DIY Solar Spectroscope 自制太陽光譜儀

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鄧登凳
夸克星
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文章 鄧登凳 » 週一 17 2月, 2014 18:09

Wah!! 寫:光譜儀雖千變化萬, 但主要的方法都是:...

其他種類:
凹面光柵: 平行白光射到凹面光柵之後的光束, 各顏色光束直接聚焦成光譜像

這個凹面光柵有趣, 其實不需要變成平行光, 只須光源(太陽戓星點成像)位於凹鏡焦點便可, 這設計可以簡化所需部件的數目及要調教的複雜性:

圖檔
來自:http://www.gratinglab.com/ 這也有這種光柵賣。

Edmund Optics也有得賣, 但最大是30mm正方(一千美元):
http://www.edmundoptics.com/optics/grat ... tings/2583
不過那是blazed光柵, 應光較集中於1st order, 可能物有所值。

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週一 17 2月, 2014 18:35

價錢貴, 估計彗差也不小, 不太值得我們DIY所用.
我現在找到一家賣25X25 1200/mm 的光柵廠家, 要視乎我們的購買量而定價, 但比這個1000美元的凹光柵便宜得多.
等我另開話題團購吧!

現在頭痛的是內置的那片透鏡和狹縫未找到source.

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週三 19 2月, 2014 13:57

正在淘兩片35mm f200mm的折射鏡片, 買回來看看質量如何.

ham
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文章 ham » 週三 19 2月, 2014 15:00

正在淘兩片35mm f200mm折射鏡片, 買回來看看質量如何?

wah!!

如果改用再短焦距的镜片(例如眼鏡片…………)是否可行?影象會唔會變形和色差等的問題出現而看不到譜線?如果可行的話光谱儀的外壳又可以短D和輕D呢!

ham

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週三 19 2月, 2014 15:13

鏡片焦距對於光譜的長度有極大影響, 例如200mm鏡片可以使400-600nm的光譜在焦點散開20mm, 改用100mm的鏡片就只能得到10mm的光譜

ham
紅巨星
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文章 ham » 週三 19 2月, 2014 15:28

哦!明白了。咁樣如改更長焦的理應更濶了不過光譜儀又顯得又窄長呢!那樣用廢舊双筒镜/普通單筒镜的消色差/非消色差物鏡可以嗎?

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週三 19 2月, 2014 15:35

ham 寫:哦!明白了。咁樣如改更長焦的理應更濶了不過光譜儀又顯得又窄長呢!那樣用廢舊双筒镜/普通單筒镜的消色差/非消色差物鏡可以嗎?
非消色差的凸透鏡雖然可用, 但是容易導致拍攝光譜時, 一邊色清晰, 另一邊色模糊.
APO透鏡很貴, 也沒有小型的選擇.
普通消色差透鏡是可行的選擇, 雙筒鏡物鏡是其中一個可行的辦法.

專業的光譜儀都是"又窄又長"的, 許多太陽塔的光譜儀都是有幾米長的焦距的.

ham
紅巨星
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文章 ham » 週三 19 2月, 2014 15:53

正在淘兩片35mm f200mm折射鏡片, 買回來看看質量如何?

wah!!

如果改用再短焦距的镜片(例如眼鏡片…………)是否可行?影象會唔會變形和色差等的問題出現而看不到譜線?如果可行的話光谱儀的外壳又可以短D和輕D呢!

ham

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夸克星
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文章 Wah!! » 週三 19 2月, 2014 15:55

長譜夠不夠長, 要視乎你的用途.
若要跳過以計算來判斷, 那就只有實際測試一途.

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夸克星
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文章 Wah!! » 週五 21 2月, 2014 11:43

對於光柵轉動微調, 我有以下想法, 大家看看是否可以?

8mm 光軸用於光柵轉動軸心:
http://item.taobao.com/item.htm?spm=a23 ... 2bj4b71211

小軸承座:
http://item.taobao.com/item.htm?spm=a23 ... 2bj4b7ad29

光柵座用L鋁:
http://detail.tmall.com/item.htm?spm=a2 ... 27b&pm_id=

微分頭推動光軸轉動:
http://item.taobao.com/item.htm?spm=a23 ... 2bj4b7cf10

拉簧減少虛位:
http://item.taobao.com/item.htm?spm=a23 ... 2bj4b7e648

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bingsze
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文章 bingsze » 週五 21 2月, 2014 14:45

總數大概要多少? :D

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週五 21 2月, 2014 15:42

bingsze 寫:總數大概要多少? :D
你有門路?

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鄧登凳
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文章 鄧登凳 » 週五 21 2月, 2014 16:09

轉動機械要多準確, 以下可以計一計(不知有冇錯):

假定CCD闊60mm, 要控制某一波長要在CCD的中央部份, 當中央部份闊20mm, 當聚焦鏡是200mm焦距, 那幾何指這20mm代表arctan(20/200)= 5.7度角(約11nm的波長差異, 以5micron像素, 每Armstrong36像素)。

光棚的分色反射同樣受入射角=反射角的基本原理影響, 即光柵轉一度角, 入射角會差了一度, 出射角也會差了一度, 入射出射的角度差異會改變了兩度, 即5.7度角的光線角度差異, 代表2.85度角差異。那以調角的準確度來說, 只是在+/-1.4度的範圍來, 便可以了。

如果這個計算沒有錯, 那用螺絲推捍及槓桿便可以了, 用M5螺絲牙, 每牙0.8mm, 以可有效控制轉動1/8轉(45度角), 那可控制螺絲長度的準確度是0.1mm, 配合20mm長的槓桿, 螺絲每轉1/8轉, 槓桿轉了0.125xarctan(0.1/20)=0.036度(代表1.04nm的波長差異), 絶對可以有效控制光柵角度了(比要求高39倍的精準度)。

但如要達到5micron X 36(1Armstrong)準確度, 那能控制0.0026度(9.3角秒)的轉用, 可能真的要用微分頭推動了。

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Wah!!
夸克星
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文章 Wah!! » 週五 21 2月, 2014 18:10

http://www.calctool.org/CALC/phys/optics/grating
用400nm-700nm 的計算出兩種光散射角度差大約是28度, 即光柵需要最少可以轉動14度.
用20mm長的槓桿, 推動長度約是5mm

ASI130MM 是1/2"CMOS, 高度是5.3mm(1024像素). 對於200mm焦距的距離是大約1.5度, 即是光柵轉動0.76度左右, 譜線便必然會移出視場.
所以我們需要做到的是轉動精度高於0.76度.
用20mm長的槓桿, 需要最少達到0.27mm的精度才可不讓譜線移離視場.
若要使譜線位置準確性做到100像素左右的範圍, 便需要可控制至0.03mm的精度.

ham
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文章 ham » 週日 23 2月, 2014 15:45

http://www.calctool.org/CALC/phys/optics/grating
用400nm-700nm 的計算出兩種光散射角度差大約是28度, 即光柵需要最少可以轉動14度.
用20mm長的槓桿, 推動長度約是5mm

ASI130MM 是1/2"CMOS, 高度是5.3mm(1024像素). 對於200mm焦距的距離是大約1.5度, 即是光柵轉動0.76度左右, 譜線便必然會移出視場.
所以我們需要做到的是轉動精度高於0.76度.
用20mm長的槓桿, 需要最少達到0.27mm的精度才可不讓譜線移離視場.若要使譜線位置準確性做到100像素左右的範圍, 便需要可控制至0.03mm的精度.




ham問

我都有打算用微分頭微調,但用球頭0-6.5mm進給量就夠嗎?還是0-13mm或0-25mm,多預點盈馀。

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