1,5 года эксплуатации), а также ограниченные (опять же из-за малых поперечных размеров пучка в фокусе) возможности качественного дробления крупных конкрементов в почке.

Поперечный размер пучка в фокусе при этом достаточно мал (около 2,5–3 мм), что весьма эффективно для дробления небольших камней (5–10 мм). При этом снижается качество дробления средних (около 10–15 мм) и крупных (более 20 мм) конкрементов (значительна вероятность раскола камня на крупные фрагменты) и из-за этого требуется большее (по сравнению с другими способами) количество повторных сеансов.

Оптимальным вариантом в клинической практике было бы использование в каждом конкретном случае определенных ударно-волновых импульсов от различных способов генерации, т. е. полигенераторный вариант.

Рабочая дистанция

Это очень существенная характеристика для тучных больных, и при дроблении камней верхней трети мочеточника у них как раз предпочтительнее было бы использовать ДЛТ.

К малой рабочей дистанции относится удаленность фокальной зоны на 130–140 мм, к средней — на 145–155 мм, к большой — на 160–170 мм.

Литотрипторы фирм Дорнье, Эдап используют рабочую дистанцию в 145–150 мм.

Отметим, что среди зарубежных литотрипторов фирмы Шторц в аппарате SL-20 используется рабочая дистанция в 165 мм как для тучных, так и для худых пациентов (однако применение больших рабочих дистанций для худых пациентов нецелесообразно из-за значительных болевых ощущений, поскольку поверхность тела находится в периферийной области терапевтического фокуса и мала площадь пучка на входе в тело). Добавим, что в настоящее время на аппаратах фирмы Шторц начинают применяться рефлекторы с уменьшенной рабочей дистанцией.

Критическая, с нашей точки зрения, рабочая дистанция для российских условий составляет около 140 мм, и при таком подходе невыгодно применять литотрипторы с меньшей дистанцией.

В целом к узким можно отнести ударно-волновую головку, имеющую в диаметре 130–150 мм, к средним — 150–185 мм, к широким — 190–230 мм и к сверхшироким — 300–400 мм.

Характеристики терапевтического фокуса

Узкофокусные литотрипторы идеальны для дробления камней до 10 мм, а их использование для дробления камней в 1,5–2,0 см приводит к крупнодисперсной фрагментации. И наоборот, в больших фокальных объемах, как, например, в аппаратах израильской фирмы Дайрекс или китайских, из-за существования высоких импульсных амплитуд (в том числе отрицательной фазы) существует большая вероятность повреждения тканей на значительном протяжении [5].

Размер обрабатываемого камня должен приближаться к размеру фокального пятна, тогда и происходит полноценное мелкодисперсное дробление. Поскольку в подавляющем большинстве литотрипторов ширина терапевтического фокуса составляет 6–25 мм, наиболее признанным фактом является то обстоятельство, что оптимальными для дробления являются камни размером 1,5–2,0 см [3, 4].

Наиболее широкими размерами пучка обладают электрогидравлические аппараты (8–18 мм), далее электромагнитные (4–8 мм) и затем пьезоэлектрические (3–5 мм).

Длительность импульса

В среднем лучшей эксплуатационной длительностью импульса (на полувысоте амплитуды) в фокусе является время около 0,4–0,5 мкс. Более длительные импульсы (около 1,0–1,5 мкс) неизбежно приведут к повреждению тканей из-за выраженной отрицательной фазы волны, которая тем больше, чем длиннее импульс [6].

Коротковолновые импульсы (с минимальной отрицательной фазой) позволяют успешно применять ДЛТ (в НИИ урологии применялась более чем у 1000 детей, среди которых 1,5% составляли пациенты до 1 года). Именно при дроблении камней у детей недопустимо применение литотрипторов с импульсом, имеющим выраженную фазу отрицательного давления, и с длительностью, приближающейся к 1,0 мкс.

Характер разрушения

Наиболее доступно реализуется эрозионный и мелкокусковой режим дробления при электрогидравлическом (но только при величине зазора между электродами не более 0,8–1,0 мм) и пьезоэлектрическом способах. Поэтому эти методы приоритетны для дробления камней в почках.

При электромагнитном способе (линзовая фокусировка) на аппаратах фирм Сименс, Дорнье, НПП Медолит за счет большей концентрации энергии эффективнее проводить дробление в мочеточниках, а на почках эти аппараты применяются при малых энергетических уровнях.

Для мелких и трудноразрушаемых камней приоритет имеет электромагнитный способ с рефлекторной фокусировкой (аппараты фирмы Шторц и НПП Медолит).

Однако механизм разрушения камня во многом предопределяется специалистом, который осуществляет отбор больных и проводит сеанс ДЛТ. Попытка быстро разрушить камень с применением высокоэнергетичных импульсов, как правило, приводит к крупнодисперсной фрагментации и большой вероятности развития травматических осложнений. При использовании низкоэнергетичных импульсов камень проходит все фазы мелкодисперсного разрушения кристаллической решетки камня. При технологически правильном проведении сеанса ДЛТ количество крупных фрагментов (3–4 мм) должно составлять не более 6–8% от общей массы камня.

Рентгеновское обеспечение

Подавляющее большинство фирм используют прием наведения с размещением приемника (УРИ) на С-дуге с оппозитно размещенным на этой же дуге излучателем.

Поскольку практически все фирмы, как правило, применяют приемники (УРИ) известных фирм (Сименс, Томсон, Тошиба, Хоффман и др.), качество изображения у которых достаточно высоко (разрешение около 1,3–1,5 пар линий/мм), а реальная контрастность составляет около 2%. Отметим, что в отличие от целей, ставящихся для диагностического рентгеновского оборудования, эти параметры для поиска и наведения в литотрипсии (особенно контрастность) являются основными.

Питание рентгеновского оборудования и излучатели. В настоящее время большинство питающего рентгеновского оборудования литотрипторов является среднечастотным (около 20 кГц).

Здесь необходимо провести четкое разграничение питающих рентгеновских генераторов на трехфазные (45–80 кВт) и однофазные (3–6 кВт).

Излучатели. В качестве излучателя рентгена используют как рентгеновские излучатели с дистанционным высоковольтным питанием (РИДы), так и моноблоки (рентгеновские излучатели со встроенным высоковольтным питанием). Это разделение не столь важно, как размеры излучающего фокуса в излучателе. Для рентгеноскопии существует следующее правило: чем меньше размер излучающего фокуса, тем лучше качество изображения, особенно когда речь идет о тучных пациентах.

Ультразвуковое наведение

Для этой цели используются различные эхотомоскопы, как правило, ведущих зарубежных фирм с разрешением не хуже 2–3 мм. В большинстве аппаратов УЗ-датчик относительно продольной оси распространения ударно-волнового пучка расположен наклонно, и его ось проходит через терапевтический фокус (Дорнье, Сименс, Ричард Вольф, а также израильские и китайские литотрипторы). В аппаратах фирмы Шторц ось УЗИ-датчика совмещена с осью излучателя.

Тот или иной прием УЗ-наведения камня в терапевтический фокус имеет свои преимущества, а также недостатки. Наиболее оптимальным является использование внешней руки с возможностью оперативного смещения датчика.

При расположении УЗИ-датчика вдоль оси (внутри генератора) возникают проблемы с защитой датчика от сильного импульсного электромагнитного и ударно-волнового поля генератора и ресурс УЗИ-датчика резко снижается.

При компьютерном способе наведения (после ручного обнаружения камня) иногда возникают неудобства, касающиеся фиксации механической руки УЗИ-датчика, но процесс контроля разрушения облегчен, поскольку компьютер сводит камень с терапевтическим фокусом в случае его выхода из последнего.

Специалисты, использующие при литотрипсии ультразвуковое наведение, должны пройти предварительный цикл первичной подготовки по УЗИ.

Все перечисленные характеристики должны учитываться не только при закупке дорогостоящей техники, поскольку эти параметры позволяют оценить как процесс проведения самой операции, так и результаты проведенного лечения. Вот почему после каждого сеанса и по завершении лечения больного крайне важно составить подробное описание сеанса (сеансов) ДЛТ. Данная информация, согласно рекомендациям Американской и Европейской ассоциации урологов [7], должна стать обязательной. Независимо от модели литотриптора ее следует представлять в следующем виде.

Тип литотриптора, генератора, фокуса.
Тип наведения при ДЛТ (УЗИ, рентген).
Сеанс ДЛТ — длительность сеанса, количество импульсов, их параметры (диапазон КВ, давление в фокусе и т. д.).
Количество сеансов и их характеристики, потребовавшиеся для разрушения одного конкретного камня.
Описание камня (локализация, размер, химический состав, количество).
Неудачи, осложнения после сеанса ДЛТ (интра- и послеоперационные), способ их лечения.
Окончание лечения — камень раздроблен до частиц, способных к спонтанному отхождению (3–5 мм).

Таким образом, дистанционная ударно-волновая литотрипсия является на сегодняшний день наименее травматичным и эффективным методом для удаления мочевых камней, локализующихся в различных отделах мочевыводящих путей. Эффективность лечения зависит от типа литотриптора и варьирует между 63–72% для камней мочеточников и 88–94% для почек, процент дополнительного лечения равен 24%, а повторных сеансов — 27%. Но в подавляющем большинстве случаев результаты ДЛТ зависят в первую очередь от клинического профессионализма уролога. Специалисту, решившему заниматься данной методикой, следует досконально изучить физические свойства сверхвысоких энергий, используемых в литотрипторах. Именно эти знания позволят врачу осуществлять правильный отбор пациентов, оперативно и грамотно применять дистанционную литотрипсию, в зависимости от клинического течения заболевания и с учетом медико-технических характеристик приобретенного литотриптора, особенно если этот метод предполагается применить у детей.

Литература

Servvadio C., Livne P., Winkler H. Extracorporeal shock wave lithotripsy using a new, compact and portable unit. J. Urol. 1988. 139: 685.
Аляев Ю. Г. и др. Осложнения дистанционной ударно-волновой литотрипсии (ДУВЛ). М., 2001. С. 144.
Дзеранов Н. К. Дистанционная ударно-волновая литотрипсия в лечении мочекаменной болезни: Дис. . д-ра мед. наук. М., 1994. С. 408.
Бешлиев Д. А. Опасности, ошибки, осложнения дистанционной литотрипсии, их лечение и профилактика: Дис. . д-ра мед. наук. М., 2003. С. 356.
Zeman R. K., Davros W. S. Cavitation effects during lithotripsy. Radiology 1990, 177: 163.
Miller D. C. A review of the ultrasonic effects of microsonation gasbody activation and relation cavitation-like phenomena Ultrasound Med. Biol. 1987, 13: 443.
Tiselius H.-G. Ackermann D., Flken P., Buck C., Conort P., Gallucci M. Guideline of kidney stones J. Urol, 2000.

Н. К. Дзеранов, доктор медицинских наук, профессор, академик МАИ
В. Н. Захаров, кандидат технических наук
К. А. Байбарин, кандидат медицинских наук
РМАПО, Москва

Солнечную энергию можно собирать и использовать разными способами. Один из самых простых и эффективных — зеркальный рефлектор и концентратор. Его не сложно изготовить своими руками.

Рефлектор отражает солнечные лучи и концентрирует их на ёмкости с водой. Та нагревается и вскипает, выдавая струю пара. Конструкция устройства довольно проста, главное — чтобы зеркала автоматически поворачивались на нужный угол и следили за Солнцем.

Полученный пар направляем, например, в духовой шкаф для приготовления пищи, по трубам на обогрева дома, в турбину для генерации электроэнергии, в двигатель, холодильник и т.д. На самом деле, если посмотреть на какой-нибудь производственный процесс, то почти любую его часть можно перевести на пар.

Самодельный парогенератор Solar-OSE на линейных зеркалах с управлением от платы Arduino стал одним из самых интересных экспонатов на французской конференции мейкеров POC21, посвящённой самодельным экологическим проектам.

Недавно авторы выложили в открытый доступ под лицензией Creative Commons инструкцию по сборке устройства. Такой компактный прибор на 1 кВт отлично подходит для малого бизнеса, особенно в сельской местности. Если объединить несколько модулей, то мощность повышается в несколько раз.

По оценке мейкеров, стоимость всех деталей парогенератора составит примерно $2000, но есть разные варианты экономии.

Примерное время сборки: 150 часов. Одна неделя, три человека.

В инструкции приводится полный список и размеры всех материалов, а также необходимые для работы инструменты.

Итаааак.
Шаг - 1.
покупаете на строительном рынке зеркальный реечный потолок! Рейки бывают по 3 и по 4 метра. Я покупала 3-метровую. Ширина рейки около 16 см. Стоимость около 300р. Рейки изготовлены из аллюминия зеркального 0.3мм толщиной, покрыты защитной пленкой от царапин.

Шаг - 2.
подготавливаете инструменты, из инструментов потребуются: большой канцелярский нож выдвижной, длинная и желательно толстая линейка, ровная твердая поверхнаость, ручка или карандаш заточенный.

Шаг - 3.
Нарезаете рейку на необходимую длину отражателя. Например на Т5 39 ватт нужно нарезать рейку на куски по 84 см. Режете по линейке, предварительно разогнув профили сцепления (они будут по бокам рейки с каждой из сторон), просто сделайте глубокий надрез (не насквозь) на рейке и методом сгибания/разгибания нужный кусок отвалится.

Шаг - 4.
Срезаете с каждого куска рейки профили сцепления, срезать надо так же, как в третьем шаге описано, только длина надреза будет бОльшей, материал из под линейки может "поехать", поэтому фиксируйте чем нибудь. иначе рез кривой выйдет.

Шаг - 5.
На получившемся плоском куске зеркального аллюминия делаете разметки через каждые 5мм, разметки с каждого короткого конца надо делать, потом по линейке соедините эти разметки, проведя карандашом или ручкой. Делать разметку надо со стороны противоположной зеркальной (там где нет пленки защитной).

Шаг - 6.
Зафиксируйте алюминий на поверхности (на которой работаете, чтобы не поехал из под линейки при резе), приложите линейку к одной из разметок (надо точно прикладывать) и тоже зафиксируйте. Потом сделайте надрез (НЕ такой глубокий, как в в третьем шаге), потом повторие этот шаг с остальными разметками.

Шаг - 7.
Руками, аккуратно, сгибаете получившуюся деталь так, чтобы пленка защитная оказалась на вогнутой стороне, а надрезы на выпуклой. По надрезам металл гнется легко и хорошо. Придайте отражателю необходимую форму.

Вот результат работы:

Просто согнуть по дуге будет очень сложно и получается весьма криво (пробовала), разметка по 5мм практически не меняет дугу отражателя, но придает необходимую жесткость и очень помогает гнуть.
Клипсы еще не придумала как делать.

Ребята, КРАН. кто может визуально, (схему с расчетом), как нам , обывателям, сделать отражатель(для Т5 ламп) своими руками, на каком растоянии крепится лампа, словом детальненько все набрасать. Мы вам будем все благодарны. Можно даже изобразить для тех у кого рук нет-попроще(типа разрезанной трубы). а для рукасто-головастых посложней. Спасибо.

Да появились новые вопросы, я правильно понимаю, согласно расчетам КРАНА парабола не есть лучший вариант для отражателя, например цилиндрический будет эффективнее чем та же парабола, а в изготовлении в разы проще, или я что то недопонимаю?И еще появилось противоречие, часть утверждают что лампу нужно располагать в фокусе, по Вашим подсчетам этого делать нельзя, точнее нежелательно?и еще один момент, эллипс это та же парабола не так ли?или резать нет поперек а вдоль?

Изменено 30.5.10 автор авиатехник

Параболу изобразила
если пригодится вам.

Изменено 30.5.10 автор argan13

Люди, пожалуйста не путайте ничего. Отраженные от параболического отражателя лучи, строго параллельны друг другу и оси параболы - это значит, что она отражает не во все стороны, а четко вниз по всей своей поверхности - это не значит, что она отражает больше света, чем какой либо другой отражатель, просто суть в том, как именно она это делает.

Для каждой конкретной цели следует выбирать более подходящий вариант. Может требуется отразить максимум света от лампы, может требуется чтобы в глаза не светил подвесной светильник (как в моем случае было), у кого-то потребуется рассеивание, кому-то нужно будет экономить пространство, у всех требования разные, поэтому универсального отражателя наверное нет, надо подбирать синдивидуально.

Я думаю, что большинству всетаки нужен отражатель, который помогает максимально использовать силу света ламп, а там под прямым они углом к воде или еще как-то-это уже на втором месте.

не спорю, у большинства все таки крышки, а не подвесы, где расстояние от воды до ламп небольшое, где параллельность лучей не имеет значения и межламповое расстояние позволяет максимально использовать мощьность самих ламп, главное наиболее эффективный вариант отражателя подобрать, руководствуясь исходными данными.

Эллипс это эллипс. Если отражатель не очень глубокий (ширина больше высоты в 2 и более раза), то дуги эллипса, параболы, окружности не сильно отличаются по форме и фокус будет на половине радиуса кривизны в вершине. Под фокусом здесь имеется ввиду точка, при расположении в которую центра лампы, отражатель будет давать примерно параллельные лучи.
Так для отражателя из цилиндрической трубы диаметром 10 см, фокус будет на расстоянии 2,5 см от вершины. Скорее всего такого расчета в расположении лампы в отражателе вполне достаточно.

Для любителей проверять все экспериментально несложно сделать простой недорогой люксметр, позволяющий оценивать эффективности разных отражателей и ламп. Для этого покупается китайский фонарик на солнечной батарейке (цена от 80руб) и китайский цифровой тестер (цена от 80руб) , например как на фото. От фонаря используется только сама солнечная батарея, тестером измеряется на ней напряжение, пропорциональное освещенности.
Откалибровать можно по лампе накаливания мощностью 150-200Вт в относительных единицах освещенности.

Так-то оно так. да только нет под рукой такого разнообразия отражателей. Вот и просим людей, у которых есть компьтерные(или еще какие)программы так сказать виртуально расчитать и примерно набрасать на бумаге какие отражатели , на их взгляд, наиболее интересны для изготовления своими силами, и конечно в каком точно месте(относительно отражателя)крепится лама, например ходовая Т5.

Нарисуйте себе подобную картинку и все станет ясно. Углы-то на глаз сможете подобрать в зависимости от расстояния? А делается такой рефлектор из зеркальной рейки, как ТС написала.

Изменено 31.5.10 автор accki

Прошу прощения что давно не писал. Программу моделирующую освещение проапгрейдил и теперь она моделирует коэффициенты отражения и диффузное рассеивание (на лампе).

В общем ситуация такая - расчёты любые сделать можно, но есть нюансы.

Во-первых: критерий оптимальности. Грубо говоря, что должно быть максимально: освещённость на участке дна прямо под отражателем или освещенность дна вообще? От этого зависит какой отражатель надо брать.

Во-вторых: количество ламп, их положение, размеры аквариума, расстояние от ламп до воды, глубина воды - это тоже важно. В принципе, для самого лучшего эффекта и отражатели должны быть разными.

В-третьих: в реальных условиях (то есть когда: отражатель не 100% отражает а 95%, от поверхности воды отражается 5%, от вертикальных стенок аквариума отражается только 90% скользящих лучей - это так называемое полное внутреннее отражение при переходе из среды с бОльшим коэффициентом преломления в среду с меньшим, от самой лампы отражается 80%) получается что параболический отражатель в моей тестовой модели аквариума направляет на дно 79% излучения лампы, а цилиндрический-эллиптический-эвольвентный "аж" 81%-85%-87% соответственно.

Итак, рассмотрим все пункты по порядку:
1) параболический отражатель максимально хорошо собирает излучение лампы на участок дна находящийся прямо под ним - 32%. Это почти в 1.65 раза больше чем следующий за ним в списке "призёров".
2) маловероятно что кто-то будет заморачиваться изготовлением разных отражателей для каждой лампы - отражатели скорее всего будут одинаковыми.
3) цифры 81%-85%-87% (цилиндрический-эллиптический-эвольвентный) получены для лампы находящейся ровно посередине аквариума. Если лампу с отражателем смещать к боковой стенке, то эффективность уменьшается. И это ещё я не учитываю зависимость коэффициента отражения от поверхности воды взависимости от угла (чем более скользящий угол тем больше от воды отражается и соответственно теряется).

К чему я это всё? А вот к чему: в реальной ситуации разрыв между параболическим отражателем и эвольвентным уже не так велик как показалось изначально. Да, в эвольвентном отражённые лучи всегда проходят МИМО лампы, но в реальной системе (аквариуме) и лампа не абсолютно чёрная (что на лампу попало, практически то от неё и отразилось обратно) и отражатели не 100% отражают - в общем из-за этих неидеальностей эвольвентный даёт интегральную засветку дна лишь в 1.1 раза больше параболического. А так как параболический имеет одно очевидное преимущество (лучше всех фокусирует свет лампы на дно прямо под ним), то:

по всем рассчётам выходит и я рекомендую использовать именно ПАРАБОЛИЧЕСКИЕ ОТРАЖАТЕЛИ одинаковые на все лампы.

Теперь о деталях.

Самое большое заблуждение : чтобы параболический отражатель давал параллельный пучок лампу надо расположить в фокусе параболы. Это НЕ ТАК! Лампу нулевого диаметра действительно надо располагать именно там. А реальную лампу надо из параболы выдвинуть так чтобы фокус параболы находился на её поверхности.

Как рассчитать оптимальный параболический отражатель:
уравнение параболы будем использовать такое: y = k * x^2
вода в этом случае находится как бы сверху, просто так уравнение параболы пишется в привычной форме
центр лампы радиуса r должен быть в точке с координатами X=0, Y = 0.25 / k + r
Допустим вы хотите поставить 4 лампы на ваш аквариум шириной Q, тогда каждый отражатель может быть НЕ БОЛЕЕ Q/4 = T, T=2*w. Здесь и далее w - это желаемая ПОЛУширина отражателя для одной лампы.
Координата верхней точки лампы (у нас верхней, а при установке в аквариум - нижней) такая: X=0, Y=0.25 / k + 2 * r = 0.25 / k + d, где d = 2 * r - диаметр лампы
Допустим вы можете опустить края отражателя чуть ближе к воде чем лампа, тогда координаты краёв отражателя будут такие : X=+-w, Y = 0.25 / k + 2 * r + h - то есть на h миллиметров ближе к воде. Сразу говорю, брать h меньше нуля нет смысла и даже вредно.
Итак, заданы все параметры: диаметр-радиус лампы, полуширина отражателя, и h (типа насколько отражатель "свешивается" относительно лампы), спрашивается а как же собственно рассчитать параметр параболы k ? А вот так:
k = (d + h + sqrt((d + h)^2 + w^2)) / (2 * w^2)

PS. приаттачил картинки на которых показано как отражает парабола при нахождении лампы в фокусе и со смещением (как я описывал)

Звездное небо всегда тянуло исследователей, наверное каждый хоть раз в жизни мечтал открыть какую-нибудь звезду или созвездие и назвать его в честь близкого ему человека. Представляю вашему вниманию небольшое руководство, которое состоит из двух частей в которых приводятся подробное описание, как сделать с нуля своими руками деревянный телескоп. В этой части будет показано, как вы можете изготовить ключевой элемент телескопа: первичное зеркало.

Хорошее зеркало поможет вам рассмотреть различные детали Луны, планет солнечной системы и других объектов далёкого космоса в то время, как зеркало плохого качества даст вам только расплывчатые очертания предметов.

Зеркала телескопа требуют чрезвычайной точной поверхности. В большинстве случаев отменное качество зеркал достигается путём ручной полировки, а не машинной полировки. Это одна из причин, почему некоторые люди предпочитают изготавливать собственные зеркала, а не покупать дешёвые промышленные образцы. Вторая причина –вы приобретёте необходимые знания по производству высококачественных оптических приборов, а как известно знания за плечами не носить.

Шаг 1: Материалы

Стакан-заготовка изготовлена из материала с низким коэффициентом расширения (пирекс, боросиликатное стекло, Дюран 50, Церодур, и т.д.);
Карбид кремния различной зернистости (60, 80, 120, 220, 320 единиц);
Оксид алюминия (25, 15, 9 и 5 мкм);
Оксид церия;
Смола;
Точильный камень;
Водонепроницаемая штукатурка (зубной гипс);
Керамическая плитка;
Эпоксидный клей.

Шаг 2: Подготовка заготовки

Начнём с обработки кромок стекла, чтобы ограничить риск сколов. Точильный камень является прекрасным инструментом для выполнения данной операции. Не забывайте о средствах индивидуальной защиты органов дыхания и помните о том, что стекло и камень следует смачивать водой (так как стеклянная пыль очень плохо влияет на легкие).

Шаг 3:

Эта приспособа будет использоваться для создания вогнутой поверхности на стеклянной заготовке.

Накроем стекло полиэтиленовой пленкой. Сделаем картонный цилиндр вокруг заготовки и зальём гипс внутрь. Дадим ему высохнуть, после чего снимем картон. Осторожно отделите стекло и обработайте заусенцы на краях.

Шаг 4: Покрытие из керамической плитки

Нам нужна твёрдая поверхность, для того чтобы отшлифовать стекло. Вот почему выпуклость заготовки нужно покрыть керамической плиткой.

Приклеим плитку на гипсовую основу эпоксидной смолой.

Обратите внимание, что следует избегать размещения плитки или отверстий в центре. Вместо этого, немного сместите плитку, чтобы избежать какого-либо центрального дефекта на зеркальной поверхности.

Шаг 5: Начинаем шлифовку

Положим немного влажного песка на поверхность плитки и начнём тереть стекло по ней.

После нескольких проходов, повернём зеркало и продолжим шлифовку в другом направлении. Это обеспечивает хорошую обработку, со всех ракурсов и предотвратит ошибки.

Шаг 6:

Продолжаем шлифовать, пока не получим желаемый изгиб. Чтобы оценить кривизну, необходимо использовать калькулятор из набора измерений Sagitta.

Если вы хотите построить телескоп для наблюдения за планетами, вам понадобится больше фокусное соотношение (F / 8 или выше).

С другой стороны, если вы хотите созерцать просторы галактики и звёздные туманности, вам понадобится небольшое фокусное соотношение (F / 4, например).

Фокусное соотношение F / 4,75. Sagitta моего 20 см зеркала 0,254 см.

Шаг 7: Сглаживаем поверхность

После того, как будет достигнута необходимая кривизна, нужно сгладить поверхность, при этом сохранив ту же кривизну.

Отметьте маркером крупные изъяны и продолжайте шлифовать до полного их удаления. Это будет визуальным подтверждением того, что вы можете переключиться на более мелкий абразив.

Шаг 8:

Нам нужно изготовить еще один инструмент для данной операции. Вы можете сделать такую приспособу из гипса или толстой фанеры. Она будет покрыта мягким материалом – смолой.

Смола хвойных деревьев – очень липкая и трудно отчищается.

Сделайте еще один цилиндр вокруг основания приспособы. Растопите большое количество смолы и залейте её в цилиндр. Дайте смоле остыть и снимите картонный кожух. После этого начнём формировать поверхность, необходимо придать ей небольшую выпуклость. Созданные каналы также помогут вам при обработке стекла.

Шаг 9: Полируем

Положите немного влажного порошка церия на смолу и начинайте тереть о нём зеркалом. Церий будет проникать в поверхность смолы. Используйте мыльную смазку, если нужно.

Шаг 10: Изготовляем Фуко тестер

Фуко тестер – инструмент предназначен для анализа поверхности параболических зеркал. Он имеет источник света, который светит на зеркало. Когда свет возвращается, то фокусируется в другом районе (если он пришел от края или центра зеркала).

Тестер использует этот принцип, чтобы вы визуально могли увидеть ошибки в диапазоне от 1 миллионной см. Добавив экран Ronchi к тестеру вы сэкономите время, потому что будете получать представление о поверхности без каких-либо измерений.

Для того, чтобы сделать жизнь проще, сделайте стенд для зеркала. Винт в задней части позволяет регулировать угол наклона.

Шаг 11: Изготавливаем параболоид

После стадии доводки у нас должно получиться полностью полированное зеркало с красивой сферической поверхностью. Тем не менее, сфера не подходит для астрономических целей. Мы должны получить параболоид.

Разница между сферой и параболоидом мала (порядка 1 микрона). Для достижения этой разницы будем использовать тестер Фуко. Так как мы знаем, как должно выглядеть отражение, мы будем делать специальную доводку оксидом церия, пока отражение на зеркале не совпадет с теоретическим.

Шаг 12: Контроль поверхности с помощью тестера Фуко

Так выглядит отражение в Фуко тестере, что снабжён сеткой Рончи.

В зависимости от случая (сетка разрезает свет перед радиусом кривизны или после), можно интерпретировать линии и вывести форму поверхности.

Шаг 13: Завершаем зеркало

После того, как поверхность достигнет определённых критериев, можете считать зеркало законченным.

Маска Couder используется для измерений с тестером Фуко.

Шаг 14: Алюминирование

Необязательное дополнение – покрытие из SiO2 поможет защитить металл от любого источника окисления.

Можно добавить отпечаток центра – это помогает при коллимации и не влияет на качество зеркала, так как центр не участвует в формировании изображения, что вы будите видеть в окуляре.

Читайте также: