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Dieter Goretzki [ 11. Oktober 2013, 14:09:39 PM ]

Betreff des Beitrags:

Spektrometer mit Blaze-Gitter

Hallo Zusammen,

ein Besuch beim IRSOL in Locarno hat mich animiert,
es doch mal mit einem Blaze-Gitter zu probieren.
Bei Richardson gibt es ja eine sehr große Auswahl und
damit die Qual der Wahl.
Letztlich habe ich mich für geritztes Gitter mit 300 L/mm
und einer Blaze-Wellenlänge von 4 µm entschieden. Das
Gitter soll in der 5. bis 10. Ordnung betrieben werden und
ich habe es in meinen bekannten Spek eingebaut.
Nach ersten Tests bin damit vollauf zufrieden:
Saubere Abbildung der Spektrallinien über die volle Länge
des Spalts von 3 mm egal wie der Spalt beleuchtet wird.
Mit dem Holo-Kram war das eine Rumeierei. Hat
mich Jahre gekostet und nichts gebracht.
Kein Streulicht mehr, da die erste Ordnung stark abgeschwächt
ist und nicht wie bei den Holos irgendwo im Spek herumvagabundiert.
Die hohe Energie im Blaze-Winkel kann auch noch im Bereich
von +/- 4° genutzt werden. Ich brauche das Gitter auch nur noch
in diesem engen Bereich verstellen. Das erleichtert die Kalibration
erheblich. Eine Hg-Lampe reicht und fertig. Bei den Holos muss
man die ganze klaviatur von 400 - 800 nm abklappern. Da reicht eine
Spektrallampe nicht aus.
Mit Sonnenspektren kann ich nocht nicht dienen, aber das wird noch.
Deshalb anbei zwei Aufnahmen der Hg-Linie bei 436 nm in der
9. und 10. Ordnung, wobei die 10.Ordnung hier schon 4° außerhalb des
Blazewinkels liegt. Die Hfs-Struktur ist sauber zu erkennen und das
über die ganze Spaltlänge.
Nachteilig ist die Überlappung der Ordnungen. Dieses Problem kann man aber
mit Interferenzfiltern lösen, so wie mit dem "Monochromatore" in Locarno.

Viele Grüße

Dieter

Dateianhänge:

Hg_4358_9.Ord.jpg [ 3.77 KiB | 10713 mal betrachtet ]

Hg_4358_10.Ord.jpg [ 4.71 KiB | 10713 mal betrachtet ]

Autor:	Thomas Eversberg [ 11. Oktober 2013, 14:35:43 PM ]
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Hallo Dieter, 10. Ordnung, großartig! Glücklich ist, wer Photonen hat. Wenn das Gitter eine Größe von etwa 50mm hat, besitzt es rund 15.000 Linien und damit ein Auflösungsvermögen von etwa 150.000 in der 10. Ordnung. Hast Du das mal getestet? Gruß, Thomas

Autor:	Dieter Goretzki [ 11. Oktober 2013, 15:22:38 PM ]
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Jo, habe ich getestet an der Europium-Linie bei 397,2 nm. Da komme ich in die 11. Ordnung (das Gitter hat 52 mm Länge). Das passt schon mit der Auflösung von 150.000 und hat mich doch sehr erstaunt. Aber wenn du mal so ein Gitter in der Hand hattest und einfach nur eine Halogenlampe beobachtest, bist du im Blazewinkel voll geblendet (wie ein Spiegel!). Da ist Energie ohne Ende, nicht so wie bei den Holos. Viele Grüße Dieter

Autor:	Thomas Eversberg [ 11. Oktober 2013, 15:30:42 PM ]
Betreff des Beitrags:
Ja, ein Blazegitter ist signifikant effizienter als ein holographisches Gitter. Ich wusste nicht, dass Du bisher keines genutzt hattest. Nun würde mich als Sonnen-Laie natürlich interessieren, was ein 600er-Gitter liefern könnte. Hängt natürlich auch vom S/N ab. Wieso hast Du eine Blaze-Wellenlänge von 4 µm gewählt? Gruß, Thomas

Autor:	Christian Netzel [ 11. Oktober 2013, 15:45:27 PM ]
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Hallo Dieter, die Hyperfeinstruktur ist einfach überwältigend! Ich wollte mir die Details mal in der NIST-Datenbank anschauen. Aber die ist tatsächlich wegen fehlender Finanzen z. Zt. geschlossen! Wie heißt es so schön? Die Lage ist hoffnungslos aber nicht ernst. Naja, dann müssen wir etwas warten. Viele Grüße Christian http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm Due to a lapse in government funding, the National Institute of Standards and Technology (NIST) is closed and most NIST and affiliated web sites are unavailable until further notice. We sincerely regret the inconvenience. The National Vulnerability Database and the NIST Internet Time Service web sites will continue to be available. A limited number of other web sites may also be available.

Autor:	Dieter Goretzki [ 11. Oktober 2013, 15:52:50 PM ]
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Ich war immer der Auffassung, dass ein geritztes Gitter für den Amateur unerschwinglich ist. Das ist aber nicht der Fall. Das Gitter hat mich ca. 900,- € gekostet. Das mit der Blazewellenlänge ist etwas aufwendig zu erklären, deshalb hier nur in Kurzform: In Locarno liegt die Blazewellenlänge sogar bei ca. 6 µm (62°). Der Winkel war mir zu groß, das Gitter hätte deutlich größer aufallen müssen. 4 µm in der ersten Ordnung (36°) bedeutet 2 µm in der 2. Ord. usw bis 400 nm in der 10.Ordnung. Ich habe ein Excell-sheet zusammengebaselt und einfach getestet was für mich am günstigsten ist. Wenn du mehr Linien/mm nimmst kommst du nicht in die höheren Ordnungen und die überlappen auch anders. Das gibt dann Schwierigkeiten mit den Interferenzfiltern. Habe ich alles mit den Angaben im Katalog von Richardson theoretisch ausprobiert. In Locarno haben die auch nur ca. 300 L/mm. Die haben sich sicher auch was dabei gedacht (ten Bruggencate). Bei noch weniger Linien / mm überlappen die Linien so eng, dass man wieder Probleme mit dem "Monochromatore" bekommt. Viele Grüße Dieter

Autor:	Thomas Eversberg [ 11. Oktober 2013, 15:56:27 PM ]
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Zitat: In Locarno liegt die Blazewellenlänge sogar bei ca. 6 µm (62°). Der Winkel war mir zu groß, das Gitter hätte deutlich größer aufallen müssen. 4 µm in der ersten Ordnung (36°) bedeutet 2 µm in der 2. Ord. usw bis 400 nm in der 10.Ordnung. Ah, ich verstehe. Wäre also teuer geworden. Na ja, bei dem Lichfluß spielt es wohl auch nur eine sekundäre Rolle, ob der Blazepeak bei 400 oder 600nm liegt. Gruß, Thomas

Autor:	Dieter Goretzki [ 11. Oktober 2013, 16:22:31 PM ]
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Nein, das ist nicht egal ! In Locarno arbeiten die eben in der 7. bis 14. Ordnung. Im Blazepeak liegen alle Wellenlängen zusammen ! (wie beim Echelle) nur müssen die Echelle`ies eben eine Crossdisperser verwenden und bekommen dann ihre krummen Spektren. Ich verwende eben Interferenzfilter und lasse erst gar nicht das Licht in den Spek, was mich sowieso nicht interessiert. Das Ergebnis ist ein einfacher Spektralfaden wie bei den Holo's. Den kann ich ohne Probleme reduzieren und kann noch über 3 mm mitteln (glätten). Für z.B. Ha lässt sich sicher ein Gitter finden, dass dort die maximale Effizienz hat und dann kann man sich auch noch die Auflösung wählen. Und dann noch was: Das Gitter kann man auch als ganz "normales Gitter" verwenden. Allerdings sind die Ordnungen nicht sehr intensiv. Also ein Beispiel: Die gelbe Hg-Doppell-Linie (579 nm) kann ich in der 4. 5. 6. 7. 8. Ordung beobachten. Das hat aber nur "didaktischen" Wert. Man sieht eben wie die Linien mit höherer Ordnung immer besser getrennt werden. Bei reichlich Photonen hat man so einen Spektrografen mit variabler Auflösung ! Viele Grüße Dieter

Autor:	Thomas Eversberg [ 11. Oktober 2013, 16:29:33 PM ]
Betreff des Beitrags:
Zitat: In Locarno arbeiten die eben in der 7. bis 14. Ordnung. Im Blazepeak liegen alle Wellenlängen zusammen ! Stimmt! Ich bin mal wieder betriebsblind! Zitat: Bei reichlich Photonen hat man so einen Spektrografen mit variabler Auflösung ! Ja, das ist natürlich ein großer Vorteil. Also ich gratuliere. Mir scheint, Dein Locarno-Besuch hat Dich gut angeschoben. In 2015 haben wir ja unsere FG-Tagung in Freiburg. Ich habe schon Markus Roth vom Kiepenheuer-Institut wegen eines Vortrags angesprochen. Vielleicht kann man ja am Freitag vor der Tagung einen Besuch bei denen organisieren. Ist noch lang hin, aber das könnten wir im Hinterkopf behalten. Gruß, Thomas

Autor:	Daniel Sablowski [ 22. Oktober 2013, 20:03:49 PM ]
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Hallo, es hat hier so den Anschein, als wären Blazegitter etwas Neues... Dieter, sicherlich ist Dein Gitter kein geritztes, sondern ein repliziertes, wie es auch bei Thorlabs usw. gekauft werden kann. Leider immer nur für die 1. Ordnung ausgelegt und in recht kleinen Abmessungen. Ein Mastergitter ist und bleibt unbezahlbar (für uns und oft sogar für die Pros). Des Weiteren sind mittelerweile holographische Gitter recht gut in der Effizienz und eigentlich, auf Grund ihrer sehr regelmäßigen Struktur streulichtarm und freier von Geistern. Btw. ein reines Sinusgitter kann so gestaltet werden, dass es wesentlich effizienter sein kann als ein Blazegitter! Allerdings leider dann nur für einen etwas stärker eingeschränkten Spektralbereich. Siehe z.B. VPH-Gitter. Allerdings scheint es mir, als könne man auch diese über einen dennoch beachtlichen Bereich durchstimmen. Aber: Dieses ganze Zeug ist schon Uralt! Es bleibt aus eine Revolution in der spektroskopischen Technik... Grüssle, DS

Autor:	Martin Dubs [ 23. Oktober 2013, 00:29:34 AM ]
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Hallo Daniel, Du schreibst, die gängigen Gitter bei Thorlabs sind nur für die 1. Ordnung ausgelegt. das stimmt so nicht ganz, Du kannst ein Gitter z.B. für 3.1 mu geblazed, mit Blaze Winkel 32° in der 4. - 8. Ordnung im visuellen verwenden. Diese Gitter gibts z.B. hier: http://www.thorlabs.de/search/thorsearc ... %20grating Es stimmt zwar, dass die Blazewellenlängen nur für die 1. Ordnung angegeben sind, aber der Fachmann kann daraus leicht die Blazewellenlängen für die höheren Ordnungen berechnen Für grössere Gitter musst Du allerdings z.B. bei Newport Richardson suchen und dann wird es wie Du sagst teuer. Richtig ist, dass alle diese Gitter Replicas sind, vermutlich Replicas von Replicas ... Gruss, Martin

Autor:	Sander Slijkhuis [ 23. Oktober 2013, 13:04:15 PM ]
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Hallo Martin, ich habe in meinem SMEtte echelette Spektrographen ( siehe http://www.astronomie.ch/forum/viewtopi ... 3f641a8201 ) ein aehnliches Gitter wie Dieter (4 micron, 300 l/mm). Ich benutze es fuer H-alpha im 6en Ordnung und Hbeta im 8en, aber Daniel hat schon recht: ausserhalb der ersten Ordnung ist die Effizienz wesentlich geringer. Ich schaetze mal, bei H-alpha nicht viel mehr als 15%. Ich vermute, dass s und p bei unterschiedlichen Wellenlaengen ihr peak haben und dass dies die Effizienz stark beintrachtet, aber weiss das nicht so genau. Gruesse, Sander PS noch mal 'ne Frage: sind die Holo's auch repliziert oder kann man da die Effiziensangaben des Herstellers trauen?

Autor:	Dieter Goretzki [ 23. Oktober 2013, 13:55:36 PM ]
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Hallo zusammen, für das Gitter gibt es nur Effizienzkurven bis zur 3. Ordnung. Nach Angaben der Vertretung von Richardson (C3-Analysentechnik) soll die Effizienz aber ähnlich wie bei diesem Gitter sein: http://gratings.newport.com/Products/Pr ... =53-*-013R Also in der 16. Ordnung auch noch 60 % rel. im Blaze-Peak. Ich habe auch mal eine Wellenlänge (die grüne Hg-Linie) in verschiedenen Ordnungen spektroskopiert. Außerhalb der Blaze-Bedingung geht die Intensität schon kräftig zurück. Daraus schließe ich, dass in den anderen Ordungen nicht soviel Licht verschwendet wird und deshalb der größte Anteil (absolut) im Blaze-Peak landet. Viele Grüße Dieter

Autor:	Sander Slijkhuis [ 23. Oktober 2013, 17:32:27 PM ]
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Wenn ich mit dem roten Laser einstrahle, muss ich mich schon anstrengen um den meist helle spot zu identifizieren. Auch is die rueckgestreute Intensitaet mit dem Auge schon deutlich scwaecher, was bei 60% Reflektion sicherlich nicht der Fall waere. Allerdings ist die von Richardson angegebene Effizienz bei Littrow, und da bin ich doch relativ weit weg (~35 Grad, ausserdem drehe ich das Gitter so, dass H-alpha mittig auf dem CCD landet). Und China-Replika, kein Master. Weiss nicht, was da die groessere Suende ist (non-Littrow oder Gitterqualitaet) Und die 60% ist ja nur in dem peak. Wenn man weiter weg ist, und die Intensitaet von andere Ordnungen nicht addieren kann (z.B. weil diese auserhalb vom CCD liegen, oder weil diese mittels Interferenzfilter ausgeblendet werden) sieht es auch nicht so toll aus. Allerdings gibt es weing alternativen wenn man bei hoher Aufloesung ueber einem breiten Spektralbereich spektroskopieren moechte - es sei denn, man nimmt gleich ein richtiges echelle Gitter. Dann ist die Intensitaersabfall ausserhalb vom blaze-peak aber noch extremer. Nun ich mich ueberlege: das mit dem Interferenzfilter funktioniert doch nur in dem blaze-peak oder? Sonst koennte man eine Linie die "links" vom peak liegt, in der anliegenden Ordnung "rechts" zurueckfinden (solange er innerhalb der Filterbreite faellt). Oder mach ich da einen Denkfehler? Gruesse, Sander

Autor:	Dieter Goretzki [ 23. Oktober 2013, 18:22:45 PM ]
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Hallo Sander, bei meiner Geometrie bin fast bei der Littrow-Bedingung (< 4°). Der Peak ist aber doch breit (in der Wellenlänge), so dass man schon +/- 3-4° das Gitter verstellen kann ohne großen Verlust. Jetzt zum Interferenzfilter: Es ist bei mir schon so, dass ich, gerade im blauen Bereich, eine Linie sowohl in der einen wie in der anderen Ordnung beobachten kann. Das hängt aber von der Geometrie des Spek und dem Gitter ab. In Locarno hat man alles genau so gewählt, dass die Ordnungen um den Blaze-Peak eben nicht (oder nur ganz wenig) überlappen. Die haben dann für jede Ordung einen Filter (oder eine Kombination) eigentlich einen Bandpass-Filter. Das kann ich mir nicht leisten. Deshalb bin ich auch auf wenige Spekralbereiche beschränkt. Besonders ärgerlich ist der NIR-Bereich. Bei den Holos hatte ich damit überhaupt keine Probleme. Jetzt aber schon, da der Bereich eben auch im Peak liegt, das Gitter dort sehr effektiv und überdies mein CCD-Chip da noch nicht blind ist. Die normalen NIR-Sperrfilter blocken aber auch den Bereich < 430 nm. Da experimentiere ich noch in der Hoffnung preiswerte Lösungen zu finden. Viele Grüße Dieter

Autor:	Sander Slijkhuis [ 23. Oktober 2013, 19:19:21 PM ]
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Hallo Dieter, ich meine mich zu erinnern, dass der IR-Sperrfilter von Omegon ein reines Dichroic ist, und kein Bandpass filter das dem blauen Bereich abblockt. Koenntest mal nachfragen. Wenn 1,25 Zoll ausreicht, bist Du fuer 30 EUR dabei. Viele Gruesse Sander

Autor:	Martin Dubs [ 23. Oktober 2013, 19:50:19 PM ]
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Hallo Sander, auch holographische Gitter werden repliziert. Ich bin zwar kein Gitterexperte, habe aber die Info hier gefunden: http://gratings.newport.com/Information ... dbook.aspx Eine gute Informationsquelle zu Gitter aller Art (siehe auch Kap. 9 über Grating efficiency. Da findest Du auch Angaben zu bestimmten Einbrüchen der Effizienz Falls Dus genauer wissen willst, kannst Du das Gitter auch selber rechnen, für Deine Geometrie, mit GSolver: http://www.gsolver.com/ Da gibt es eine Demoversion, mit welcher jede Grooveshape und Geometrie gerechnet werden kann. Insbesondere ausserhalb der Littrowbedingung. Die Kurven bei Thorlabs stimmen damit überein, soweit ich früher einmal festgestellt habe, d.h. sie sind auch nur gerechnete, theoretische Werte für ideale Grooveshape. Gruss, Martin

Autor:

Lothar Schanne [ 24. Oktober 2013, 15:54:42 PM ]

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Hallo

von Spectrogon gab's auf der Firmenwebpage früher ein kleines tool für die Berechnung der Beugungswinkel der verschiedenen Ordnungen.

Ich leg's mal komprimiert bei.

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