Конструирование спектрографа

[Ledneff]

Нет. Примитивный спектроскоп. Щель, решетка и все.

[ROVIAN]

Нет. Примитивный спектроскоп. Щель, решетка и все.

Коллиматор нужен.  Ну или есть хитрая (изогнутая) решётка, но цена ...........
Она же и рассеивающий и фокусирующий элемент.  Позволяет убрать "лишние" детали.

[nolv]

обычная люминисцентная лампа дает хорошие линии ртути Hg для калибровки волновой шкалы спектрометра.

По обычной люминесцентной (энергосберегающей) лампе надежно откалибровать спектрограф нельзя. Проверено

[kramvalera]

обычная люминисцентная лампа дает хорошие линии ртути Hg для калибровки волновой шкалы спектрометра.

По обычной люминесцентной (энергосберегающей) лампе надежно откалибровать спектрограф нельзя. Проверено

Я как то сравнил спектры ДРЛ мощностей 125 и 400 вт Осрам и 250 вт Филипс - по длинам волн одного поля ягоды, вполне пригодны для калибровки волновой шкалы, а по интенсивности линий, конечно, есть отличия:

[nolv]

После переделки и применения правильных методов обработки удалось повысить точность определения положения спектральных линий с 10Å до 0,5Å на спектрограммах со средней дисперсией 1,9Å/пиксель. Считаю неплохой результат.
Как водится, получилось не то, что хотел изначально. Даже не знаю, что с этим теперь делать.
Сейчас выглядит все примерно так.

[nolv]

Сделал перевод описания программы для обработки спектров BASS. Программа простая в освоении и для любителей достаточно функциональна.
Делал записи для себя, пока разбирался. Пол дела было сделано, поэтому решил потратить немного времени, свести все вместе и добавить не переведенное.
Процесс перевода и редактирования был растянут по времени, поэтому неизбежны ошибки и опечатки. Местами сомневаюсь в правильном переводе терминов.
Хотелось бы чтобы просмотрел и дал замечания кто-нибудь хорошо знакомый с терминологией спектроскопии, но это уж как пойдет.
Если вдруг кто прочтет и найдет ошибки - пишите в личку, подправлю.

Ссылка: https://yadi.sk/i/U-pKm8dq3PXV3K

[diant]

Люди, подскажите горе-спектрометристу такую вещь.

На самодельном спектрометре с прозрачной гологр. дифф-решеткой (сменная - 500, 600, 1000, 1200 линий) использую в качестве колиматора обычный фотообъектив (например Юпитер-37А), а в качестве фокусирующего объектива перед матрице обычный охранный объектив Avenir VTCH 2514 (1.4/25mm), который вкручивается прямо в камеру.

Щели самодельные - 30 и 90 мкм.

Главная проблема, которая меня сейчас мучает: при попытке получить полный спектр в первом порядке за один снимок на матрицу шириной 6,5 мм (а решетка 600 линий это позволяет) - от 400 до 800 нм, я не могу настроить резкость одновременно для всех лучей. Если фокусирую на отлично зеленый или желтый участок, то фиолетовый и красный вылетают из фокуса. Кроме того на краях спектра вылезают уже и другие аберации объективов.

Вопрос: Если ли такие объективы (лучше на байонеты М42 или C-mount), которые рассчитаны "а-ля АПО" в диапазоне 400-800 нм? Или это большая проблема найти такие (за вменяемые деньги)?

Если так, то м.б. проще для съемки одним кадром полного спектра 400-800 нм сделать спектрометр на основе вогнутой отражающей решетки? М.Б. кто-то делал и знает, где можно купить соотв. решетку для самоделки?

[krussh]

(сменная - 500, 600, 1000, 1200 линий)

нужно гнуть оптическую ось на разные углы.

ну и собственно вопрос, сейчас она согнута?

[diant]

нужно гнуть оптическую ось на разные углы. ну и собственно вопрос, сейчас она согнута?

Спетрометр сделан так, что я могу плавно гнуть оптическую ось на любой угол от 0 до примерно 70 градусов.
У меня вращается не только решетка, но приемная камера с объективом вокруг той же оси.

[krussh]

нужно гнуть оптическую ось на разные углы. ну и собственно вопрос, сейчас она согнута?

Спетрометр сделан так, что я могу плавно гнуть оптическую ось на любой угол от 0 до примерно 70 градусов.
У меня вращается не только решетка, но приемная камера с объективом вокруг той же оси.

Отлично!
Тогда остается только хроматизм объективов и косяки сборки/юстировки.
Проверьте отдельно камеру с Авениром на хроматизм.

Вопрос: Если ли такие объективы (лучше на байонеты М42 или C-mount), которые рассчитаны "а-ля АПО" в диапазоне 400-800 нм? Или это большая проблема найти такие (за вменяемые деньги)?

Мы с ребятами делали лабораторный спектрограф просто из дублетов с АлиЭкспресса. Получилось вполне прилично.

[diant]

Мы с ребятами делали лабораторный спектрограф просто из дублетов с АлиЭкспресса. Получилось вполне прилично.

А можете описать эти спектрографы (какие решетки, фокусные расстояния, реальное разрешение и т.д.).
И главное - такой спектрограф может одним кадром заснять весь спектр 400-800 нм?

[krussh]

Мы с ребятами делали лабораторный спектрограф просто из дублетов с АлиЭкспресса. Получилось вполне прилично.

А можете описать эти спектрографы (какие решетки, фокусные расстояния, реальное разрешение и т.д.).
И главное - такой спектрограф может одним кадром заснять весь спектр 400-800 нм?

Конечно.
Щель от старого чего-то, регулируемая.
Коллиматор F=200, https:///ссылка запрещена правилами форума//item/Diameter-25-4MM-Focal-Length-200-MM-Visible-Achromatic-Double-Lenses/32639405596.html
Две призмы https:///ссылка запрещена правилами форума//item/40-40-40MM-BK7-Glass-Equilateral-Prisms-Triangular-Prisms/32643510914.html
Объектив F=100, https:///ссылка запрещена правилами форума//item/Diameter-25-4MM-Focal-Length-100-MM-Visible-Achromatic-Double-Lenses/32640736790.html
Камера https://www.alliedvision.com/de/produkte/kameras/kameradetails/Prosilica%20GT/1380.html
Софт для обработки на Python и атлас лампы тоже могу прислать.
Картинки в приложении.
Спектр от 3900 до 7000. Можно Сдвинуть чуть в красную область.

[diant]

krussh, огромное спасибо!
Изучил ваш спектрометр "Сириус", было бы интересно увидеть хоть один пример фото полного спектра 3900-7000А, сделанного на длиннофокусных объективах-дублетах.

Кстати, там по ссылке на дублет 25мм F=100мм почему-то продается дублет с F=65 мм. Думаю, это какая-то ошибка на Али, поскольку на вашем чертеже именно 100 мм.

Что касается темы призма/решетка - я всегда косо смотрел на призмы по той причине, что у них в красном конце спектра круто падает разрешение (спектр спрессован). По этой причине больше люблю решетки. М.б. я предвзят?

Софт пока не нужен, спасибо.

Что касается колибровочной лампы СГ-3С - интересно, хватает ли ее яркости, чтобы получить нормальный спектр? Какая экспозиция на камере получается при калибровке с этим спектрометром и лампой (и при какой входной щели)?

[krussh]

krussh, огромное спасибо!
Изучил ваш спектрометр "Сириус", было бы интересно увидеть хоть один пример фото полного спектра 3900-7000А, сделанного на длиннофокусных объективах-дублетах.

Кстати, там по ссылке на дублет 25мм F=100мм почему-то продается дублет с F=65 мм. Думаю, это какая-то ошибка на Али, поскольку на вашем чертеже именно 100 мм.

Что касается темы призма/решетка - я всегда косо смотрел на призмы по той причине, что у них в красном конце спектра круто падает разрешение (спектр спрессован). По этой причине больше люблю решетки. М.б. я предвзят?

Софт пока не нужен, спасибо.

Что касается колибровочной лампы СГ-3С - интересно, хватает ли ее яркости, чтобы получить нормальный спектр? Какая экспозиция на камере получается при калибровке с этим спектрометром и лампой (и при какой входной щели)?

Фитс со спектром Солнца в приложении (txt->fits!).
На Али нужно аккуратно заказывать, лучше с продавцом поговорить. Призмы у них, например, совсем не из BK7 оказались. Пришлось пересчитывать и переделывать корпус.
Да, призмы имеют переменную дисперсию, но это не так уж критично. У них есть и преимущества - цена и относительно малые потери за такие деньги.
А вместо лампы СГ-3С можно использовать NE-2 (https://en.wikipedia.org/wiki/Neon_lamp). Дешево и вполне годится. Продолжительность экспозиции сильно зависит от правильного согласования осветителя и относительного отверстия коллиматора. У нас это доли секунды.

[diant]

На этом спектре я увидел ту же проблему, что и у меня - в синем конце спектра резкость катастрофически падает (почему-то и яркость тоже в ноль падает?). В красном похоже та же ситуация. Выходит длиннофокусные дублеты не решение проблемы?

Вот фрагменты вашего спектра в области линии Магния и в синем конце.

[krussh]

На этом спектре я увидел ту же проблему, что и у меня - в синем конце спектра резкость катастрофически падает (почему-то и яркость тоже в ноль падает?). В красном похоже та же ситуация. Выходит длиннофокусные дублеты не решение проблемы?

Вот фрагменты вашего спектра в области линии Магния и в синем конце.

Солнечный спектр не лучший пример для оценки фокуса. В приложении спектр Ne-Ar лампы.
Яркость падает в синем по нескольким причинам - и источник слабее, и чувствительность приемника меньше и пропускание стекла. Это почти всегда можно поправить разными способами.

[Gleb1964]

У ахроматического дублета поле кривое. Вот потому моя любимая конфигурация спектрометра это автоколлимационная по схеме Литтрова, на диф.решетке с одним единственным вогнутым зеркалом, которое служит и коллиматором, и изображающим объективом. Поле плоское, решетка работает в положении наименьшего отклонения, с единичным угловым увеличением. Единственно, что требуется малое рассеяние на зеркале и оправе, потому что рассеянный свет напрямую попадает в фокальную плоскость. Еще одно положительное свойство - при правильном расположении компонентов можно получить телецентрический ход лучей на приемник, что означает, что при перефокусировке не меняется масштаб спектра.

[diant]

Солнечный спектр не лучший пример для оценки фокуса.

Почему? Он же весь испещрен тонкими линиями от УФ до ИК??? Разве бывает что-то лучше для оценки спектрометра.

Яркость падает в синем по нескольким причинам - и источник слабее, и чувствительность приемника меньше и пропускание стекла. Это почти всегда можно поправить разными способами.

У меня яркость на 400 нм падает в ноль, только если решетка не рассчитана на весь видимый диапазон.
А так - объективы обычно пропускают 400 нм в той или иной степени (но не в ноль). Ахроматический дублет, купленный на АЛИ будет пропускать 400 нм почти также хорошо как 500 нм. Призма не должна тоже его скушать, если это не тяжелый флинт.

А вот чуйка приемника - да, бывают очень нечувствительные матрицы на 400 нм. Я стараюсь такие никогда не брать. Но это опять же не ваш случай. Указанная вами камера сделана на Sony ICX285, а этот чип очень хорошо чует 400 нм (50% от чуствительности в максимуме).

Я думаю, причина полного провала в синем какая-то другая. М.б. чуть нарушенная геометрия схемы (синие лучши выпадали мимо объектива камеры?)

В приложении спектр Ne-Ar лампы.

Этот файл у меня ничем не открылся...

У ахроматического дублета поле кривое. Вот потому моя любимая конфигурация спектрометра это автоколлимационная по схеме Литтрова

Глеб, простите за глупые вопросы - а можно ли на такой схеме получить на матрице сразу весь спектр от 400 до 800 нм? Или эта схема работает только как монохроматор на выходную щель?
И если да, где можно найти нужные зеркало и решетку (как я понимаю, она должна быть с малый числом линий, чтобы весь спектр уложить на матрицу)?

И правильно я понимаю - схема Литтрова то же самое, что схема Эберта-Фасти?
PS. На этот вопрос не надо отвечать - уже сам разобрался.

[krussh]

Почему? Он же весь испещрен тонкими линиями от УФ до ИК??? Разве бывает что-то лучше для оценки спектрометра.

Все же там и бленды есть и просто широкие линии (H K кальция те же). Спектр лампы намного адекватнее для этой задачи.

Я думаю, причина полного провала в синем какая-то другая. М.б. чуть нарушенная геометрия схемы (синие лучши выпадали мимо объектива камеры?)

Не, тут все вместе, но не геометрия. На первом месте интенсивность источника - спектр Солнца получался по рассеянному фону.
Может я обрезал уровни перед пересылкой криво? Вот вариант без коррекции. Опять же txt->fits!

Этот файл у меня ничем не открылся...

Опять же txt->fits!
Форум не дает отправить fits файл.

[nolv]

У меня глупый вопрос. А зачем вообще нужно за один раз снимать спектр в диапазоне 400-800 нм? Это потребует либо снижения разрешения, либо гигантских матриц. Почему, например, не склеить спектр из нескольких кусков?