Самодельный спектрометр.

[dimetrius dimetrius Житель]

Набрёл в интернете вот такую картинку и задумал сделать свой приборчик, но не для жидкостей, а для света.

Такие вопросы:
1. Нужен-ли колиматор на входе или достаточно регулируемого светового ножа?
2. Какой светоприёмник можно использовать, нужен с наибольшей спектрочувствительностью. Имеются фотоэлементы от уличных светильников, сгодятся-ли?
3. Нужен-ли колиматор на выходе, перед светоприёмником, что предпочтительнее - слабый свет на большой площади или сконцентрированая точка?

[alwspb alwspb Житель]

Как-то слишком много сложностей для просто так побаловаться...
На лампе накаливания будешь делать? Как планируешь бороться с нестабильностью потока света? Двухлучевую схему придется мастерить.
А на вопросы твои не отвечу, ибо нужны знания по электронике, которых у меня нет...

[dimetrius dimetrius Житель]

Перечитал все мнения откликнувшихся энтузиастов :hi_hi_hi: и пришел к мнению - опять мне быть первооткрывателем. :-(
С третьим пунктом разобрался, солнечная батарея лучше работает с рассеяным светом по всей площади чем с концентрированной точкой, похоже прийдётся наоборот - ставить рассеивающюю линзу.
Второй пункт, солнечная батарея от старого ПДУ много эффективнее при искуственом свете чем от уличного фонарика. Надо попробовать от калькулятора.
С первым пунктом прийдётся подождать до получения призмы.

Такой вопрос, кто знает, в видеомагнитофонах используютя фотодиоды или фоторезисторы (на датчик касетоприёмника)?

Нет, Саш, ты не понял, мне для замера спектра нужно, то есть мерять как раз буду лампочки, светодиодики и тд. Калибровать буду по брендовым лампам с известным спектром.

Добавлено спустя 2 минуты:

слишком много сложностей для просто так побаловаться

Жутко интерсно, как оно работает и на столько ли это сложно сделать. :hi_hi_hi:

[alwspb alwspb Житель]

Раз не будет кюветы с пробой, то это спектрометр, а не спектрофотометр. Был бы ты рядом, подарил бы тебе хороший фотодиод от ломаного китайского спектрофотометра.
Ну ты все равно по итогам расскажи, если получится.

[dimetrius dimetrius Житель]

хороший фотодиод от ломаного китайского спектрофотометра

Было бы идеально, но увы. :ny_tik: :dr_ink:

О всех результатах буду отчитываться.

спектрометр, а не спектрофотометр.

Корректирую заголовок. :smu:sche_nie:

[dimetrius dimetrius Житель]

Появилась очередная безумная идея :ps_ih:
Если вместо призмы использовать трёхгранную кювету, то:
1. При наполнении её дистилированной водой - будет работать как спектрометр.
2. При наполнении её исследуемым раствором - как фотоколлориметр, с возможностью исследования во всём видимом спектре.

А если вместо монохроматора поставить экран - спектроскоп.
Получается универсальный прибор 3 в 1. :ya_hoo_oo: :smu:sche_nie: :mi_ga_et:

[alwspb alwspb Житель]

2. При наполнении её исследуемым раствором - как фотоколлориметр, с возможностью исследования во всём видимом спектре.

Это не будет работать. Я понял идею. В принципе, даже спектральная селекция некая есть. Только слишком капризная схема и неоднозначный результат. При том, что в техническом плане реализация сложнее классики со стандартной кюветой.

[dimetrius dimetrius Житель]

Только слишком капризная схема и неоднозначный результат.

Почему? Ведь и в вашем и в нашем варианте замеряется поглощённый свет определённого спектра, а дифракция света будет по любому, с любым наполнителем, будет меняться только проходимость тех или других частей спектра.

При том, что в техническом плане реализация сложнее классики со стандартной кюветой.

Ну не намного и сложнее. :-):

[alwspb alwspb Житель]

Для понимания процессов упростим схему. Пусть на призму попадает свет, состоящий из 3 компонентов - красный, зеленый и синий. Вот как это будет выглядеть:

Цветные компоненты разделяются прямо на входе в призму. Каждая из компонент будет ослабляться по-разному. На выходе нам надо зарегистрировать, насколько ослабла каждая из компонент. Тогда мы сможем построить спектр.
Сложности:
1) путь каждой из компонент внутри призмы различен по длине. А закон Бугера-Ламберта-Бера гласит, что концентрация вещества пропорциональна оптическому пути. Значит, надо вводить поправку для каждой из длин волн, учитывающую это различие оптического пути.
2) нужно сравнивать с исходным спектром источника света. Здесь он нигде не фиксируется, знаит надо хранить его в памяти. Значит очень высоки требования к стабильности источника света, как по интенсивности, так и по спектральному составу излучения
3) треугольная призма-кювета должна быть идеальной по чистоте внутри и снаружи. Собственно, любая кювета должна быть чистой. Но классическую кювету легче вынуть и помыть.
4) очень высоки требования по точности установки призмы-кюветы. Выше, чем у классической кюветы.

[dimetrius dimetrius Житель]

Вот как это будет выглядеть:

На это я и ориентировался. :a_g_a:

надо вводить поправку для каждой из длин волн, учитывающую это различие оптического пути.

Один раз замерить/просчитать для каждой длины.

Значит очень высоки требования к стабильности источника света, как по интенсивности, так и по спектральному составу излучения

:a_g_a: , но ничего не мешает сделать контрольный замер с призмой (дистилятом) перед проведением замера концентрации.

Здесь он нигде не фиксируется, знаит надо хранить его в памяти.

Ну в ваших вариантах такая-же проблема присутствует. :mi_ga_et:

классическую кювету легче вынуть и помыть

Неоспоримый факт. :a_g_a:

требования по точности установки призмы-кюветы.

Фиксированое посадочное место и стабильная в радиальном отношении ось поворота кюветы/призмы или светоприёмника. Не думаю что ошибка установки в доли миллиметра даст критическую погрешность, а лабораторной точности нам дома не добиться по любому.

[alwspb alwspb Житель]

Регистрацию лучше делать при помощи фотодиодной линейки.
А коррекцию на нестабильность источника света делать при помощи светоделительной пластины до призмы и дополнительного фотодиода.

[dimetrius dimetrius Житель]

фотодиодной линейки.

Это надо ещё где то взять, такое чудо. :-):

А коррекцию на нестабильность источника света

Пожалуй я остановлюсь просто на спектрометре :smu:sche_nie: , а потом посмотрим.
Получил долгожданную призму :ya_hoo_oo: , китайского производства с канадским гражданством и транзитом через америку и голландию. :hi_hi_hi:
Можно приступать к экспериментам. :-):

[dimetrius dimetrius Житель]

Так, пучёк света получается довольно плотный, в качестве светоприёмника буду использовать фотодиоды от видика, у них светоприёмное окно 1,5мм. Даже с использованием фотодиодов агрегат получится довольно габаритным. :-(

[alwspb alwspb Житель]

покажи хоть фото агрегата :)

PS А где это призму заказывал? Интересно.

[dimetrius dimetrius Житель]

хоть фото агрегата

Так его ещё нету, пока развлекался на полу и белой стенке тумбы, проверял фокусы имеющихся линз.

призму заказывал

...

[dimetrius dimetrius Житель]

Предположительная схема исполнения, пояснения нужны? :smu:sche_nie:

[alwspb alwspb Житель]

а вращение последнего блока (линза с детектором) обеспечит детектирование разных длин волн? Или там, может, в детектор всегда будет попадать свет одной и той же длины волны?

[dimetrius dimetrius Житель]

Эксперименты показали что обеспечит, и с намного меньшим шагом замера чем при использовании щелевой шторки. К тому-же великолепно экономится место, чем при той схеме что в начале темы.
Вот только интересно, столько уже инфы перелопатил, но такой схемы монохроматора ни где не встречал, везде используется поворотная составная призма или шторка. Похоже это моё очередное ноу хау. :hi_hi_hi:

[alwspb alwspb Житель]

Поворотный объектив обеспечит дополнительные потери света на отражении. Причем, разные потери на разных длинах волн. Ну, то есть, будет просто дополнительное изменение аппаратной функции. просто надо это учитывать.

Добавлено спустя 1 минуту 9 секунд:
Кстати, такая схема монохроматора, я извиняюсь, конечно, но уже каменный век :) Сейчас делают на дифракционных решетках.

[dimetrius dimetrius Житель]

Сейчас делают на дифракционных решетках

Ты предлагаеш сделать звездолёт в домашних условиях? :-)

просто надо это учитывать

Потери будут, несомненно, и коррекция нужна будет. Это только предварительная схема. Да, я сделал ошибку в рисунке, детектор будет неподвижен, вне поворотного модуля. :smu:sche_nie: