Самодельный спектрометр из ювелирного спектроскопа

%d1%81%d0%be%d0%bb%d0%bd%d1%86%d0%b5В предыдущих статьях я описывал, как тестировал различные светодиоды для растений. Для анализа спектра я 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.

Дешевый сегмент китайского рынка представлен двумя типами спектроскопов — с призмой и чуть более дорогой — с дифракционной решеткой.

111

Мой выбор — ювелирный спектроскоп с дифракционной решеткой

100

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

101

102

Размеры у спектроскопа маленькие

103 104 105

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.

106

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.

200 201

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.

 203

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

204

205 206

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

111

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

%d1%81%d0%be%d0%bb%d0%bd%d1%86%d0%b5

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

%d0%b7%d0%b5%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%bb%d0%b0%d0%b7%d0%b5%d1%80

%d0%b7%d0%b5%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%bb%d0%b0%d0%b7%d0%b5%d1%80

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

%d0%ba%d1%80%d0%b0%d1%81%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%bb%d0%b0%d0%b7%d0%b5%d1%80

%d0%ba%d1%80%d0%b0%d1%81%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%bb%d0%b0%d0%b7%d0%b5%d1%80

Для интереса померил спектр свечки

%d1%81%d0%b2%d0%b5%d1%87%d0%b0

%d1%81%d0%b2%d0%b5%d1%87%d0%b0

и горящего природного газа

%d0%bf%d1%80%d0%b8%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%b3%d0%b0%d0%b7-2

%d0%bf%d1%80%d0%b8%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%b3%d0%b0%d0%b7-1

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

%d0%bc%d0%b0%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%86%d0%b0-10%d0%b2%d1%82

Спектрометр готов и работает. Теперь буду готовить с его помощью следующий обзор — сравнение характеристик светодиодов разных производителей, дурят ли нас китайцы и как сделать правильный выбор.

Вкратце, полученным результатом доволен. Может быть имело смысл подключить спектроскоп к веб камере для непрерывного измерения спектра, как в этом проекте

Тестирование спектрометра моим помощником

c01 c02 c03 c04

Вы можете оставить отзыв или трекбек со своего сайта.

Ваш отзыв