Авторизация
Зарегистрироваться

Ювелирный спектроскоп и его превращение в спектрометр


В рамках своих увлечений часто сталкиваюсь со светодиодами. Одной из характеристик любого светового прибора является спектр.
Для его анализа я уже использовал дифракционную решетку
и школьный спектроскоп на основе призмы взятые у знакомого учителя физики.

Но потребность в таком приборе появляется периодически и спектроскоп, а еще лучше спектрометр хотелось бы иметь под рукой.

Идеальным входом была бы покупка спектрометра, но жаба вежливо покрутила у виска.
Попытка сварганить спектрометр из CDROMа хорошего стабильного результата не дала.
И тогда мой взгляд обратился к ювелирным спектроскопам.
Жаба снова пыталась возразить, на я вспомнил, как в комментарии к предыдущему обзору народ мерил стоимость покупок баками бензина и понял, что для нормального прибора цена приемлема )))
Дешевый китайский рынок представлен двумя типами спектроскопов — с призмой и чуть более дорогой — с дифракционной решеткой.

Я выбрал дифракционный

Раз вещь для ювелиров — то в комплекте шел «кожаный» чехол


Размеры у спектроскопа маленькие



Что в прочем было ясно из описания магазина
Собрано все крепко, так что расчлененки не будет.
Поверим и так, что с одной стороны трубки стоит объектив-линза, с другой дифракционная решетка и защитное стекло.

А внутри красивая радуга. Налюбовавшись ею вволю стал искать, а что бы такое посмотреть на спектре.
К сожалению, по прямому назначению спектроскоп применить не удалось, так как вся моя коллекция брильянтов и драгоценных камней ограничилась обручальным кольцом, совершенно непрозрачным и не дающим никакого спектра. Ну разве что в пламени горелки ))).
Зато ртутная люминисцентная лампа честно дала много красивых полосок. Вволю налюбовавшись различными источниками света озадачился вопросом, что нужно картинку как то зафиксировать и спектр измерить.

Немного DIY

В голове уже давно крутилась картинка насадки на фотоаппарат, а под столом стоял ЧПУ станочек, не прошедший еще последней модернизации, но вполне успешно справляющийся с ПВХ пластиком.


Конструкция получилась не очень красивой. Все таки люфты по X и Y я победил не до конца. Ничего ШВП уже лежат в сборе и ждут, когда опорные линейные рельсы приедут.


А вот функциональность получилось вполне приемлемой, чтобы радуга отобразилась на стареньком Canon, давно лежащем без дела.



Правда тут меня ждало разочарование. Красивая радуга становилась какой то дискретной.

Всему вина — RGB матрица любого фотоаппарата и камеры. Поигравшись с настройками баланса белого цвета и режимами съемки, я смирился с картинкой.
Ведь преломление света не зависит от того, каким цветом фиксировать изображение. Для спектрального анализа подошла бы и черно-белая камера с максимально равномерной чувствительностью по всей ширине измеряемого диапазона.

Методика спектрального анализа.

Путем проб и ошибок нарисовалась такая методика
1. Рисуется картинка шкалы видимого диапазона света (400-720нм), на ней обозначаются основные линии ртути для калибровки.

2. Снимается несколько спектров, обязательно с эталонным ртутным. В серии съемок нужно зафиксировать положение спектроскопа на объективе, чтобы исключить сдвиг спектра из серии снимков по горизонтали.

3. В графическом редакторе шкала подгоняется под ртутный спектр, а все остальные спектры масштабируются без горизонтального сдвига в редакторе. Получается что-то вроде этого

А после наложения шкалы:


4. Ну а потом все загоняется в программу анализатор Cell Phone Spectrometer из этой статьи

Проверяем методику на зеленом лазере, у которого длина волны известна — 532нм


Погрешность получилась около 1% что при ручной методике подгона ртутных линий и рисования шкалы практически от руки очень даже неплохо.
Попутно узнал, что зеленые лазеры не прямого излучения, как красные или синие, а используют твердотельную диодную накачку (DPSS) с кучей вторичных излучений. Век живи — век учись!

Измерение длины волны красного лазера тоже подтвердило правильность методики



Для интереса померил спектр свечки



И сжигания природного газа



Теперь можно мерить спектр светодиодов, например «полный спектр» для растений

Но об этом будет мой следующий обзор. Сравнение характеристик светодиодов разных производителей, дурят ли нас китайцы и как сделать правильный выбор.

В кратце, полученным результатом доволен. Может быть имело смысл подключить спектроскоп к веб камере для непрерывного измерения спектра, как в этом проекте
А пока фотосессия Кот и спектрометр






Анизиз спектра светодиодов с использованием дифракционной решетки и школьного спектроскопа
Планирую купить +22 Добавить в избранное +68 +120
свернуть развернуть
Комментарии (25)
RSS
+
avatar
  • Gelmer
  • 17 марта 2017, 08:25
+4
Идея отличная, Плюсанул. Ждем обзора светодиодов. Наверно не только светодиодов, а и любых источников света. :)
+
avatar
  • herroi
  • 17 марта 2017, 08:33
+2
зачетная тема, ждем обзор испытание светодиодов.
+
avatar
0
Очень познавательный обзор!
+
avatar
  • Arm100
  • 17 марта 2017, 08:37
+1
Какой у Вас ЗАСЛУЖЕННЫЙ коробок спичек )))
С меня +
+
avatar
  • sav13
  • 17 марта 2017, 14:41
+1
Да. Придется под стекло его, как экспонат. Сперва он в нескольких походах побывал, и здесь уже далеко не в первом обзоре учавствует
+
avatar
0
А какой угол обзора сего спектрометра?
И как наводить на цель?
У ювелиров обычно цели небольшие
+
avatar
  • sav13
  • 17 марта 2017, 16:14
0
На светодиодах я поступаю так.
Ставлю под освещение белый лист бумаги и на него направляем спектрометр с фотиком.
Получаем довольно равномерную картинку спектра. Если не хватает яркости, играем светочувствительностью фотоаппарата
+
avatar
+1
спасибо за обзор. наконец то! ну раз модеры обзор утром завернули, то могли бы и поднять его в начало наверно…
+
avatar
  • sav13
  • 17 марта 2017, 16:20
0
Ну можно его удалить и по новой создать. Тогда он вверху будет )))
+
avatar
+1
вот досадно бывает в таких случаях. у меня тоже такая фигня была. а удалять и пересоздавать как-то вроде бы и некомильфо. а на этот обзор совершенно случайно сейчас нарвался. и мой наверняка люди так же не увидели.
+
avatar
  • sav13
  • 17 марта 2017, 17:18
0
Для этого я свой блог держу.
Хорошие обзоры потом туда перевожу. Особо интересные дописываю и на geektimes
+
avatar
  • OreSama
  • 17 марта 2017, 18:01
0
Дифракционные решётки вполне себе продают отдельно в магазинах астротоваров, причём и те, что на просвет, и те, которые на отражение. 750 линий на мм стоила каких-то совершенно несерьёзных денег, порядка 10 баксов. Вот с приёмниками действительно всё грустно, по-хорошему нужна монохромная камера.
+
avatar
  • sav13
  • 17 марта 2017, 21:50
0
Да. Решетки я видел. Только нужно еще объектив на входе, иначе спектр пятнами получается
+
avatar
0
В качестве приемника, можно взять кремниевый диод, и на подвижку его с шаговым приводом, калибрануть по лазерам, линиям ртути, неона и т.д. Потом прикрутить модуляциб источника и синхронное детектирование. :)
+
avatar
0
Лучше, если будет ccd. В принципе купить можно, hamamatsu, например, но цены, конечно, не для хобби.
+
avatar
+3
Если из фотоаппарата вытащить Hot Mirror фильтр, то можно будет расширить диапазон в УФ до 380 нм и в ИК до 1100 нм, как это показано в статье: samsdelay.wixsite.com/sdelaysam/spektroskopiya У зелёного лазера получится увидеть две инфракрасные линии. Одну от лазерного диода, вторую от прохождения через кристалл.
А так обзор интересный! Ставлю +.
+
avatar
0
808nm и 1064nm?
+
avatar
0
Да.
+
avatar
  • flicker
  • 17 марта 2017, 23:28
0
Отлично написано. Очень досадно и удивительно было, когда утром обзор пропал.

Правда, у меня есть настоящий спектрометр, и хотя бы это позволяет не пытаться повторить достижение автора.

Разница в том, что «настоящий» позволяет проводить количественные измерения спектра, а обозреваемый проблематично будет откалибровать — чувствительность зависит от фотоаппарата.
+
avatar
  • sim31r
  • 24 марта 2017, 04:01
0
Из DVD-R дисков спектроскоп делается. Не CD. Отрываем от DVD прозрачный слой и смотрим на точечный источник света через него, свет расщепляется в спектр. Далее можно коробочку и web камеру.

Вот еще подробно расписанно:
ratriz.ru/wp-content/uploads/2015/12/ZHuzha-M.A._Samodelnyiy-spektroskop-iz-DVD_geometricheskie-effektyi-konstruktsii.pdf
у меня лучше всего получилось как на странице 12 из дифракционной решетки от DVD-R.
+
avatar
  • sav13
  • 24 марта 2017, 05:15
0
Покажите картинку вашего спектра
У меня без нормального объектива на входн ничего путного не получилось

WEB камера еще хуже фотоаппарата, все настройки экспонирования и цветопередачи у нее автоматические
+
avatar
0
По идее, должно хватить щели на входе. Т.е., для этого лучше всего распечатать и склеить спектроскоп второго вида, на отражение (из моей ссылки).
Если используется только дифракционная решётка (на просвет) и фотоаппарат, то для получения нормальных линий спектра (вместо точек — они названы пятнами?) достаточно включить максимальный оптический зум и отойти на некоторое расстояние от источника света. Главное в данном случае — оптическое приближение фотоаппарата!
+
avatar
0
А мне наоборот больше понравился спектроскоп из CD. Выше я давал ссылку, там в первом абзаце описывается почему.
+
avatar
  • iG0Lka
  • 25 апреля 2017, 03:06
0
интересно было бы определять материал предметов или например подлинность таблеток.
т.е. сравнивать спектр аспирина из аптеки с эталонным спектром аспирина…
А еще лучше приложение для смартфона — навел на предмет и получил его состав…
+
avatar
  • skif31
  • 05 февраля 2018, 10:25
0
И хорошо бы заказать таблетки по телефону, а получить по телевизору

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.