Тема: Спектрометр комбинационного рассеяния

[ozzy_72]

Современные ПЗС есть очень хорошие, это факт. Но про накачку в 1 мВт не верю.  Порядка 1 Вт нужно возбуждение, ну может сотни милливатт, если образец - органика с большими сечениями КР. Важно, чтоб линия лазера была максимально узка, т к наблюдаемый спектр есть свертка реального спектра и аппаратной функции, в которую, в частности, входит ширина лазерной линии. Грубо говоря иными словами, наблюдаемая линия будет шириной не менее лазерной линии, а типичные КР линии составляют единицы-десятки обратных см. Лазер, таким образом, нужен газовый или одночастотный твердотел, что дорого. Это что касается традиционной развертки спектра монохроматором

Насчёт последнего предложения вопрос.  А какие ещё есть варианты развёртки спектра?

[Gall]

Фурье. Есть два способа развертки: можно сканировать по длинам волн, а можно по Фурье-образу от длин волн. Второе быстрее и светосила выше, но нужен компьютер, чтобы преобразование Фурье сделать обратно.

[ozzy_72]

Представление функции в виде суммы других функций, в смысле зазложение по какому-либо базису представляю. А вот как это прилагается к оптике не очень представляю. Это какой там тогда регистратор нужен?  Он должен сразу весь частотный диапазон захватывать?

[Gall]

Это вот как. Сделаем интерферометр, например, Майкельсона. В зависимости от длины волны на выходе будет либо максимум, либо минимум излучения. И будем шевелить его зеркало. От шевеления на выходе будет то максимум, то минимум. По сути, мы елозим по стоячей волне и смотрим, где у нее узлы, а где пучности. Поскольку на входе у нас много длин волн, то на выходе мы получаем сумму колебаний разных частот. Спектр излучения и есть спектр этой суммы.

[ozzy_72]

Елозим это хорошо   А что собчтвенно меряется. Сразу сумма в смысле сразу весь спектр со всеми параметрми как-то или последовательно?

[Gall]

В каждой точке мы видим сумму всех волн в спектре, но в разных точках коэффициенты у разных членов суммы разные. Поэтому, пробежав по многим точкам, мы можем решить систему уравнений и вычленить отдельные частоты.

[ozzy_72]

А в чём тогда прелесть по сравнению с последовательным считыванием спектра? В практичеком использовании.

[Gall]

Огромная скорость. Весь спектр от края до края разворачивается за доли секунды, иногда даже за миллисекунды. И это в конечном итоге облегачает регистрацию слабых сигналов: можно повторять измерение тысячи раз подряд и копить данные. При последовательной развертке у нас в каждой точке слишком мало времени на накопление, а тут сколько угодно.

[ozzy_72]

Теперь понятно. Спасибо.  Посмотрю по книгам как это реализуется. Хотя если кто бросит ссылку или даст название литературы где это хорошо описано буду благодарен. Потому что я подозреваю что как и везде источников много но три четверти неудачная  перепевка первой четверти.
С такой регистрацией я не сталкивался так чтоб лично.  А вот с накоплением сигналов сталкивался, при обработке результатов астрономичеких наблюдений, участвовал в написании программы накопления данных с учётом искажений вносимых приёмным оборудованием.

[Gall]

Технически - просто обычный интерферометр Майкельсона, у которого одно зеркало подвижное. Для понимания, как делать, достаточно одной лишь "Википедии".

В схеме нужна параллельность перемещения (чтобы зеркала не перекашивались), но точность не требуется. Можно просто электромагнитом туда-сюда дергать по синусоиде. Снимается зависимость сигнала детектора от положения зеркала, потом делается преобразование Фурье, и получается спектр.

Я бы для начала сделал на основе этой схемы просто ИК-спектрометр. Светить на первых порах можно простой лампочкой накаливания, потом поставить нормальный глобар. Это будет сразу вполне рабочий прибор для органики - не демонстрационный. Можно сделать и для видимого света, но на видимом свете смотреть особо не на что. (Для видимого света в учебных целях лучше спектроскоп, чтобы самому видеть линии натрия, ртути, водорода и т.д.)

[ozzy_72]

В ИК диапазоне меня беспокоит чем мерять, в смысле фотоприёмник, я ещё пока не понял в какую копейку это влетит, потмому что не понял что собственно надо покупать  
А насчёт нечего смотреть в видимом спектре, а если всё-таки КР смотреть, при освещении от лазера на красителях с интерферометром внутри для суживания полосы.  И естественно с чем нибудь снаружи для убирания основной полосы лазера.  В КР применяется снимание фурье-сигнала с последующим разложением на составляющие?

[ozzy_72]

Я много спрашиваю и спасибо что отвечаете.
 Сам в ответ могу просветить кому надо, насчёт оборудования для пивоварения, расчёта ёмкостей на давление, сварки нержавейки, в том числе с чёрным металом и медью,  электрополировки.  Так что кому надо спрашивайте, такое можно в личку писать. Ещё я строил линии для производства кровельных материалов, сушки для дерева и много других штукакенций

[Gall]

В ближнем ИК-диапазоне как раз пик чувствительности кремниевых фотодиодов, проблем никаких: сигнал видит даже любая дрянь с радиорынка. На ближнем ИК работать даже легче, чем на видимом свете. На дальнем ИК уже нужны специальные датчики.

Разницы между системой КР и ИК по оптике почти нет. Фотодиоды разные и может быть покрытие зеркал, а все остальное в основном одинаковое. Так что можно для начала сделать просто интерферометр Майкельсона, а потом уже смотреть, для какой именно спектроскопии его лучше применить.

Для оптики основной материал - хорошие марки алюминия потолще. Что-нибудь вроде 6061 или даже 7075, легко обрабатывать по хорошему квалитету. Основание в сантиметр толщиной, на него винтами крепятся держатели зеркал - это классика. Подвижные элементы - там шлифованная сталь, стандартные требования точной механики. Тоже без проблем. Я делаю из 115CrV3, но это только потому, что эту сталь очень легко у нас купить. Алюминий у меня 7075, по той же причине.

[ozzy_72]

Я в марках материалов "несоветских" ориентируюсь только в нержавейке, так как регулярно тисс энд круповскую берём, точнее берём и Китай, но из Китайской нержи мы ёмкости продаём только в формате  "AS IS"  а на тисс энд круповскую даём на колбу гарантию 5-10 лет.  Поэтому в марках алюминия буду разбираться.

Скажи где можно найти описание упомянутых тобой конструкций, я про зеркала с настройкой, может помнишь что то русскоязычное, я конечно и сам найду, но по указке будет экономия времени.  А его всегда не хватает, вот общаюсь часто сегодня потому что одновременно контролирую комп который считает один объект на устойчивость, клиент на прочность его посчитал, а я поясняю что надо и на устойчивость, сложится он на фиг, не верят, считаю. Крутясь вокруг компа успел массу дел, даже полечить домашнему домовому сычу ногу, досталась птица со сложной судьбой, которую отпускать уже нельзя, вот воспитываем

Как лучше организовать основание для таких конструкций?  Взять толстый гетинакс и отдать чтоб на програмируемом станке насверлили по сетке 50 мм отвертий, в которые втыкать площадки с зеркалами и прочим? Или есть для таких "лабораторных контрукторов" иные варианты?

[Gall]

Для оптики основание чем массивнее, тем лучше. Я бы взял толстый (от 10 мм) алюминий какой-нибудь прочной и легко обрабатываемой резанием марки (чтобы резьбу нарезать хорошо было). Из него делается основание-плитка. Размеры что-то в духе 200x200, может меньше. Отверстия сверлить там, где надо: надо сделать крест, и для экономии лучше по диагонали основания.

Обычно берут марки 6061 (в США), 6082 (в Европе) или более дорогую и прочную "авиационную" 7075. У них у всех есть близкие аналоги по советским стандартам, но я пользуюсь западными маркировками, поскольку западные легко купить мелкой нарезкой, а российские всегда "вам сколько вагонов?". На самом деле подходит любая марка, легко фрезеруемая и хорошо держащая резьбу. На свариваемость плевать, сварка тут не требуется нигде. Если брать не металл, то обычно берут толстое оргстекло.

Для пробных конструкций делают так же, либо делают рельсы. С рельсами проще всего: любой прочный профиль. Алюминиевая квадратная труба из строительного магазина вполне адекватна. А внутрь можно для веса набить песка.

Для совсем пробных конструкций лучше всего ящик с чистым песком. Прямо в песок и втыкать. См.: Fred Unterseher, "Holography Handbook".