Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo,

ich verwende mein Czerny Turner nicht um Sterne anzuschauen, sondern ich untersuche ein synchrotron Interferenzspektrum, deshalb liegen keine Linien in dispersiver Richung. Was mir nicht klar ist, warum bildet das Spektrum nicht ein Rechteck, statt dessen nimmt die Höhe nach links zu (mit der Wellenlänge).

Grüße,
Pascal

Hallo Pascal,

um welchen Wellenlängenbereich handelt es sich bei der Abbildung? Kannst du noch etwas die physikalische Situation erläutern?

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Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Ok gerne also der Wellenlängenbereich im Bild ist grob 396-406nm. Das Experiment besteht aus 2 Undulatoren die, wenn relativistische Elektronen hindurchfliegen Synchrotronstrahlung erzeugen. Die Fußbreite des Spektrums ist etwa 100nm. Aufgrund der Monochromatisierung kann ein Interferenzbild der Strahlung aufgenommen werden. Die Strahlung verlässt die Elektronstrahlführung und wird kollimiert (5mm Blende) und wird dann auf den Eintrittsschlitz des CT abgebildet.
Gitter: 1200
Brennweite der Spiegel 640mm

Noch ein bisschen zur Physik was wir genau vermessen wollen ist die Energie der Elektronen mittels des relativistischen gammas, denn Egesamt/m0c^2=gama. Die Messung läuft folgendermaßen, verändert man nun den Abstand der beiden Quellen beobachtet jedes Pixel der Kamera eine Veränderung der Intensität, für ein Pixel ist das vergleichbar mit einem Michelson Interferometer auch hier ändert sich die Intensität periodisch. Im relativistischen Fall allerdings nicht mit dem Vielfachen der Wellenlänge, sondern mit der Periode Wellenlänge*gamma^2 also der Lorentzgedehnten und dopplerverschobenen "Länge". Kurz: Elektron emittiert das Licht in seinem Ruhesystem und beobachtet wird dieses Licht im Labor, diese Transformation der Systeme ineinander verlängert die Periode. Vermisst man die verlängerte Periode und dividiert durch die Wellenlänge voila: gamma^2
Nach jeder Positionsänderung wird ein Bild aufgenommen das neue Bild bspw. zeigt ein Spektrum mit einer destruktiven Interferenz im rechten Teil

Hallo Pascal,

das Gamma ist der Öffnungswinkel des Strahlkegels, oder?
Wie scharf ist der denn eigentlich? Wir Astros kennen das von Pulsaren her.

Nun aber zum Spektrum:

Um es genau beantworte zu können bräuchte ich die Geometrie des optischen Aufbaus. Also Abstände der Komponenten und die Winkel zu den beiden Spiegeln und Winkel zw. einfallenden und ausfallenden Strahl am Gitter. Sind es parabolische Spiegel und Kugeln? Vllt hast ja ein Foto mit Bemaßung.
Wie groß ist das CCD?

I.A. leidet ein CT unter starkem Astigmatismus (evtl auch Koma), der durchaus mit der Wellenlänge variieren kann.

Du kannst auch hier einen Blick hineinwerfen:

http://spektroskopie.vdsastro.de/files/ ... Turner.pdf

LG,
D

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Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
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Aha hallo Daniel,

gamma ist das relativistische gamma also E=mc^2=m0*gamma*c^2 (m0 ist die Ruhemasse). Jetzt kommt das Verwirrende was du mit dem Öffnungswinkel meinst ist, dass die Intensität der Strahlung bei gamma*Beobachtungswinkel=1 auf die Hälfte abgefallen ist. Umgestellt gilt also, dass 1/gamma dem halben Öffnungswinkel entspricht. In meinem Fall ist gamma etwa 400 also umgestellt läuft der Kegel grob mit 2,5mrad auseinander, die optischen Geräte sind 10m entfernt, d.h. mit der 5mm Blende schneide ich einen Haufen Licht weg.

Ich hätte erwähnen sollen, dass es sich nicht um einen Eigenbau handelt:
http://www.horiba.com/fileadmin/uploads ... /HR640.pdf

Ich kenne nur die Spezifikationen des Datenblattes von Seite 10 und 11 ich hoffe die helfen dir weiter. Außerdem handelt es sich um sphärische Spiegel in beiden Achsen und der dispersive und nicht dispersive Fokus liegen merklich auseinander (Astigmatismus). Das ist aber gewollt, da damit die saggitale Richtung ein super Indikator für die vertikale Justage des Detektors darstellt. Um das zu verstehen haben mir damals deine Grundlagen sehr weitergeholfen, hab sie auch als Quelle in meinem Diplom stehen. Ich habe auch an Koma gedacht bei dem geschilderten Problem aber ich bin mir nicht sicher wie ich das rechne. Könnte ich das irgendwie messen?

Hallo Pascal,

darf man mal fragen, wo Ihr das macht? Hört sich nicht nach den üblichen Speicherringen an. Da setzt man ja Undolatoren ein. um höhere Energien im Röntgenbereich zu bekommen. Wenn Du von der Verschiebung der beiden Quellen sprichst ist ein Durchstimmen des Undulators gemeint?

Grüße

Ulrich

Hallo Pascal,
wie breit ist denn der Lichtstrahl, wenn er den zweiten Undulator verlässt. Hängt die Richtung der Lichtkegel von der Wellenlänge ab? Meine Frage zielt also darauf ab, ob die Ursache außerhalb des Czerny Turners liegen kann.
Viele Grüße
Christian

Hallo Pascal

also ich habe mal Deinen Bereich eingegeben und das System nach dem Manual auf Seite 11 (5. Dimension Drawing).

Im Anhang das Bild fuer die angegebenen Wellenlaengen. Davon ausgehend, dass Deine CCD eben dran ist, sollte es nicht zu so einem konischen Spektrum kommen.

Es liegt wohl an etwas anderem.

LG,
D

PS: Immer wieder interessant, wie schlecht doch solche Instrumente eigentlich sind...

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Daniel P. Sablowski

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Bitte entschuldigt meine späte Antworten:

@Daniel:
Vielen Dank für deine Rechnung, was mir nicht ganz klar ist, ich habe einen solchen Plot noch nicht ausgewertet, da steht Scale und dann eine Millimeter-Angabe. Der CMOS-Chip ist aber viel größer als 1,34mm. Zu PS., ich dachte aber, dass ein Monochromator gar nicht so schlecht ist, heißt das ich muss selbst das Spektrometer bauen?

@Christian:
In der Tat beobachtet man unter verschiedenen Winkeln andere Spektren, da die Lorentzkontraktion nur in Vorwärtsrichtung maximal ist. Ich erinnere aber noch einmal an die Blende von 5mm und dem Kegeldurchmesser von 50mm. Der Kegel geht nach der Blende nicht mehr ein.

@Ulrich:
Also ich arbeite an dem Mikrotron in Mainz MAMI genannt und die Wellenlängen sind weit weg von Röntgen. Nein es kommt nicht zum Durchstimmen, sondern der Undulator bewegt sich durch die Halle Per Schrittmotorstage.

Hallo Pascal,

ja, das ist die größe des Bildes für eben den Wellenlängenbereich, den Du weiter oben angegeben hast. Ich habe die Daten aus dem Manual verwendet. Wenn das nicht stimmt, ist Dein Czerny wohl doch anders aufgebaut...

LG,
D

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Hallo Daniel,

vielen Dank für die Aufklärung aber in dem Datenblatt steht, dass die Dispersion bei einem 1200er Gitter 12Å/mm sei. In deinem Ergebnis sind 10nm etwa auf 1mm.

Liebe Grüße,
Pascal

Hallo Pascal,

ich hatte mich bei der Gitterkonstante um eine 0 vertan.

Hier das neue Spektrum. Es gibt wohl wirklich einen trapezeffekt, der sich auf ca. 75 Mikrometer belaeuft. Wohl weniger, als was Du siehst...

LG,
D

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Ja super danke und nein es passt perfekt ich habe fürs Forum die Bilder gestaucht sorry, sonst sieht man nichts oder muss viel scollen. Aber die Breite nimmt doch 2x21 pixel zu auf der Strecke was 72mum entspricht, der restliche Unterschied kommt von der hm etwas legeren Art und Weise der Definition der Fußbreite die ich auf die schnelle gewählt habe. Darf ich fragen mit was du simuliert hast?

Hi Pascal

Cool!

Das war in ZEMAX OpticStudio.

LG,
D

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