Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo Sternenfreunde,

ich bin durch einen glücklichen Zufall auf diese Seite gestoßen und wollte gleich mal fragen ob mir hier ggf jemand helfen könnte.

Es geht um ein Ramanspektrometer, welches ich optimieren möchte. Es geht zwar nicht um Astronomie, sondern um das Ramanspektrum einer Probe, aber ich hoffe es ist trotzdem okay hier Fragen zu stellen.

Die Anregung erfolgt mittels HeNe Laser, das zu detektierende Spektrum beschränkt sich auf den Stokes Anteil bei >633nm.

Verbaut ist ein Echelle-Gitter (79 l/mm; Blaze 63°, horizontal gebalzt), welches in einem Winkel von 63° steht und ein Cross Disperser (600 l/mm; Blaze 13°, vertikal geblazt). Das Spektrum trifft seitlich in einem Winkel von ca 15° (horizontal) auf das Echelle-Gitter (senkrecht zur Stufennormale) und sendet (so 30.-36. Ordnung) entsprechend im gleichen Winkel das Licht zum Cross Disperser, welcher dann wiederum das Spektrum aus der vertikalen in die horizontale zerlegt (1.-2.?Ordnung).
Danach wird das Spektrum mit einer Astrokamera aufgenommen(fit-Bilder).

Jetzt ist meine Frage, wo ich am besten ansetze um diesen Aufbau zu verbessern. Ich habe bei euch auf der Seite eine sehr umfangreiche Exeltabelle gesehen, wo ich aber nicht sicher bin ob ich diese so verwenden kann.

Dann habe ich mit Matlab versucht mir das Aufspalten des Spektrums deutlich zu machen, aber da bin ich nicht weiter gekommen, wo das Spektrum auf den Cross Disperser auftreffen soll.

Dann noch eine Verständnisfrage: Es ist ja so, dass das Echelle Gitter mehrere Ordnungen überlappend an den Crossdisperer „übergibt“ oder ist dies eine spezielle? Der Crossdisperser trennt dann ja noch die überlappenden Wellenlängen voneinander, deswegen sehe ich in mienem Fall 6 Striche auf de Schirm.

Da ich noch nicht so lange daran arbeite hoffe ich, dass ich noch weitere Fragen zu dem Thema in dem Thread stellen darf?!

Kann ggf auch Bilder vom Aufbau oder vom Aufgenommenen Spektrum Bilder hoch laden.

Beste Grüße, Sören

Hallo Sören, herzlich willkommen. Um Fragen zu beantworten, ist dieses Forum da!

Mir ist unklar, was Du genau an Deinem schon fertigen Echelle-Aufbau verbessern willst? Ist das nötig? Wenn ja, warum?

Das Excel-Sheet (meintest Du SimEchelle?) simuliert den kompletten Aufbau einer Echelle-Optik. Abhängig von Deinen Verbesserungswünschen kann man alle Parameter damit bestimmen.

Deine Verständnisfrage verstehe ich nicht genau. Formulier die mal exakt. Ja, Bilder sind immer hilfreich.

Gruß, Thomas

Danke für die schnelle Antwort.

Habe mal 2 Bilder rausgesucht:

http://www.file-upload.net/download-341 ... r.rar.html

Das eine etwas kriselig, da der cooler nicht an war und dann hab ich noch ein wenig an den Gittern gedreht bis das Bild halbwegs grade stand und die RayleighLinie vom Laser unten links im Bild zu sehen war.

Die Verständnissfrage mal von der anderen Seite betrachtet: Das Bild zeigt 6 Linien und ich verstehe es so, dass das Echelle Gitter die Linien erzeugt, jedoch mehrere Wellenlängen durch die überlappenden Ordnungen in einer Linie liegen und deswegen keine brauchbaren spektralen Informationen enthalten. Deswegen kommt der Cross Disperser zum Einsatz, der diese noch voneinander trennt. Richtig?

Hallo,

On 05/06/2011 01:00 PM, Soeren Wegel wrote: Das Spektrum ist offensichtlich mit Cross-Disperser aufgenommen. Ohne
Cross-Disperser würden die sechs schräg liegeneden Ordnungen
übereinander liegen. Der Cross-Disperser zieht die Ordnungen in
y-Richtung auseinander. Die Dispersion des Echelle-Gitters geht in
x-Richtung.

Jede Ordnung überdeckt einen etwas anderen Spektralbereich, je nach
Beugungsordnung. Das Produkt aus Zentralwellenlänge mal Ordnungsnummer
ist beim Echelle konstant.

Die Liste der Ordnungen für Dein Echelle ist z.B. hier:

http://www.astrossp.unam.mx/Instruments ... l#tbuclord

angegeben. Ich weiß aber nicht, welche sechs Ordnungen Dein Apparat
überdeckt.

Herzliche Grüße,
Otmar

Jetzt haben wir hier schon wieder zwei Threads auf ein Thema. Bei den Mailinglisten muss man etwas aufpassen.

Hallo Sören! Deine Verständnisfrage hast Du selbst schon richtig beantwortet und Otmar hat es ergänzt. Man bezeichnet i.d.R. die Richtungen nicht mit x und y sondern mit "in Dispersionsrichtung" und "senkrecht zur Dispersionsrichtung". Das Echelle-Gitter arbeitet also in Dispersionsrichtung und der Cross-Disperser senkrecht dazu. Was Du jetzt aber verbessern möchtest, habe ich noch immer nicht verstanden. Oder bin ich da auf dem Holzweg?

Gruß, Thomas

Hallo Sören,

da ich auch mal ein Echellespektrometer mit einem ähnlichen Gitter gebaut habe, würde ich Dir gerne weiterhelfen. Hilfreich dazu wären Aufnahmen Deines Setups, aus dem auch die Ein- und Ausfallswinkel hervorgehen, sowie Details zur Optik und CCD (Brennweiten, Pixelgrössen). Ebenfalls hilfreich wäre die Aufnahme eines Referenzspektrums, z.B. einer Neonlampe, mit der der ganze Setup kalibriert werden kann, sowie einer Halogenlampe, welche die Effizienz oder Blazefunktion beschreibt. Ebenfalls interessant wäre, wie das entsprechende Ramanspektrum denn aussehen sollte. Immerhin sieht man im Echellespektrum mehrere Ordnungen im Roten der Anregungswellenlänge, deren Wellenlängen lassen sich grob abschätzen, da lambda * Ordnung = konst jeweils im Zentrum der Ordnung. Dazu muss man allerdings wissen, in welcher Ordnung man sich befindet. Das Hauptproblem ist vermutlich nicht Dein Setup, sondern die Auswertung und Kalibrierung der Wellenlängen.

Gruss, Martin

Danke für die Antworten und Entschuldigung, dass ich jetzt erst wieder schriebe.

Mein Setup sieht wie folgt aus:





Also das Echelle Gitter wird in der Littrow-Anordnung betrieben, nur der Cross Disperser aus baulichen Gründen nicht, sonst hätte die Kamera oben drüber oder unten drunter angebracht werden müssen.

Die Kamera ist eine Atik 314L und hat eine Pixelgröße von 6.45um*6.45um bei 1392*1040 pixel. Das Objektiv darauf muss ggf noch ausgetauscht werden, da die Aberrationen evtl noch zu groß sind. Es hat eine Brennweite von 85mm.

Die Kalibrierung ist auf jeden Fall noch ein großes Thema, aber zunächst wollte ich schauen ob ich ggf noch Änderungen vornehmen muss.

Jetzt muss ich erst nochmal schauen wieviel axialmoden der Laser hat und ob dies evtl Auswirkung auf das Speltrum hat.

Grüße, Sören.

Hallo Soeren,

Das sieht ja ganz vernünftig aus. Allerdings scheint mir, dass das Objektiv den Strahlengang zwischen Echellegitter und Crossdisperser teilweise abdeckt? Zum Vergleich mein Bild meines Echelle (mit Achromat als Kollimator, Transmissionsgitter mit 300 L/mm als Crossdisperser). Zur Kalibrierung habe ich die theoretischen Positionen der Kalibrierlinien von Neon auf dem CCD Chip berechnet (mit der Gittergleichung) und mit den beobachteten verglichen (in EXCEL). Mit dem EXCEL Solver habe ich dann die Geometrie optimiert, bis die Positionen übereinstimmen. Mit einer bekannten Zuordnung (633 nm) und einigem Suchen kommt man so zum Ziel, die Anwendung ist leider nicht gerade benutzerfreundlich. Welche Ordnungen Du siehst, sollte aus den Winkeln und der Gitterkonstanten hervorgehen. Vielleicht hilft Dir mein Kommentar etwas zum Verständnis.

Gruss, Martin

Hallo Martin,

ich habe halt das Problem, dass durch die Einhausung und den restlichen Aufbau etwas wenig Platz ist. Aber ja, die Anordnung muss noch korregiert werden, da ich es auch nur provisorisch wieder zum laufen gebracht habe.

Ist halt das erste mal das ich mit Spektrometern arbeite, deswegen muss ich mir erst alles erarbeiten

zB habe cih ja einen parallelen Strahl der zuerst auf das Echelle-Gitter und dann auf den Cross-Disperser trifft. Sonst lese ich immer etwas von Kollimator vor dem Spektrograph, ist dieser notwendig, geht bei mir da etwas an Schärfe oder sonstiges verloren?
ich meine, die Dispersionswinkel kann man ja so oder so nicht beeinflussen, sind ja für jede Ordnung anders und somit bekommt man ja nie alle Linien gleich scharf, sehe ich das richtig?

Das nächste ist, mit dem Cross-Disperser mit 600l/mm und dem Objektiv bekomme ich die Streifen nicht aufs Bild, diese gehen ein ganzes Stück drüber hinaus, wenn ich jetzt wüsste Welches Wellenlängenbereich das Echelle-Gitter in den jeweiligen Ordnungen hat, dann könnte ich es erstmal grob abschätzen. Wie bekomme ich das raus? Da stehe cih wahrscheinlich gerade auf der Leitung


Das wars erstmal, Grüße Sören.

Hallo Sören,

auf der Spektroskopie Homepage findest Du unter Spektrographen ein EXCEL File Simechelle, mit dem Du die Abbildung in Deinem Echelle simulieren kannst. Insbesondere findest Du damit die erforderliche Chipgrösse heraus. Der Crossdisperser verursacht den Abstand der einzelnen Ordnungen. Mit einem 300 L/mm Crossgitter könntest Du mehr Ordnungen auf den Chip abbilden. Nach meinem Gefühl ist der Chip zu klein, um die Ordnungen mit Überlappung abzubilden, habe das aber nicht nachgerechnet. (Ich verwende eine SBIG 8300, Chipgrösse rund 13x18 mm, reicht bei 135 mm Brennweite).
Wenn Du mit einem parallelen Laserstrahl auf das Gitter gehst, brauchst Du keinen Kollimator, allerdings ist die Auflösung dann geringer, da das Gitter nicht voll ausgeleuchtet ist. Besser wäre ein Strahlaufweitung mit Fokussierung, Pinhole und Kollimator.

Gruss, Martin

Hallo! Höchstwahrscheinlich bin ich ein wenig blind. Kannst du mir mal den Link zur Excel File zuschicken? Ich weiß, ich weiß. Im Supermarkt stehe ich auch vor dem Artikel, den ich suche und muss extra nachfragen, weil ich den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen kann.

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Herzliche Grüße / best regards

Lothar

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