[Научно-популярное, Нанотехнологии, Физика, DIY или Сделай сам, Химия] Самодельный спектрометр с высоким разрешением
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Радуга над плато УКОК на АлтаеХорошее разрешение достижимоВ интернете много публикаций о том, как используя DVD-R диск и смартфон можно собрать спектрометр, однако характеристики таких устройств не позволяют проводить точные измерения. Мне же удалось сделать прибор с разрешением 0,3 нм.
Основные характеристикиСпектрометр работает в диапазоне 400-700 нм с разрешением 0,3 нм. Применяются сменные оптические щели шириной 50, 100, 200 и 300 микрон. Дифракционная решетка с шагом 740 нм изготовлена из DVD-R диска. Регистрация спектра выполняется зеркальной фотокамерой Nikon D5100. Прибор выполнен в крепком корпусе, позволяющем сохранять настройки при перемещениях.Конструкция и изготовление прибораДифракционная решетка
Просто красивый спектр свечи на DVD-R дискеДиск был расслоен на две половины и разрезан на части, которые после промывания спиртом были помещены в рамки. Дифракционная решетка готова.
Дифракционная решетка из DVD-R дискаИзготовление сменных оптических щелей
В дюралевой пластине сверлю отверстие диаметром 8 мм. Клеевым пистолетом закрепляю половинку лезвия безопасной бритвы, располагая режущую кромку по центру отверстия. Вставляю в отверстие щуп толщиной 50 мк, плотно прижимаю вторую половину лезвия и приклеиваю ее. Аналогично делаю щели 100 мк, 200 мк и 300 мк. Сменные оптические щели готовы. Корпус спектрометра
Делаю деревянный корпус. Окрашиваю внутри и снаружи в черный цвет.Оптика и регистрация спектра - фотоаппарат NIKON D5100
Зеркальная фотокамера NIKON D5100Примерно на 3000 пикселей матрицы приходится около 300 нм видимого спектра. Т.е. 1 пикселю соответствует 0.1 нм. Для надежной регистрации линии нам нужно два-три пикселя. Расчеты показывают, что для такого разрешения размеры оптической щели должны быть порядка 100 микрон. Было сделано несколько щелей для выбора лучшего варианта экспериментальным путем.
Чтобы получить такое разрешение необходим зеркальный фотоаппарат с хорошим объективом. Смартфон и веб-камера не подходят. Требуется большая апертура и ручные настройки. На данный момент на Авито можно приобрести подходящую камеру по цене от 5 до 10 тысяч рублей. Настройка и калибровка спектрометраКалибровка прибора проводилась перед каждой серией экспериментов по известному спектру компактной ртуть содержащей люминесцентной лампы.
Лампа для калибровки Определение длины волны линий исследуемого спектра возможно без специального программного обеспечения. Ниже спектр лампы с линиями ртути 435,8 нм, 546,0 нм, 577,0 нм и 579,1 нм. Линия 611 это уже Европий. 
Спектр лампы с линиями ртути
Две линии ртути крупным планом
Еще крупнееРасстояние между линиями 2, 1 нм. Половина ширины линии на кадре не более 0,3 нм, что соответствует примерно 3 пикселям матрицы. Делаем вывод – разрешение прибора 0,3 нм. Что в дальнейшем подтвердится съемкой двойной линии натрия.Для построения спектральных кривых можно использовать программу сайта Spectral Workbench
Спектр лампы, которую я применял для калибровкиИзмерение различных спектровБыли проведены несколько классических экспериментов. 
Снят спектр Солнца. Высота 13 градусов над горизонтом. Полдень
Спектр от трех лазеров с длинами волн 405 нм, 532 нм и 650 нм
Опыты по определению концентраций растворов KMnO4
Спектр пламени газовой горелкиСамый интересный эксперимент, ради которого и был изготовлен спектрометр - измерение спектра пламени костра
Исследуемое пламя костра в камине
Я разжигал костер в камине и проводил исследования, фиксируя спектр пламениНа фоне непрерывного спектра была зарегестрированна яркая линия, которую я назвал линией огня. Обработка результатаСовмещаем спектр калибровочной лампы и исследуемый спектр на одном кадре. Зная расположение известных линий ртути, можно определить искомую длину волны, путем замеров и последующих расчетов. 
Слева спектр калибровочной лампы. По центру спектр пламениЧто это за линия и как она возникает - читайте в моей статье "Спектральный анализ пламени костра. Что делает огонь желтым – наночастицы углерода или соли натрия?"https://habr.com/ru/post/545710/Полезные ссылки:1. Сайт Spectral Workbench. Используя программы на сайте можно обрабатывать спектры и получать графики интенсивности в зависимости от длины волны. https://spectralworkbench.org2. Информационная система «Электронная структура атомов». Очень удобный русскоязычный ресурс по спектральным данным атомов и ионов.http://grotrian.nsu.ru/ru/periodictable/
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Высокая производительность, Машинное обучение, Научно-популярное, Биотехнологии, Здоровье] Nvidia и исследователи из Гарварда научили ИИ находить активные зоны в клеточных ДНК
- [Научно-популярное, Астрономия] Апофис улетел, но обещал вернуться в 2029
- [Open source, Программирование микроконтроллеров, DIY или Сделай сам] Поговорим с мышами? Или Soft USB HOST на Esp32
- [Разработка игр, DIY или Сделай сам, Игры и игровые приставки] Восстание игроков: игра как миф
- [Программирование, Развитие стартапа, Производство и разработка электроники, Гаджеты, DIY или Сделай сам] Как я делаю цифровую минигитару. Часть 2
- [Научно-популярное, Космонавтика, Транспорт] «Персеверанс» провел тестовую поездку по поверхности Марса
- [Киберпанк, Научно-популярное, Социальные сети и сообщества, Будущее здесь] Что делать, если технический прогресс ухудшает жизнь людей? Перестаньте кормить зверя
- [Работа с видео, Исследования и прогнозы в IT, Копирайт] Исследование: пользователи пиратских сайтов ждут высококачественные релизы
- [Читальный зал, Научно-популярное, Будущее здесь] Теория привязанности: быть альфа-родителем
- [Карьера в IT-индустрии, Научно-популярное, Мозг, Здоровье] Выгорание — норма? Часть 1
Теги для поиска: #_nauchnopopuljarnoe (Научно-популярное), #_nanotehnologii (Нанотехнологии), #_fizika (Физика), #_diy_ili_sdelaj_sam (DIY или Сделай сам), #_himija (Химия), #_spektrometr (спектрометр), #_plamja_kostra (пламя костра), #_spektralnyj_analiz (спектральный анализ), #_difraktsionnaja_reshetka (дифракционная решётка), #_spektr (спектр), #_eksperimenty (эксперименты), #_issledovanie (исследование), #_optika (оптика), #_pribory (приборы), #_konstruirovanie (конструирование), #_nauchnopopuljarnoe (
Научно-популярное
), #_nanotehnologii (
Нанотехнологии
), #_fizika (
Физика
), #_diy_ili_sdelaj_sam (
DIY или Сделай сам
), #_himija (
Химия
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 22:29
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
 Радуга над плато УКОК на АлтаеХорошее разрешение достижимоВ интернете много публикаций о том, как используя DVD-R диск и смартфон можно собрать спектрометр, однако характеристики таких устройств не позволяют проводить точные измерения. Мне же удалось сделать прибор с разрешением 0,3 нм.   Основные характеристикиСпектрометр работает в диапазоне 400-700 нм с разрешением 0,3 нм. Применяются сменные оптические щели шириной 50, 100, 200 и 300 микрон. Дифракционная решетка с шагом 740 нм изготовлена из DVD-R диска. Регистрация спектра выполняется зеркальной фотокамерой Nikon D5100. Прибор выполнен в крепком корпусе, позволяющем сохранять настройки при перемещениях.Конструкция и изготовление прибораДифракционная решетка  Просто красивый спектр свечи на DVD-R дискеДиск был расслоен на две половины и разрезан на части, которые после промывания спиртом были помещены в рамки. Дифракционная решетка готова.  Дифракционная решетка из DVD-R дискаИзготовление сменных оптических щелей  В дюралевой пластине сверлю отверстие диаметром 8 мм. Клеевым пистолетом закрепляю половинку лезвия безопасной бритвы, располагая режущую кромку по центру отверстия. Вставляю в отверстие щуп толщиной 50 мк, плотно прижимаю вторую половину лезвия и приклеиваю ее. Аналогично делаю щели 100 мк, 200 мк и 300 мк. Сменные оптические щели готовы. Корпус спектрометра  Делаю деревянный корпус. Окрашиваю внутри и снаружи в черный цвет.Оптика и регистрация спектра - фотоаппарат NIKON D5100  Зеркальная фотокамера NIKON D5100Примерно на 3000 пикселей матрицы приходится около 300 нм видимого спектра. Т.е. 1 пикселю соответствует 0.1 нм. Для надежной регистрации линии нам нужно два-три пикселя. Расчеты показывают, что для такого разрешения размеры оптической щели должны быть порядка 100 микрон. Было сделано несколько щелей для выбора лучшего варианта экспериментальным путем.  Чтобы получить такое разрешение необходим зеркальный фотоаппарат с хорошим объективом. Смартфон и веб-камера не подходят. Требуется большая апертура и ручные настройки. На данный момент на Авито можно приобрести подходящую камеру по цене от 5 до 10 тысяч рублей. Настройка и калибровка спектрометраКалибровка прибора проводилась перед каждой серией экспериментов по известному спектру компактной ртуть содержащей люминесцентной лампы.  Лампа для калибровки Определение длины волны линий исследуемого спектра возможно без специального программного обеспечения. Ниже спектр лампы с линиями ртути 435,8 нм, 546,0 нм, 577,0 нм и 579,1 нм. Линия 611 это уже Европий.  Спектр лампы с линиями ртути  Две линии ртути крупным планом  Еще крупнееРасстояние между линиями 2, 1 нм. Половина ширины линии на кадре не более 0,3 нм, что соответствует примерно 3 пикселям матрицы. Делаем вывод – разрешение прибора 0,3 нм. Что в дальнейшем подтвердится съемкой двойной линии натрия.Для построения спектральных кривых можно использовать программу сайта Spectral Workbench  Спектр лампы, которую я применял для калибровкиИзмерение различных спектровБыли проведены несколько классических экспериментов.  Снят спектр Солнца. Высота 13 градусов над горизонтом. Полдень  Спектр от трех лазеров с длинами волн 405 нм, 532 нм и 650 нм  Опыты по определению концентраций растворов KMnO4  Спектр пламени газовой горелкиСамый интересный эксперимент, ради которого и был изготовлен спектрометр - измерение спектра пламени костра  Исследуемое пламя костра в камине  Я разжигал костер в камине и проводил исследования, фиксируя спектр пламениНа фоне непрерывного спектра была зарегестрированна яркая линия, которую я назвал линией огня. Обработка результатаСовмещаем спектр калибровочной лампы и исследуемый спектр на одном кадре. Зная расположение известных линий ртути, можно определить искомую длину волны, путем замеров и последующих расчетов.  Слева спектр калибровочной лампы. По центру спектр пламениЧто это за линия и как она возникает - читайте в моей статье "Спектральный анализ пламени костра. Что делает огонь желтым – наночастицы углерода или соли натрия?"https://habr.com/ru/post/545710/Полезные ссылки:1. Сайт Spectral Workbench. Используя программы на сайте можно обрабатывать спектры и получать графики интенсивности в зависимости от длины волны. https://spectralworkbench.org2. Информационная система «Электронная структура атомов». Очень удобный русскоязычный ресурс по спектральным данным атомов и ионов.http://grotrian.nsu.ru/ru/periodictable/ =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Научно-популярное ), #_nanotehnologii ( Нанотехнологии ), #_fizika ( Физика ), #_diy_ili_sdelaj_sam ( DIY или Сделай сам ), #_himija ( Химия ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 22:29
Часовой пояс: UTC + 5