и накрая раман спектрометъра
това всъщност е най-сложния проект, най-вече заради огромната механична прецизност която иска. софтуерно нищо особено, всъщност софтуера е на оптическия спектрометър, просто с отделен режим "раман"
така, какво представлява изобщо това? това е уред за химичен анализ на прозрачни вещества и всъщност се надявах да мога с него да си меря алкохола в бирата която си правя. бирата не може да бъде измерена със спиртомер, защото има много примеси и защото алкохолното и съдържание е твърде ниско. както името подсказва, принципа на раман спектроскопията е открит от черен мангал, и за по-ясно ще го илюстрирам така: имате стена с ключ за лампа на нея, стреляте на сляпо по стената с топка и мерите скоростта с която топката отскача. ако на стената няма ключ, топката ще се връща винаги с една и съща скорост, но когато има ключ някои от ударите ще са точно върху него, и понеже ключа прещраква, топката ще се върне мааалко по-бавна отколкото топките отскочили от чиста стена. това разбира се ще става много рядко, примерно 1/100000 и трябва да се води много прецизна статистика за да се появи в нея признак че има ключ на стената. с още по-прецизна статистика не само ще се отчете че има ключ, но и ще може да се каже каква марка е по това колко енергия отнема от топката. така, практическата реализация. "ключа на стената" са връзките в молекулите, всяка връзка има различна енергия на "прещракване". за "топка" се ползват фотоните светлина. първото очевидно нещо е че всички "топки" трябва да са много много еднакви и еднакво засилени, защото иначе няма как да разберем дали топката е забавена, или просто такава бавна си била още преди отскока. затова раман спектрометъра ползва лазер за обстрелване на семпъла. втория сериозен технически проблем е как да предотвратим нафлудването на детектора с отразените от стената топки, тоест как да попречим на нормалната лазерна светлина която не ни носи никаква информация да заслепи оптичния детектор. в първия вариант който направих използвах филтър който реже точно лазера, взех лазер на 532 нм (продават се за 20тина лева), купих от едмунд оптикс филтър на 532 нм за 1000 лева и айде на каруцата. самите тия филтри се продават точно за раман спектрометри, така че какво може да се обърка. много неща. първо, лазерите 532 нанометра са ташак, всъщност са на 1064 нм и ги "удвояват" с нелинеен кристал. това нещо като оптически грец-вкарваш 50 херца, излизат 100. но за разлика от греца в който тотално няма 50 херца на изхода, нелинейния кристал обръща само половината светлина, останалото си излиза. ноч филтъра ми спира 532 нанометруа, но 1064 си минават и ми нафлудват оптиката ебасимо! купих фотографски филтър дето реже ув и ир, и пак кур - добре няма вече 1064 , но някак си 532 минава! оказа се че ноч филтрите всъщност бачкат само ако светлината пада върху тях под прав ъгъл. което е логично някак си, ама не ми дойде наум. купих още един ноч филтър (ама вече от алито за 70 лева, ебал съм ти едмунда, там само за банков превод ми зеха 50 лева) и го сложих зад оптиката, там лъчите са паралелни. и така вече стана, но резултатите са жалки, прилагам картинка
така, вижда се "някакъв спектър", дори се вижда че има два пика един до друг, но е пълен ташак, за нищо не става. там е работата че "ключовете" отнемат твърде малко енергия от "топката" и трябва да мерим енергията с огромна прецизност за да можем да различим два "ключа" един от друг. това горе е получено със стар гедеерски монохроматор, 10нм резолюция, сложих стъпков двигател да върти ръчката за да сканира, със детектор фотоумножител - тоя полупроводниковия, дето ми хартиса от спектрометъра. за раман спектрометър трябва поне 10 пъти по-голяма резолюция, не 10нм, а 1нм. това ще рече че трябва да разглобя монохроматора и да сменя процепите с 10 пъти по-тесни. така, речено сторено - разпарчалдосах го, извадих процепите и те са около 1мм, аз трябва да ги направя 100 микрометра, как да стане? ето какво направих - залепих алуминиево фолио върху прозрачна пластинка, и с връхчето макетния нож го одрасках. получи се долу горе. така, до тук добре, обаче трябва да фокусирам оптиката точно върху процепа, как мамка му? пробвах да светя с лазер през процепа и да гледам петното на стената - ташак, нищо не става. после ми хрумна друго решение, което сработи. зех канона, изключих му автофокуса, излизам на терасата и фокусирам на ръка върху далечна сграда,това ми гарантира че е на безкрайност. след това насочвам фотоапарата към оптиката която трябва да фокусирам и виждам процепа през нея, въртя оптиката докато процепа стане на фокус и затягам болтовете. това сработи чудесно, ето как изглежда
до тук добре, само че процепите са два и трябва да са паралелни, което е много трудно когато са 0.1мм. монохроматора е проектиран с 1мм процепи и грешка от 0.1мм е само 10% и не се забелязва в крайния резултат, но аз ги "овърклокнах" на 0.1мм и съответно трябва десеторно по-прецизен монтаж. направих го на ръка, с много зор и накрая се оказа че ремъка от стъпковия двигател до въртока на монохроматора прескача, и цялата тая работа с въртенето с двигател е ташак и половина. ядосах се много и реших изцяло да сменя концепцията "от скрач". първо, сменям лазера, тоя 532 с неговите драми и ночфилтри не го ща, слагам 450. така мога да позлвам не ноч филтър, а нискочестотен, който хем е по-евтин, хем няма това педераско изискване за перпендикулярна светлина. отделно 450нм вади по-силен раман сигнал, защото "топката" е по-малка. вижда се с око, като погледна през лп филтър спирт засветен със син лазер, вижда се съвсем ясно зелен, това е раман сигнала, щом го виждам с око и камера ще го хване. махам мотора, махам фотоумножителя, слагам индустриална камера която от опит знам че вади линеен сигнал и може да се акумулира резултата. камерата има сензор около 1.5 см и това отговаря на 150 нм обхват. тоест вместо процеп, всяка колонка на камерата е "процеп" с огромна резолюция - 5 микрометъра (а процепа е 100).
отделно че няма нужда от високопрецизна настройка, защото мога да сканирам камерата в произволна посока. и така, речено сторено, и резултата мнооого по-добре. тука вече пиковете могат да се измерят хубаво, но виждат се ясно поне 4, три от които веднага ги идентифицирам, четвъртия е от неизвестно вещество. петия (най-дясо) е артефакт на апаратурата, флуоресценция на самия филтър. ебаси ташака, филтъра спираперфектно лазера, но самия той леко свети оранжево. поръчах си нов, на 460нм (този е 470) дано не свети и той.
калибровката я правя с йонизиран хелий, ето спектъра
съвпадението на линиите е до около 0.1нм, което е чудесно. самата резолюция е 2нм, тоест процепа с макетния нож е 0.2мм, а не 0.1 колкото целях. въпреки това върши работа, защото средата на линията ясно се вижда къде е и се мери с прецизност десетина пъти по-добра, т.е. около 0.1-0.2 нм . после видах че в алито има готови процепи каквито ти кефне, поръчах си два , един 30 и един 100 микрона. по-важното е обаче филтъра за 460 нм да е добър (още не е дошъл) защото най-важните феатури на спектъра в момента са изядени от филтъра ми - в 20те нанометра от 460 до 470 е натъпкано много нещо, а аз не го ловя. а, относно бирата - не мога да я меря с това, толкова силно флуоресцира че заслепява раман сигнала. ето това е предимството на 532нм (по-малко флуоресценция), но тя и с него свети.
както се казва - благодаря за вниманието, ще отговарям на въпроси ако има :)
За сега 2 въпроса: 1. Намери ли достатъчно голям сцинтилатор от хубавите или ползваш от ония полимерни ташаци? 2. За раманския спектрометър какъв ти е монохромния източник и в коя част на спектъра?