Moin, und zwar habe ich folgende Aufgabe: Ich soll ein analoges Spektrometer, mithilfe eines Schrittmotors und CCD-Sensors digitalisieren. Dabei soll an Bild 1) der Sensor angebaut werden. Zudem müsse dieser Bereich lichtdicht gebaut werden, da sonst das Streulicht und nicht das Spektrum gemessen wird. (schwarze Folie oder sonstiges). An Bild 2) soll ein Schrittmotor angebracht werden. Dieser soll per Programm so eingestellte werden, dass er nach dem elektrischen Signal durch den Sensor, das Spektrum genau messen kann. Nun meine Frage: Hätte jemand eine Ahnung wie man hierbei am besten vorgeht, was beachtet werden muss, welcher CCD-Sensor sich eignet, welche Platine oder aber auch welches Programm zur Steuerung gut ist....? Danke schonmal für euere Überlegungen. Bei Fragen einfach schreiben ;)
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Das Bild in der Mitte ist Bild 1), Das letzte ist Bild 2) und das erste in der komplette Apparat
Ja, ich wuerde einen Trinamic Stepper verwenden. Der kann das schon. zB einen Pandrive PD20-1-1210 Allerdings sollte man irgendwo eine Null haben, oder einen Referenzpunkt.
Malte21 schrieb: > ... mithilfe eines Schrittmotors und CCD-Sensors Wofür brauchst du einen Schrittmotor und einen CCD-Sensor?
Malte21 schrieb: > Hätte jemand eine Ahnung wie man hierbei am besten > vorgeht, In deinem Fall: wegschmeißen und gleich fertig (neu/gebraucht) kaufen
Wolfgang schrieb: > Wofür brauchst du einen Schrittmotor und einen CCD-Sensor? Doppelt gemoppelt hält besser... Georg
An die mechanische Stellschraube einen Schrittmotor anbauen, der dann über ein Programm gesteuert wird. Je nach Position weiß das Programm, an welcher Stelle sich der Schrittmoto befindet. Dies Stelle beschreibt die Wellenlänge der gemessenen Spektrallinie. An die Optik müsste eine CCD-Kamera oder eine fotosensitive Diode gebaut werden, die ebenfalls ihre Signale an das Programm sendet. Wäre jetzt mein Vorschlag
Ahoi, um zu entscheiden was für einen CCD Sensor du verwenden willst musst du wissen was für Licht (welchen Wellenlängenbereich) den abgebildet wird. Dazu solltest du nocht weitere Infos über Strahlengang, Fokus, Größe der Abbildung und viele andere Dinge haben die mit reinspielen. Der Motor soll offensichtlich den aktuell abgebildeten Wellenlängenbereich einstellen. Vermutlich wird einfach das Grating weitergedreht. Heißt der mus in seiner Schrittweite fein genug auflösen können. Für dich wird dabei wohl eine möglichst einfache Integration in deine Steuerung wichtig sein, Motoren die das können gibts wie Sand am Meer. Abschlußarbeit? Praxissemester? Azubi-Projekt? Stichworte: https://de.wikipedia.org/wiki/Monochromator Czerny-Turner Raman Für mehr lass eine Email Adresse hier.
Malte21 schrieb: > ... Dies Stelle beschreibt die Wellenlänge der gemessenen Spektrallinie. Eine CCD-Kamera misst nicht nur eine Spektrallinie > An die Optik müsste eine CCD-Kamera oder eine fotosensitive Diode > gebaut werden, die ebenfalls ihre Signale an das Programm sendet. Der Unterschied zwischen Photodiode und CCD-(Zeilen)-Kamera ist, dass die Kamera bereits ein Spektrum misst, ganz ohne sie zu bewegen.
ok, Raman ist vielleicht etwas weit weg, aber viele Raman-Mikroskope sind als dispersive Systeme ausgeführt.
interWebz schrieb: > Ahoi, > > um zu entscheiden was für einen CCD Sensor du verwenden willst musst du > wissen was für Licht (welchen Wellenlängenbereich) den abgebildet wird. > Dazu solltest du nocht weitere Infos über Strahlengang, Fokus, Größe der > Abbildung und viele andere Dinge haben die mit reinspielen. > > Der Motor soll offensichtlich den aktuell abgebildeten > Wellenlängenbereich einstellen. Vermutlich wird einfach das Grating > weitergedreht. Heißt der mus in seiner Schrittweite fein genug auflösen > können. > Für dich wird dabei wohl eine möglichst einfache Integration in deine > Steuerung wichtig sein, Motoren die das können gibts wie Sand am Meer. > > Abschlußarbeit? Praxissemester? Azubi-Projekt? > > Stichworte: > https://de.wikipedia.org/wiki/Monochromator > Czerny-Turner > Raman > > Für mehr lass eine Email Adresse hier. Moin, erstmal Vielen Dank für die Rückmeldung. Es handelt sich hierbei um eine Facharbeit, die in der 12.Klasse geschrieben wird. Zum CCD-Sensor: Wichtig ist welche Wellenlänge das Spektrometer angibt, Fokus und Größe der Abbildung..? Also müsste ich die oben genannten Infos nochmal erfragen.. Genau, der Motor dient dafür, den Wellenbereich fein einzustellen. Das würde ich denke ich mal per Arduino ansteuern... Email: Jump1887@web.de Ich werden mich nochmal reinlesen! Danke
Malte21 schrieb: > Genau, der Motor dient dafür, den Wellenbereich fein einzustellen. Das > würde ich denke ich mal per Arduino ansteuern... Damit schwenkst du das Gitter
Wolfgang schrieb: > Malte21 schrieb: >> Genau, der Motor dient dafür, den Wellenbereich fein einzustellen. Das >> würde ich denke ich mal per Arduino ansteuern... > > Damit schwenkst du das Gitter Ok, danke!
Malte21 schrieb: > Zum CCD-Sensor: Wichtig ist welche Wellenlänge das Spektrometer angibt, > Fokus und Größe der Abbildung..? Das misst du am einfachsten aus, indem du eine Linienlichtquelle mit bekannten Spektrallinien verwendest, z.B. eine Hg-Lampe. Über das Gitter solltest du Gitterlinienabstand, Breite und evtl. Blazewellenlänge in Erfahrung bringen.
Dein Spektrometer ist offenbar kein Einzelstück; Schau mal unter http://astronomie.aeg-buchholz.de/data/dl/facharbeiten/Catch%20a%20star%2005-Beta%20Aurigae-The%20magic%20of%20dancing%20spectral%20lines.pdf - dort ist ein gleiches oder zumindest ähnliches Gerät im Einsatz. Als Detektor für den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts kommt am ehesten eine Silizium-Photodiode vor einem Transimpedanzverstärker in Betracht. Die Empfindlichkeit der Photodiode ist wellenlängenabhängig; das läßt sich aber durch rechnerische Korrektur ausgleichen, schließlich ist die Wellenlänge des auf die Diode fallenden Lichts bekannt (durch die Winkeleinstellung des Gitters, also die Position des Schrittmotors). Interessantes Projekt - viel Spaß damit, und vor allem: viel Erfolg!
Iat ja nett - das letzte Spektrometer dieser Art habe ich vor dreeissig Jahren verschrotten lassen. Es handelt sich um ein Bausch & Lomb Spektromter aus den 50-60er Jahren. Ein absolut solides Spektrometer in Fastie-Ebert Konfiguration mit einem großflächigen planen 1200 Linien/mm Reflexions Gitter. Es gab das Gerät damals mit unterschiedlichen Blaze Winkeln. Die Mechanik ist denkab simpel. Die Ausgangsöffnung des Spektrometers ist recht groß, da damals ein Photomultiplier in die Öffnung geschoben wurde. In den 80er Jahren standen diese Geräte noch an vielen Hochschulen und wurden mit vorliebe automatisiert, exakt so, wie Du es jetzt vorhast. Googel mal nach diesem Spektrometer und Du wirst so einige Anleitungen finden. Hier ein ähnliches Projekt, aber mit einem anderen Spektrometer: http://fred.unis.no/Spec4Xp/Spec4Xp.pdf Gruß Didi
Didi S. schrieb: > Iat ja nett - das letzte Spektrometer dieser Art habe ich vor dreeissig > Jahren verschrotten lassen. Es handelt sich um ein Bausch & Lomb > Spektromter aus den 50-60er Jahren. Ein absolut solides Spektrometer in > Fastie-Ebert Konfiguration mit einem großflächigen planen 1200 Linien/mm > Reflexions Gitter. Es gab das Gerät damals mit unterschiedlichen Blaze > Winkeln. Die Mechanik ist denkab simpel. > > Die Ausgangsöffnung des Spektrometers ist recht groß, da damals ein > Photomultiplier in die Öffnung geschoben wurde. > > In den 80er Jahren standen diese Geräte noch an vielen Hochschulen und > wurden mit vorliebe automatisiert, exakt so, wie Du es jetzt vorhast. > > Googel mal nach diesem Spektrometer und Du wirst so einige Anleitungen > finden. > > Hier ein ähnliches Projekt, aber mit einem anderen Spektrometer: > http://fred.unis.no/Spec4Xp/Spec4Xp.pdf > > Gruß > Didi Moin, danke für die Info! Habe jetzt mal danach gegooglet aber nicht über das Spektrometer gefunden. Hast du vielleicht nähere Informationen? ...Nach welchen Prinzip funktioniert das Spektrometer? ... Auflösevermögen? Danke ;)
Malte21 schrieb: > Ich soll ein analoges Spektrometer, mithilfe eines Schrittmotors und > CCD-Sensors digitalisieren Das ist Unsinnig, wie schon geschrieben wurde, denn ENTWEDER ein Schrittmotor dreht das Grating damit nacheinander jeder Wellenlängebereich am Loch in dem zuvor eine PMT Photomultiplier-Röhre steckte vorbei kommt ODER eine CCD-Liniensensor erfasst das ganze Spektrum auf ein Mal, mit feststehendem Grating. Da dein Loch wohl mit einer Blende nur 1 Wellenlänge erfasst, nicht breit genug für ein CCD wäre, bleibt der Schrittmotor, und in das Loch kommt eine Photodiode an einem TIA Transimpedanzverstärker, aber das Spektrometer wird dadurch schlechter, unempfindlicher und weniger breites Spektrum, selbst wenn man eine SiPM verwendet. Der Vorteil: du musst kein CCD bedienen, das ist je nach Modell nichttrivial, der Schrittmotor hingegen ein Kinderspiel.
Didi S. schrieb: > Spektromter aus den 50-60er Jahren Malte 2. schrieb: > Habe jetzt mal danach gegooglet aber nicht über das Spektrometer > gefunden. Kein Wunder - weder Google noch das Internet waren damal verfügbar.
Moin, genau in die "Röhre" kommt eine Fototransistor: Muss dieser wirklich noch an einen Verstärker angeschlossen werden? Ob am Grating wird dann der Schrittmotor befestigt.
Das ist mit bewusst, nur es wurde ja explizit geschrieben, dass man etwas bei Google finden könne
Malte 2. schrieb: > Moin, > genau in die "Röhre" kommt eine Fototransistor: Naja, wenn man schon was gescheit machen will, dann hier besser eine Photodiode. Die liefert zwar weniger Strom, dafür aber mehr Linearität, weniger Rauschen und Offset (Dunkelstrom). > Muss dieser wirklich > noch an einen Verstärker angeschlossen werden? Ja, siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor > Ob am Grating wird dann der Schrittmotor befestigt. Ja. Der braucht einen passenden Treiber mit Mikroschrittbetrieb, ggf. sogar einen Schrittmotor mit Untersetzungsgetriebe, je nach dem, wieviele Schritte du bei welchem Drehwinkel auflösen willst.
Malte 2. schrieb: > Moin, > genau in die "Röhre" kommt eine Fototransistor: Muss dieser wirklich > noch an einen Verstärker angeschlossen werden? Phototransistoren arbeiten unlinear und sind zum Messen nicht geeignet. Ein Photodiode ist besser und muss verstärkt werden. Auch bei ihr muss man aber die Empfindlichkeit über die Wellenlänge korrekturrechnen, und sie möglichst kühlen damit Rauschen und Dunkelstrom gering werden . Trotzdem bleibt das Spektrometer unempfindlicher als damals, vor 50-60 Jahren als es vielleicht gebaut wurde. Aber: Wenn man vorne hell genug reinleuchtet, mag es ja reichen.
MaWin schrieb: > Trotzdem bleibt das Spektrometer unempfindlicher als damals, vor 50-60 > Jahren als es vielleicht gebaut wurde. Muss der Op halt nen Photomultiplier anflanschen, so wie im Original. Auch die kann man automatisch auslesen. Aber es ist fraglich, ob er die maximale Empfindlichkeit des Photomultiplier überhaupt braucht.
Malte 2. schrieb: > Das ist mit bewusst, nur es wurde ja explizit geschrieben, dass man > etwas bei Google finden könne Was brauchst du denn für Informationen, die du nicht selber raus kriegen kannst? Soetwas wie die Fastie-Ebert Konfiguration findet man beschrieben, z.B. https://www.horiba.com/de/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/ Hast du schon mal in den Spektrograph rein geguckt? Dann siehst du den Aufbau. An dem Handrad hast du eine grobe Skala und kannst dann anhand einer Linienquelle Auflösung und Wellenlängenkalibierung angucken. Du brauchst nur einen Detektor und vernünftig eingestelle Spalte.
Moin, danke für die Nachricht. In unser Spektrogramm konnte ich bisher noch nicht reinschauen!
Malte 2. schrieb: > danke für die Nachricht. In unser Spektrogramm konnte ich bisher noch > nicht reinschauen! Dort sollst du ja auch nicht reinsehen, sondern ins Spektrometer! Das liefert ein Spektogram!
Sorry, war auch gemeint.. zu schnell getippt und währenddessen schon was gelesen
Moin, hätte wer eine Ahnung um was für ein Gitter es sich in dem Spektrometer handelt?
https://www.aatis.de/content/bausatz/AS513-AATiS-Spektrometer De Bausatz von 2013 ist leider vergriffen, vielleicht kann die verlinkte Seite des Autors noch Inspirationen geben. Ein Gitter und eine CCD-Zeile, dazu eine Windows-Software.
Mein digitales Spektroskop mit dem liniensensor Tsl1401 und arduino habe ich hier beschrieben: https://stoppi-homemade-physics.de/spektroskop-arduino/
Malte 2. schrieb: > Moin, > genau in die "Röhre" kommt eine Fototransistor: Muss dieser wirklich > noch an einen Verstärker angeschlossen werden? Hast Du im Vorfeld zu Deiner Facharbeit schon irgendwas gelernt oder wie soll man das jetzt verstehen?
Moin, es gibt zwei verschiedene Arten von Spektrometern, einmal mit Gitter und einmal mit Prismen. Üblicherweise ist die Intensität der Linien nicht so wichtig, sondern lediglich deren Vorhandensein bzw. Fehlen. Ganz vereinfacht gesagt erhält man ein Säulendigrann (X-Achse ist die Wellenlänge, Y-Achse die Intensität). Mit Erfahrung kann man dann abschätzen, aus welchen Elementen/Verbindungen die Probe besteht. Anders als bei GC oder HPLC sind das keine normalverteilten Kurven, sondern "spitze Nadeln". Ich würde auch einen Trinamic-Pandrive mit einem Arduino ansteuern. Wenn die Stepperauflösung von 1,8° (200 Steps/U) zu grob sein sollte, dann kann der auch noch Microsteps, je nach Modell bis zu 64, was dann aber reichen sollte. Dann noch einen Sensor, wie die Vorredner schon schrieben, dessen Ergebnis vom Arduino ausgewertet wird und per USB an den Computer gesendet wird.
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