Источник света с переменной длиной волны. Опции

[Бородач Сашка]

Господа, требуется источник свет с переменной длиной волны 300-1000 нм. Можно чуть уже или рассмотрю возможность комбинирования.
Что пока удалось нарыть - так это в отечественном фотометре КФК-3 галогеновая лампа, длина волны управляется напряжением.

Но что-то подсказывает, что есть более изящные и стабильные решения. Светодиодны такие бывают?

[Alex11]

Что-то Вы тут путаете. 300нм это довольно далекий ультрафиолет. Никакая галогеновая лампа (накаливания) не отдает разумной мощности на такой длине волны. Максимумом длины волны изменением напряжения управлять можно, но при этом в любом случае спектр излучения очень широкий и нужно оптикой выделять определенную длину волны. Что касается светодиодов и лазеров, то там длина волны строго определяется шириной запрещенной зоны полупроводника и изменяться практически не может. Найти набор светодиодов на ряд длин волн можно, но на дальний ультрафиолет что-то я не видел.

[Kadzak]

Галогенка светит во всем видимом диапазоне + ИК, уменьшая напряжение, вы всего лишь уменьшите яркость её светового потока, практически никак не повлияв на спектр.
То, что изменяя напряжение, вы управляете спектром выходного излучения - скорее всего означает прохождение света от галогенки через систему зеркал и дифракционной решетки, поворот которой управляется напряжением, и угол поворота которой и определяет выходной спектр излучения.
А спектралку обычной галогенки я недавно мерил, вот вам для ликбеза:

По горизонтали - длина волны в нм, по вертикали - значение сигнала (в каких единицах - не столь важно).

Сообщение отредактировал Kadzak - May 25 2012, 11:56

[bav]

вы всего лишь уменьшите яркость её светового потока, практически никак не повлияв на спектр.

зачем обманываете? температура спирали зависит от тока.

[Herz]

Господа, требуется источник свет с переменной длиной волны 300-1000 нм. Можно чуть уже или рассмотрю возможность комбинирования.
Что пока удалось нарыть - так это в отечественном фотометре КФК-3 галогеновая лампа, длина волны управляется напряжением.

Но что-то подсказывает, что есть более изящные и стабильные решения. Светодиодны такие бывают?

Эх, я бы тоже такой хотел!
В спектрометрах УФ излучение получают при помощи дейтериевой лампы.
Бывают и светодиоды, но спектр их довольно узкий. Перекрыть весь диапазон - будет жутко дорого и громоздко.
Так что выкладывайте, зачем Вам такой источник, насколько мощный, с насколько равномерным спектром и т.д.

[Бородач Сашка]

Herz, хочу сделать устройство, содержащее в себе очень компактный фотоколориметр.
Да, я знаю, что ФЭК сложное устройство, но у меня оно будет проще ибо анализировать нужно будет один и тот же раствор, характеристики контрольного раствора будут известны заранее и забиты в память, да и объем анализируемой жидкости - 0.5 мл.
Набрел на форум ремонтников медийинского оборудования, там очень много про КФК-3 расписано. Не нашел ответа на вопрос, что там за светофильтры, но какая-то информация о том, что галогеновая лампа меняет длину волны и напряжение на ней регулируется, там была.

Еще раз посмотрел предполагаемую методику - я соврал. Нужно от 405 до 515 нм. С шагом 10 нм.
Насколько монохроматичны светодиоды?

[ReAl]

Ну можно и так

[khach]

Галогенная лампа плюс монохроматор. Призменный или решеточный. Управление длиной волны- шаговым двигателем. Если нужен ультрафиолет- еще и дейтериевая лампа добавляется. Можно найти все на ебае за пару тысяч вечнозеленых (старый спектрофотометр). Или вот от белорусов купите http://www.solarlaser.com/ml44.html - очень удобный мелкий монохроматор для световодного источника свет. Две рещетки. Существует более-менее дешевый заменитель- линейка светодиодов, работающая на общее волокно. Только у линеек ширина спектра 25-50 нм минимум (т к широкая весьма) и есть проблема с желтой областью спектра.

[Herz]

Herz, хочу сделать устройство, содержащее в себе очень компактный фотоколориметр.
Да, я знаю, что ФЭК сложное устройство, но у меня оно будет проще ибо анализировать нужно будет один и тот же раствор, характеристики контрольного раствора будут известны заранее и забиты в память, да и объем анализируемой жидкости - 0.5 мл.
Набрел на форум ремонтников медийинского оборудования, там очень много про КФК-3 расписано. Не нашел ответа на вопрос, что там за светофильтры, но какая-то информация о том, что галогеновая лампа меняет длину волны и напряжение на ней регулируется, там была.

Еще раз посмотрел предполагаемую методику - я соврал. Нужно от 405 до 515 нм. С шагом 10 нм.
Насколько монохроматичны светодиоды?

Понимаю. Передо мной тоже схожая задача стоит: определять спектр поглощения жидкости примерно того же объёма в примерно том же диапазоне. Только два нюанса: шаблонов несколько и быстродейтвие критично. Прихожу к выводу, что удобнее использовать мощный белый светодиод. С калибровкой спектра. Основная загвоздка сейчас в фокусировке исходного луча и последующей коллимации выходного для сенсора. Конструкция не получается компактной.
С характеристиками светодиодов, подходящих под Вашу задачу, можете легко ознакомиться при помощи Гугла. Если нужно, дам ссылку на производителей УФ сборок из светодиодов с шагом 10нм. Но готовьтесь к расходам. Мне они оказались не по карману.
Если не секрет, какова сфера применения?

[Бородач Сашка]

Если нужно, дам ссылку на производителей УФ сборок из светодиодов с шагом 10нм

Вай-вай, где вы раньше были? дайте пожалуйста.

Если не секрет, какова сфера применения?

Судебная медицина.

[khach]

Видел когда-то перестраиваемый источник на лампе с интерференционным фильтром. Фильтр был градиентным- подложка типа предметного стекла микроскопа, на ней нанесен фильтр, у которого полоса пропускания плавно изменяется по длине фильтра. Устройство было неоконченным прототипом. Но вот сделать такому фильтру управление типа voisecoil- скорость перестройки будет весьма высокая. Вот только методика напыления градиентных интерференционных фильтров утеряна. Может кто из пыльщиков-технологов подскажет, как можно такую штуку реализовать?

[Herz]

Вай-вай, где вы раньше были? дайте пожалуйста.

Здесь. Фирма основана, насколько я знаю, выходцами из бывшего союза. Обратитесь к руководителю - проф. Юрию Биленко.

[Бородач Сашка]

Не.... слишком короткие волны..

[Tanya]

А спектралку обычной галогенки я недавно мерил, вот вам для ликбеза:

Я не знаю, что такое спектралка, но то, что Вы приводите не годится для ликбеза.

содержащее в себе очень компактный фотоколориметр.

Как вариант - лампа-вспышка и призма, далее - фотоаппарат или линейка... Или набор интерференционных фильтров...
Или Ocean Optics... сразу.

[Бородач Сашка]

Как вариант - лампа-вспышка и призма, далее - фотоаппарат или линейка...

То есть - призма раскладывает свет на составляющие разнессенные по оси Х, просвечиваем раствор всеми длинами волн сразу, а за раствором линейка, которая в соответствующих местах измеряет интенсивность каждой из волн?
Интересно, но тут два момента
1. Не рассеет ли раствор лучи?
2. Видел линейку с размером одного сенсорного элемента 16 мкм. Это с какой точностью нужно позиционировать призму и линейку... Не каждый ЧПУ справится.

[SSerge]

2. Видел линейку с размером одного сенсорного элемента 16 мкм. Это с какой точностью нужно позиционировать призму и линейку... Не каждый ЧПУ справится.

А не надо ничего позиционировать, только откалиброваться по источникам света с известным спектром.

[Tanya]

То есть - призма раскладывает свет на составляющие разнессенные по оси Х, просвечиваем раствор всеми длинами волн сразу, а за раствором линейка, которая в соответствующих местах измеряет интенсивность каждой из волн?
Интересно, но тут два момента
1. Не рассеет ли раствор лучи?
2. Видел линейку с размером одного сенсорного элемента 16 мкм. Это с какой точностью нужно позиционировать призму и линейку... Не каждый ЧПУ справится.

Какой-такой ЧПУ? Купите сразу что-нибудь у Ocean или их конкурентов. Рассеяние в чистом растворе мало, а основная сложность - корректировка 100% линии. Тут ничего не сделаешь - это основной недостаток однолучевых методов.
Есть еще МНПВО. Нарушенное полное внутреннее отражение. Кварцевый световод погружается в жидкость... Кванты немного вылезают за стенки. Какая-то часть их поглощается. Это так грубо... на пальцах.

[Бородач Сашка]

То есть грубо подобрать расстояние от призмы до сенсора, чтобы разброс спектра соответствовал длине сенсора, посветить УФ, затем ИК диодами, после чего получаем начало и конец диапазона. Далее делим на разность длин вол и получаем шаг... Это можно организовать автокалибровку при старте.

Tanya, готовые модули у Ocean это что? Пока нашел в их каталоге только сенсоры цвета.

Хоть по каким ключевым англицким словам искать?

[Tanya]

Tanya, готовые модули у Ocean это что? Пока нашел в их каталоге только сенсоры цвета.

Вот, например -
http://www.oceanoptics.com/products/sts.asp
Есть и законченные спектрометры.

[Бородач Сашка]

Спасибо. Пока не разобрался с их ассортиментом, может и есть что-то что подойдет для моей задачи как ключ к замку.

Но философия устройства странная получается.... Зачем мне спектрометр? Он нужен для полихроматического свечения с неизвестным спектром. А фотоколориметрия подрузумевает мнонохроматический свето, проходящий через раствор. В отечественном КФК-3 используется галогеновая лампа, которая дает свет от 300 до 1000 нм. Далее вогнутая дифракционная решетка. То есть по сути фильтр. И, как я понял из бесед на форуме ремонтников медтехники прибор нуждается в калибровке с хитрыми светофильтрами, которые кстати тоже нуждаются в поверке.

Вырисовывающийся же способ подразумевает позволит обойтись без светофильтров, калибровать автоматически. Уж не знаю, смещается ли спектр светодиода при его деградации, но зато не деградирует призма, так что это смещение с использованием призмы можно уловить сенсором.

Спектр мне измерять не надо - я буду знать длину волны калибровочных светодиодов и смогу вычислить, в каком из элементов CCD сенсора должна оказаться искомая часть света галогеновой лапмы, разложенная призмой.




размер пиксела у ocean 50 мкм. Я видел сенсоры Toshiba c 15 мкм

[evc]

Hamamatsu - 7,5 мкм

[Бородач Сашка]

почитал про продукцию океан. Готовые спектрометры не нужны. Много лишнего, да и габариты. Спектрометрами они также называют сенсоры типа CCD. Но видимо они берут свет разложенный призмой.

Господа, подскажите а где бы купить призмочки? Пока по поиску натыкаюсь только на линзы либо на готовые оптические системы.

[Plain]

подскажите а где бы купить призмочки?

Например, amazon.com, ebay.com и т.п. Применяются как учебные пособия, элементы декора, в фотоэффектах и т.п. Также, теоретически можно найти маленький алмазик или какой-либо другой камень соответствующей формы или призму в составе какой-либо бытовой техники, типа лазерных принтеров, тем более, что всё равно нужно где-то брать линзы.

[Herz]

Есть еще МНПВО. Нарушенное полное внутреннее отражение. Кварцевый световод погружается в жидкость... Кванты немного вылезают за стенки. Какая-то часть их поглощается. Это так грубо... на пальцах.

А можно чуть подробнее? Всю голову уже сломал, фантазируя, как утрамбовать луч от мощного светодиода в узкий пучок и пропустить через жидкость. Теоретически - ничего особенного, но практически - очень громоздко. И со световодами проблем не меньше...

[Бородач Сашка]

что всё равно нужно где-то брать линзы

А учитывая компактность, небольшие размеры: толщина кюветы (2 стекла плюс пространство между ними - 3 мм, размеры окна - 25х5мм - понадобятся ли вообще линзы? светодиод (с линзой кстати) рядом с призмой, от призмы до сенсора миллиметров 5 будет.
Нужны ли линзы?

[Tanya]

А можно чуть подробнее? Всю голову уже сломал, фантазируя, как утрамбовать луч от мощного светодиода в узкий пучок и пропустить через жидкость. Теоретически - ничего особенного, но практически - очень громоздко. И со световодами проблем не меньше...

Тоже не знаю. В норме такие штучки делают очень разные - бывают в виде клиньев специальных, мы (давно было) использовали кварцевую палочку. Свет туда запихивали линзой соответствующей. Видела (снаружи только) такую систему из алмаза. С соответствующими размерами. Почему мы использовали такой способ, точно не помню. Кажется, чтобы избежать очень тонких кювет.

Нужны ли линзы?

Лучше бы Вам без опыта в этом деле самому не браться за эту работу. Закажите где-нибудь.

[Plain]

светодиод (с линзой кстати) рядом с призмой

Надеюсь, Вы уже посветили первым попавшимся светодиодом сквозь первую попавшуюся призму до того, как планировать такую конструкцию.

[Бородач Сашка]

Остановился на TCD1304AP http://www.oceanoptics.com/technical/detec...batcd1304ap.pdf

Скажите, реально ли окучить без ПЛИС? Я видел здесь целую тему на 5 страницах, где расписывпались ужасы управления и таймингов при использовании CCD.
А это какая-то странная линейка - управляющих сигналов всего 3, плюс один выход. Подозрительно просто... Если что - я собираюсь рулить им с помощью SMT32F4 (160 МГц).

CMOS вроде бы попроще и подешевле, но говорят качество хуже... ПОдойдет ли CMOS для спектрометрии?

[khach]

Остановился на TCD1304AP http://www.oceanoptics.com/technical/detec...batcd1304ap.pdf

Скажите, реально ли окучить без ПЛИС? Я видел здесь целую тему на 5 страницах, где расписывпались ужасы управления и таймингов при использовании CCD.
А это какая-то странная линейка - управляющих сигналов всего 3, плюс один выход. Подозрительно просто... Если что - я собираюсь рулить им с помощью SMT32F4 (160 МГц).

CMOS вроде бы попроще и подешевле, но говорят качество хуже... ПОдойдет ли CMOS для спектрометрии?

Реально при использовании внутреннего АЦП. У STM32 достаточно таймеров, чтобы все дрыгоножество организовать на них. Только при 5 В буфера не забыть надо- там нехилые нагрузки емкостные.
Только вопрос- вам нужен источник света или измеритель длины волны? Это все-таки разные вещи. Ну и на самой призме ничего хорошего неполучится- нужны еще две линзы-объектив и окуляр, чтобы формировать изображение щели на ССД. Оушен использует вогнутые диффракционные решетки, поэтому получает меньше оптических элементов и линейность характеристики номер пикселя-длина волны. С призмой линейного закона неполучится- дисперсия призмы зависит от длины волны.

[Kadzak]

Уж не знаю, смещается ли спектр светодиода при его деградации

За деградацию не скажу, а вот от тока спектр немного смещается.. (Видимо, из-за изменения температуры кристалла).
--
Сорри за оффтоп, но продолжу ликбез для начинающих.

зачем обманываете? температура спирали зависит от тока.

У меня встречный вопрос: зачем писать что-либо, если не разбираетесь в теме?
Температура спирали зависит от тока, но я говорил о спектре, спектр практически не меняется от температуры - меняется поток излучения.
На рисунке ниже - пример спектральной характеристики галогеновой лампы в зависимости от тока лампы.

--

Я не знаю, что такое спектралка, но то, что Вы приводите не годится для ликбеза.

Если Вы не знаете, что такое спектралка, как можно судить - годится или нет?
Спектралка - это спектральная характеристика, а ликбез - ликвидация безграмотности :-)
И ликбез заключается в том, что на первом рисунке я показал, что лампа светит только во всем видимом и ИК диапазонах, а в УФ-области "молчит".
На втором рисунке выше ликбез заключается в том, что если пускать через лампу разный ток (или изменять напряжение), спектр лампы практически не меняется. Она как светила во всем видимом + ИК диапазонах, так и светит (правда с меньшей интенсивностью), и ваша температура спирали ей "до лампочки" ))
--
Автора прошу прощенье за оффтоп и засорение топика, но пусть школота, еще и обвиняющая во вранье, просветится.

Сообщение отредактировал Kadzak - May 29 2012, 14:50

[bav]

У меня встречный вопрос: зачем писать что-либо, если не разбираетесь в теме?
Температура спирали зависит от тока, но я говорил о спектре, спектр практически не меняется от температуры - меняется поток излучения.

т.е. Вы хотите сказать, что если тело нагреть, к примеру, до 700К и до 2000К, то спектры будут одинаковые? т.е. красный и белый цвета одинаковые???
может, и распределение Планка тоже ересь?

[Tanya]

Автора прошу прощенье за оффтоп и засорение топика, но пусть школота, еще и обвиняющая во вранье, просветится.

Школота, открывшая закон излучения абсолютно черного тела - Планк и Эйнштейн уже находятся в лучшем из миров...
Так что зря Вы тут это пишете... Сразу в комитет по Нобелевским премиям.

[bav]

Автора прошу прощенье за оффтоп и засорение топика, но пусть школота, еще и обвиняющая во вранье, просветится.

попрошу не обзываться. столько эмоций обычно у людей, которые не очень уверены в том, что говорят... надо бы спокойней и по-больше доказательств тому, что пишите...

и еще добавлю....
посмотрите внимательно графики, которые Вы "нарисовали".
1. максимумы смещены, т.е. от тока спектр поменялся
2. где единицы измерения по осям? в чем мерили? если по горизонтали длина волны, то смещения максимумов правдоподобно, а вот "спектралка" не очень похожа.

[Бородач Сашка]

Ну хватит, а?
Топик засирать.... Давайте по делу.

Ну и на самой призме ничего хорошего неполучится- нужны еще две линзы-объектив и окуляр, чтобы формировать изображение щели на ССД. Оушен использует вогнутые диффракционные решетки, поэтому получает меньше оптических элементов и линейность характеристики номер пикселя-длина волны.

Я уже морально настроился на линзы.

С призмой линейного закона неполучится- дисперсия призмы зависит от длины волны.

Уточните. Обычно под нелинейностью понимают ситуацию когда в теории должно быть линейно, но ввиду влияния козерга на овна, неравномерности фаз луны, качеством того, чем разработчик похмеляется.... короче когда на самом деле нелинейно, ввиду трудно поддающихся учету причин.
В то же время вы пишете - зависит от длины волны. А в каких-нибудь формулах эту длину волны подставить можно чтобы высчитать нелинейность?

может быть это можно компенсировать программно?

[MaslovVG]

А зачем менять спектр излучения если нужно анализировать спектр поглощения. Освещайте постоянным белым светом и анализируйте спектр поглощения после куветы, вращая призму либо линейкой фотосенсоров.

[khach]

По поводу ультрафиолета у перекаленных галогенок- на самом деле он есть, и спектр с ростом тока резво ползет в голубую область. Вот только производители ламп (нехорошие редиски) сейчас делают лампы со встроенным фильтром- ультрафиолет режется стеклом баллона. Приходится искать древние галогенки с кварцевой колбой и проклинать прогресс. Так что на вышеприведенных спектрах это не совсем закон излучения абсолютно черного тела.

Уточните. Обычно под нелинейностью понимают ситуацию когда в теории должно быть линейно,

По теории линейно с дифракционной решеткой, и так оно на самом деле и есть- там чистая геометрия. А с призмой теорию бывает трудновато подогнать к практике, т.к все зависит от материала призмы. Если для кварцевой призмы (оптические константы плавленного кварца известны) теорию с экспериментом согласовать еще можно, то для стеклянных призм все зависит от "луны в козероге"- состава стекла, режима отжига стеклянной отливки и еще тысячи причин. Скалиброваться можно конечно, но нужен эталон с весьма частыми линиями. А в ртутной лампе их не так уж и много. Ртутная лампа- типичный эталон для калибровки спектральных приборов.

[Tanya]

А зачем менять спектр излучения если нужно анализировать спектр поглощения. Освещайте постоянным белым светом и анализируйте спектр поглощения после куветы, вращая призму либо линейкой фотосенсоров.

Так обычно делают только в ИК-диапазоне. В видимом и УФ возможны нехорошие побочные явления - люминисценция... и...
И разницы никакой нет - все равно нужно выделять полосы спектра чем-то. До или после образца - никакой принципиальной разницы.

Ртутная лампа- типичный эталон для калибровки спектральных приборов.

Автору такое не нужно. Он всегда может взять эталонный раствор, проверить на "взрослом" спектрофотометре, а потом все откалибровать. Вместе с дисперсией, спектральной шириной его щели и чувствительностью приемника...

[Kadzak]

2 bav & Tanya:
Не пойму, чего вы передергиваете узкий прикладной вопрос на достаточно обширную теоретическую тему?
Был задан конкретный вопрос:

Господа, требуется источник свет с переменной длиной волны 300-1000 нм. Можно чуть уже или рассмотрю возможность комбинирования.
Что пока удалось нарыть - так это в отечественном фотометре КФК-3 галогеновая лампа, длина волны управляется напряжением.
Но что-то подсказывает, что есть более изящные и стабильные решения. Светодиодны такие бывают?

Я уточнил, что спектр излучения в подобных приборах меняется не с помощью изменения напряжения на лампе (температуры спирали), а дифракционной решеткой, т.к. галогенка светит "широко, горячо и размашисто", и узкий спектр излучения для данной задачи не может быть получен таким образом в принципе.
И то, что спектр излучающих тел меняется от температуры к данной задаче никакого прикладного смысла не имеет..
Уж простите за резкость кого обидел, но просто не понимаю - зачем флудить в теме с конкретным вопросом, да еще обвинять во вранье?
Больше засорять тему не буду, если у кого есть желание - в личку.

[Бородач Сашка]

Скажите мне, а почему использутся именно вогнутые и именно отражательные дифракционные решетки?

На ебае нашел только прозрачные плоские.
ИХ можно использовать?

ну или плоскую отражательную - тупо вырезать из CD-диска?

[Бородач Сашка]

Так и не понял, для чего импульсы SH и ICG? ЧТо такое режим electronic shutter?

[ReAl]

Скажите мне, а почему использутся именно вогнутые и именно отражательные дифракционные решетки?

А она всё делает — и раскладывает в спектр, и фокусирует на приёмник (например, ПЗС-линейку). Выполняет роль и дифракицонной решётки, и собирающего зеркала.

На ебае нашел только прозрачные плоские.
ИХ можно использовать?

Если на выходе использовать тоже щель, за которой просто фотодиод, а перестройку по частоте делать перемещением выходной щели или поворотом решетки — то можно.
Если после плоской решётки поставить оптику, собирающую спектр на CCD-линейку — то тоже можно.

У линейки несть некоторое минимальное время считывания. Если сигнал настолько большой, что линейка ха это время насыщается, то используется electronic shutter — в первой части периода считывания накопленные заряды сбрасываются в подложку, потом только оставшуюся часть периода сигнал накапливается.

p.s. кроме той тошибовской еще есть Sony ILX511 (уже почти нет) и ILX554.

[Alex11]

Сейчас еще приличные линейки Sony ILX751 доступны.

[dinam]

p.s. кроме той тошибовской еще есть Sony ILX511 (уже почти нет) и ILX554.

На эти линейки лучше не расчитывать, причины я писал тут

[Plain]

тупо вырезать из CD-диска?

Вы бы от подобного экстрима и ПЗС вернулись к реальности, а именно галогенной лампе, призме, механике и одному фотодиоду.

[Herz]

Вы бы от подобного экстрима и ПЗС вернулись к реальности, а именно галогенной лампе, призме, механике и одному фотодиоду.

Реальность у каждого своя. Можно и тупо вырезать. Я так думаю, до сертификации всё равно не дойдёт.