Spectrometer

Ledlover, op de IVO MAVO waar ik zat was natuurkunde puur theorie. Wij hebben nooit proefjes gezien of gedaan. Waarschijnlijk ook lastig omdat bij individueel onderwijs te doen. Iedereen heeft een ander tempo. Maar ik klaag niet, ik had een 9 voor natuurkunde op mijn diploma en was in december al klaar met alle stof. Daar heb ik voor mezelf leren studeren en zo uiteindelijk toch nog MBO en daarna HBO kunnen doen. Helaas alleen geen technische richting maar dat heb ik inmiddels via zelfstudie wel goed-gemaakt en werk nu uiteindelijk toch in de electronica :-)

Ik bestel dat bouwpakket. Daar zit een 1000/mm tralie bij en een schaalverdeling. Ze verkopen die tralies ook los dus die bestel ik ook. Dan ga ik eens kijken of ik een keer tegen zo'n (evt gebruikte) analoge/mechanische hoekmeter versie aanloop zodat ik toch met die fotocell en fotonmultiplier aan de gang kan.

Ik heb al vaker met dit soort dingen gespeeld maar daar kon je niet echt mee meten. En zoals de meeste wel weten ben ik nogal verslaafd aan meten en meetapparatuur. :+

Harm, goede opmerking, ik wil mijn dure DLSR en ogen niet in gevaar brengen. Ik kijk nooit direct in leds anders dan bv de 1mA indicator ledjes op een apparaat. Ik heb een rode laser als referentie en wilde ook in het UV bereik meten. Heb al UV A, B, en C leds hiervoor liggen)

Die duitse site is gaaf. Een prisma geeft dus zo'n smal beeld. Dan is een tralie waarschijnlijk makkelijker. Dat bouwpakket is een mooie basis. Zelfbouw met webcam en theremino lijkt me toch ook wel leuk. Beetje moderne webcam heeft volgens mij best een hoge resolutie.

Maar zo'n "hoekmeter" is toch wel mooi speelgoed en de enige manier om met die fotocell en fotonmultiplier te werken.

[Bericht gewijzigd door fred101 op (13%)]

Ok, dat geeft wat meer richting. Wat ik zelf heb gedaan is een stappenmotor gemaakt op een oude monochromator om zo een optisch spectrum te kunnen scannen:
Om deze ene keer mijn eigen site te linken, met excuses: http://www.aartsite.nl/2021/11/29/monochromator-als-spectrometer/

Een PMT is flink gevoeliger dan een fotocel, maar dat is enkel nuttig als er weinig licht is. Het contrast is bij mij veel meer de beperking. Recent heb ik een van de spiegels vervangen, dat scheelde wel aanzienlijk. Ik denk dat iemand er een dikke laser in geprikt had, de eerste was praktisch mat.
Vast niet zo mooi als professioneel, maar er valt goed mee te meten.
Ik heb ook nog een Hammamatsu C12880 liggen. Werkt ook prima, weinig resolutie, best gevoelig. Nog niet aan toe gekomen om het op de telescoop te maken..

De voordelen van tralies en prisma's kent het internet wel. Praktisch zie je in moderne apparatuur vooral tralies, in mijn beleving vooral omdat ze goedkoper en met een eenvoudig mechanisme en compactie, lichtsterke spiegel optica lineair in te stellen / gebruiken zijn.
Een prisma vereist lenzen optica, en omdat de lenzen zelf ook dispersie hebben vermoedelijk ook een focus, en moet gekalibreerd worden.

Monochromatoren worden wel eens aangeboden, zo had Baco er vorig jaar (?) één achterin de winkel staan. Ook zitten ze in lab analyse apparatuur zoals fotospectrometers, hoewel ik verwacht dat die voor die toepassing geen heel hoge resolutie halen.
Dat zijn wel spullen die vaker in het wild voorkomen, ook wel in "antieke" vorm. Houd bijvoorbeeld Labstuff en Marktplaats in de gaten.

En blijf vooral altijd leren en genieten! :)

Op 11 november 2023 08:28:46 schreef fred101:
Ledlover, op de IVO MAVO waar ik zat was natuurkunde puur theorie. Wij hebben nooit proefjes gezien of gedaan. Waarschijnlijk ook lastig omdat bij individueel onderwijs te doen. Iedereen heeft een ander tempo. Maar ik klaag niet, ik had een 9 voor natuurkunde op mijn diploma en was in december al klaar met alle stof. Daar heb ik voor mezelf leren studeren en zo uiteindelijk toch nog MBO en daarna HBO kunnen doen. Helaas alleen geen technische richting maar dat heb ik inmiddels via zelfstudie wel goed-gemaakt en werk nu uiteindelijk toch in de electronica :-)

Bij ons is het altijd een beetje touwtrekken tussen wat van hogerhand wordt voorgeschreven in het examenprogramma (dus theoretisch die er ingestampt móet zijn), en waar we dan nog tijd voor hebben daarnaast (praktische vaardigheden die dus niet door de staat vereist worden, maar niet minder belangrijk zijn naar mijn mening...)
Maar ieder jaar komt het bekijken van de spectra van lampen (gloeilamp VS spaarlamp en ledlamp, natriumlamp, keukenzout in een gasvlam waarbij de natrium-ionen het natrium-licht absorberen, heliumlamp, ontbrekende heliumlijnen in het zonlicht door absorbtie binnenin de zon enzovoorts) weer terug.
Ik weet niet of bij iedereen het kwartje écht valt dat je op die manier kan bepalen welke gassen een ster bevat, maar puur de leerlingen even laten ooh'en en ah'en doet al veel voor de interesse bij die met aanleg :)
En voor de mensen die niet verder gaan met natuurkunde, is het een welkome onderbreking van de sommen.

Op 11 november 2023 08:28:46 schreef fred101:
Zelfbouw met webcam en theremino lijkt me toch ook wel leuk. Beetje moderne webcam heeft volgens mij best een hoge resolutie.

Valt tegen. Toen ik in corona-tijd dansles per videoverbinding moest gaan volgen en géén webcam had behalve het gare, ingebouwde geval in m'n laptop, ging ik wat rondzoeken. De resoluties hielden niet over en Full-HD was echt een uitzondering. Dat is het, gok ik, nog steeds: je hebt namelijk niet zoveel aan die resolutie omdat de meeste telewerk-programma's dat toch niet doorgeven (720p en hoogstens 1440p is vaak het maximum)

Met een gemiddelde fotocamera van na 2010 of later haal je een veel hogere resolutie en heb je, afhankelijk van de gebruikte camera, ook een veel grotere sensor tot je beschikking.

@fred101: Misschien is een AOM (acousto optical modulator) iets voor je. Je kan deze gebruiken als een dynamisch brekingsrooster. Die dingen kosten wel een paar honderd euro, maar dan heb je ook wat ;)

Werking:

Gedachte experiment: neem een glazen staaf en geef er een tik met een hamer op in de lengte richting (yep, ik weet het, maar het is een gedachte experiment) en er zal een schokgolf door de staaf lopen.

Als je nu snel en gelijkmatig tikt krijg je een staande golf.

Door herhaaldelijk een patroon te tikken krijg je een gemoduleerde schokgolf waarbij sommige delen van de staaf een compressie krijgen, andere delen minder. Daardoor verandert plaatselijk de dichtheid van het glas en daardoor plaatselijk de brekings index en zal de staaf werken als een brekingsrooster (diffraction grating)

Dit principe bestaat al heeeel lang en werd gebruikt in de jaren van de mechanische televisie oa Scophony.

Hierbij een zipje met een uitleg en voorbeelden van zo'n systeem door de bedenker van het Scophony systeem. In dit geval geen hamer maar een piezo element en geen glas maar een kamertje gevuld met vloeistof.

Have fun
eSe

Weardguy, ik heb wel een DSLR (Nikon D300s met een leuke collectie lenzen) maar dan kan ik geen gebruik maken van die theremino software en moet ik pixels gaan tellen op een foto.

Ondertussen weet ik dat een prisma beter is bij zwak licht maar ze zijn in tegenstelling tot tralies non-lineair en voor bv UV moet het een speciaal soort glas zijn. Ik denk dat dat, samen met de kostprijs, de hoofdreden zijn dat je veel tralie gebaseerde meters ziet.

Ik heb die kit besteld. Samen met wat losse tralies en een prisma. Is een mooie basis om mee te beginnen en als referentie/check tov zelfbouw en handig om LEDs te matchen (zo kwam ik aan die EFI, ik repareerde een soort van mass-spectrometer geval en daar zaten witte en rode leds in. Die witte in de "monster" ruimte was half kapot, door er op te drukken ging hij soms even aan. Maar geen idee hoe belangrijk de kleur was. Toen kreeg ik van de eigenaar die EFI en daarmee kon ik de golflengte meten.

Van ochtend wat zitten spelen met mijn sensors. Die speciale fotocel slaat nog steeds vol uit bij UV A,B en C. Morgen eens met de PM proberen.
Ook de software van die EFI weer gevonden op een backup HD maar hij ziet het apparaat niet. Dat was toen ook zo en na dagen frutten kreeg ik hem min of meer werkend maar ik heb geen idee meer hoe.

Aart, leuke website heb je.

ESE, gaaf idee maar dat gaat me wat te complex worden (Ik zie geen plaatjes als ik die zip lees) Pas een leuk proefje gezien. Als je op de bovenkant van een fles met water slaat, klapt de bodem eruit. Als ik het goed snap doordat de fles sneller verplaatst dan het water, er een soort vacuum ruimte tussen bodem en water ontstaat en dat effect is een soort idee als bij US reinigen (imploderende belletjes). Was een korte demo van "Physics girl" op YT

Als je het bestand unzipt in een folder dan heb je de HTML en een folder met de plaatjes. Zou zo moeten werken als je op het HTML bestand klikt.

En hier vind je een mooie brochure van Scophony.

https://www.modulatedlight.org/Modulated_Light_DX/1938-Scophony.pdf

Groetjes,
eSe

Dit is een AOM, met ingebouwde oscillator en eindtrap.

Ik heb hem ooit werkend gehad in combinatie met een 488 nm Ar laser. Hoeveel ze te verstemmen zijn weet ik niet, maar er is vrij veel HF vermogen en op het oog een vrij hoge Q. Zou lastig kunnen zijn.

Komt vermoedelijk uit een fotozetter of soortgelijk. De hoek van de bundel door het kristal is bepaald kritisch, dat gaat met niet-gecollimeerd licht volgens mij nooit moeilijk worden. [edit] Ik lees nu pas de ZIP van eSe.

Er bestaat ook een polychrome versie; PCAOM. Deze werden vroeger gebruikt bij Ar/Kr RGB lasers om de diverse lijnen snel en zonder dissipatie in de modulator te moduleren voor showwerk e.d.
Daar hoort dan een stuk elektronica bij met meerdere oscillatoren, eindtrappen en aanpassingen.

Dit zit er in, onderin het eigenlijke kristal:

Met het geheel verdwijnen van gas lasers uit lasershows zouden dit soort onderdelen "bedrijfsafval" moeten zijn.

@Aart Mooi ding, ik weer jaloers :)

@fred101 Ik begrijp dat je zulke dingen niet zelf wil maken, het is een beetje gek met al de eigentijdse spullen die soms heel goedkoop zijn.

Misschien heb je een beamer, LCD of DMD, daar kan je ook een dynamische grating mee maken. Natuurlijk niet zo'n hoge reolutie (+/- 10 micrometer per spiegel bij DMD, kleiner bij de HD versies) en ik weet niet wat de lijnen per mm zijn bij een LCD, maar misschien wel werkbaar voor de dingen die je wil doen.

En dan kan je allerlei combinaties proberen door het juiste beeld op het display te zetten. Je testlicht onder een hoek door het LCD of laten schijnen op de DMD en zo naar een scherm of oculair.

Mijn voorkeur gaat uit naar DMD, dat zijn spiegels dus weinig lichtverlies en ook geen polaristatie.

Groetjes,
eSe

Ik heb mijn EF1 aan de gang gekregen, calibratie mislukt nog omdat ik de houder en accessoires in de opslag heb liggen maar het idee is er

Dit is een scan van een blauw+geel vlammetje van een aansteker:

En zo hoort een spectrum van een blauwe vlam er uit te zien volgens het www.

Zit wel in de buurt zo te zien

Dit is toch wel interessant, ik wordt steeds nieuwsgierigger. Mooie plaatjes ook, zeker die van ledlover.

Ik heb ook nog een spectrometer/monochromator staan waar ik nog iets mee moet gaan doen.

Hier zat origineel een linear ccd op van een onbekend type en de driver electronica was ook weg.
Een poging gedaan om een TCD1304 ccd erop te zetten maar dat heeft nog niet tot resultaat geleid.
https://hackaday.io/project/9829-linear-ccd-module
Of dat aan de chinese TCD1304's ligt of iets anders weet ik nog niet.

Die TCD1304 is een mooi IC, ik wist niet dat zo iets bestond. 3648 pixels is ook best bruikbaar. Ik heb thuis nog ergens een werkende handscanner liggen. Eens kijken of daar iets bruikbaars inzit.

Vandaag mijn UV leds geprobeerd te meten maar dat klopt niet. Zowel de A,B als C zitten min of meer op de zelfde golflengte. Ik zie op het oog wel dat ze redelijk verschillen in kleur. (niet er recht ingekeken en op veel minder stroom dan normaal) Nu blijkt de UV vermelding op de EFI te betekenen dat er nu juist een UV filter inzit. |:(

Ik ben er eindelijk achter wat een monochromator nu precies is. Dat is eigenlijk dat ding uit mijn start post. ipv dat je licht ergens door stuurt, het splitst en dan je sensor op en neer stuurt kun je ook de tralie bewegen en dan 1 kleurband door een spleet te laten gaan en die respons meten. De sensor blijft dat stationair.

Voor de geïnteresseerde in jip en janneke uitleg. Je kunt licht door "iets" sturen en dan kijken welke golflengten er door komen en hoeveel verzwakt ze zijn. Die info moet dan geanalyseerd worden naar de elementen zo dat je weet wat er in je "iets" zat en hoeveel. Dat analyseren is het ingewikkelde deel.

Er zijn meerdere manieren. Je kunt licht door een oplossing sturen of door rook/damp. De laatste wordt ook in mass-spectrometrie gebruikt, Het heet ook spectrometrie maar werkt totaal anders (ionisatie en magnetische afbuiging).

Ik experimenteer hier met Spectrophotometry en daar gebruik je licht waarbij je kijkt hoeveel er doorgaat (transmissie) of wat er niet doorgaat (Absorbtie). Mij gaat het om het licht verhaal maar het is leuk om ook wat te experimenteren met Spectrophotometry door niet alleen naar soorten licht te kijken maar om te kijken wat je ziet als je een full-spectrum licht door bv een vloeistof, of zoals eerder in dit topic, een vlam stuurt.

Het wordt ook gebruikt in de astronomie om te zien wat er voor elementen in sterren zitten.

Ben je nog verder gekomen met je experimenten met de spectrometer?

Ook ik heb best interesse in je resultaten. Heb je wat fotos van je testopstelling?

Weet je toevallig ook welke spectometers ook tot in near UV kunnen meten, zeg een 425 nm of zo?

[Bericht gewijzigd door Hoeben op (50%)]

Het bouwpakket staat nog steeds in bestelling, Ik zal volgende week eens mailen want het duurt nu wel heel erg lang.

Ik heb wel al wat met een prisma gespeeld en met een tralie. Is niet makkelijk, om echt te meten heb je toch lenzen nodig. Ik heb wel het nodige maar niet zo'n gaatjes tafel met allerlei hulpstukken waar ze alles mooi mee positioneren want het komt allemaal heel precies v.w.b. de positie van alle delen.

Ik heb ook al de artikelnummers van LEDs die ik mee bestel zodra ik wat voor een reparatie moet bestellen. Dat worden LEDs van UV-A,B,C, IR, rood, geel, groen, blauw en wit Ik moet alleen nog artikel nummers voor de gewone kleuren selecteren want ik wil ze het liefst met datasheet waar de golflengte in staat.

Zulke optische tafels zijn helaas, wat betreft prijs, een beetje buiten het bereik van hobby-, èènmalige of leerprojecten.

Maar met wat simpel materiaal kom je ook een heel eind.

Een paar houten panelen die ik hier had liggen, daar bovenop dunne ijzeren plaatjes gekleefd. En weer daar op zwart papier.

Met de laser verschillende lens/spiegel houders gemaakt voor al het spul dat ik hier had liggen. In de voet van de houders magneetjes (gemolesteerde kastmagneetjes) gekleefd.

Blift allemaal mooi op zijn plaats staan, ook als je tegen de tafel stoot.

Bij het snijden van de houders heb ik ervoor gezorgd dat de lenzen mooi in lijn kunnen staan, allemaal met dezelfde centerhoogte van de voet van de houder.

Ik maak nog een paar foto's van een "tafel" in werking, maar 't zal voor volgend jaar zijn :-)

Groetjes,
eSe

Fred,
heb je al eens gekeken naar de Zeiss MMS serie spectrometers. Werken met een tralie en een lineaire ccd. Volgens mijn herinnering ook nog betaalbaar.
Michael

Op 30 december 2023 20:04:27 schreef eSe:
Ik maak nog een paar foto's van een "tafel" in werking, maar 't zal voor volgend jaar zijn :-)

Ik ben reuze benieuwd naar het eind resultaat. En een filmpje zou nog mooier zijn. :)

Ha fred101,

Draadje genist |:( ik zou nog wel een optische sprectrum analyzer hebben die mag je gebruiken.
Ik gebruikte een CD oppervlak als optische sensor en een buisje als delay line om een frequentie filter te maken..
Maar dat is al weer een tijd terug, ik kan mij nog herinneren dat we het er al eens meer over gehad hebben.....

Groet,
Henk.

ESE, dat is een heel mooi systeem. Ik heb thuis nog een 3D printer staan, uit de tijd dat je ze zelf moest bouwen en dat ding heeft nooit goed gewerkt en is te groot om hier aan board te zetten (1 stappenmotor doet vreemd en daarom mislukte iedere print)

Soldeersmurf, Zeiss en betaalbaar ? Het is om, zeg maar, de gemiste natuurkunde demonstraties te doen omdat ik natuurkunde fascinerend vind. (op school hadden we geen practicum) Het bouwpakket wat hoop ik nog een kleer komt is een mooie basis. De tweede stap zou kunnen zijn om die uit te breiden met een webcam. Er is open source software die daarmee kan werken. Maar ik heb nog geen reactie op mijn mail aan de leverancier gehad.

Electron920, het zou best kunnen dat we daar eerder over gesproken hebben want ik ben daar al vaker mee bezig geweest. oa eentje met een stukje DVD als tralie wat best werkte maar ik wil ermee kunnen "meten" omdat ik nu eenmaal verslaafd aan meten ben :-) Ik ben wel benieuwd naar jou versie, heb je een foto ? Is dat zoiets als mijn foto uit de begin post ?

Ik heb ondertussen wat tralies en een heel mooi prisma, nog geen webcam want ik moet eerst weten hoeveel plaats er is in dat bouwpakket.

Nog even de demo-opstelling voor het projecteren van de spectrumlijnen getest. Werkt :)
Lamp - lens - spleet - lens - tralie - lens.

Met een vel printerpapier met optische bleekmiddelen, kan je ook de onzichtbare UV lijnen van de kwikdamplamp zichtbaar maken (video):

https://youtu.be/y8in-H5Chnw

Dat is een flinke resolutie. Mooie opstelling, dat maakt alles positioneren een stuk makkelijker. Als ik een soort houten T vormige houders kan maken dan kan ik daar lenzen op tapen en tov elkaar verschuiven (Ik ben alleen vrij slecht in hout bewerken) Ik heb wel lenzen etc en ik kreeg wat voor elkaar in een doosje met veel tape om de boel te fixeren maar dat was niet echt bruikbaar.

Ik heb Ipacity net voor de 3e keer gemaild want ik heb nog steeds niks over de levertijd van die kit gehoord.

De resolutie is niet zo goed als die van die dure handheld spectroscoopjes. Met die dingen kan je de twee ragfijne gele lijnen in het kwikspectrum nog onderscheiden, die een paar nanometer van elkaar af zitten. Maar ik kan nog kijken of ik een andere tralie heb, deze is 300 lijnen per mm en misschien heb ik ook nog 600.

Je zou de ruiters vrij eenvoudig na kunnen maken op een 3d printer, als hout niet je sterkste punt is.
Dan zou ik gewoon een houten balk nemen, en de ruiters als een soort 'brug' over de balk leggen. Fixeren gaat met een klein schroefje met knopje. Heel goed bedoeld hebben ze nylon schroefjes genomen zodat de aluminium rail niet kapot wordt gedraaid door hardere stalen schroefjes, maar dat betekent helaas wel dat met regelmaat de schroefjes kapot worden gedraaid door pubers zonder gevoel voor mechanisch materiaal :+
Nu ik er aan denk - ik zal eens wat aluminium schroefjes opzoeken. Misschien is dat wel een mooi compromis tussen de schroefjes kapot draaien, en de optiekrail aanvreten.

De borden waar de lenzen op zitten kan je ook 3d printen. Detailfoto's vind je hier: https://www.eurofysica.nl/webshop/natuurkunde/optica/optiekbanken-met-…

De prijzen zijn fors, want dat is nu eenmaal zo met onderwijsmateriaal. Ik kan daarentegen alleen maar lovende woorden spreken over de service van Eurofysica.

De lamp hier gebruikt is een transparante Narva kwikdamplamp, NFC 80w, in een 'blik' met venstertje om strooilicht tegen te gaan.
Ik zoek nog zo'n lamp voor mijn eigen collectie, maar dan zonder 'blik' en met conventioneel glas dat eventuele UVC straling onderdrukt.
Eivormig, transparant, doet denken aan de veel bekendere HPL-N lampen met fosforcoating.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op (15%)]