Mikro-Forum

Liebe Kollegen,

ich suche für die Erzmikroskopie im Auflicht ein kompaktes Spektrometer mit guter Auflösung, was könnt ihr mir aus eurer Erfahrung da empfehlen? Ca. 300 - 1000nm wären optimal.

Ist so etwas brauchbar? Qualitativ OK?
https://www.ebay.de/itm/USB-Spektrometer-Breitband-200-1200nm-Spectrometer/140568685009?hash=item20ba8be9d1:g:WWUAAOSwbYZXTxzu (https://www.ebay.de/itm/USB-Spektrometer-Breitband-200-1200nm-Spectrometer/140568685009?hash=item20ba8be9d1:g:WWUAAOSwbYZXTxzu)

Danke & viele Grüße,
Holger

Hallo Holger,

sehe aus der Beschreibung, dass es für die "Dedaktik" geeignet ist. Heisst das, dass man dauernd dran rumfingern muss?
Hugojun hat auch ein Spektroskop, das noch erhältlich ist. Vielleicht schliesst Du dich mal mit ihm kurz.

Viele Grüsse
Florian

Hallo Florian ,

ist schon passiert, danke für die Vermittlung.

Für die punktgenaue Reflektions- Messung  ist aber Horst Wörmann der Spezialist.

http://www.mikroskopie-bonn.de/_downloads/150110_Mikrospektralfotometrie_HW.pdf

LG
Jürgen

Danke ihr Beiden,

dann werde ich mal mit dem lieben Horst sprechen.

Ich habe noch ein Unterteil von einem Leitz Photometer (MPV compact) rumliegen, siehe Bild. Darüber kann ich die Glasfaseranbindung an das Spektroskop realisieren, es hat ja schon Optik eingebaut, die ursprünglich auf ein PMT-Fenster projiziert, aber ja werde ich vermutlich noch mehr bündeln müssen.
Der Vorteil dieses Unterteils ist, dass es mit dem FSA-Rückspiegeltubus des Orthoplan die Einspiegelung einer Messblende (rund, bzw beliebig rechteckig) ins Objektfeld ermöglicht und ich somit ziemlich genau eingrenzen kann, wo ich messe. Außerdem hat es noch ein Kabelanschluss der zum FSA Tubus führt. Damit wird während der Messung mit einer elektromagnetisch gesteuerten Klappe die Okulare verschlossen, damit kein Fremdlicht einfällt.

Die Ansteuerung wie bei meinem bisherigen MPV-c mit Arduino und LabView.

Grüße,
Holger

Hallo Holger ,

diese Photometer sind viel empfindlicher als die USB-Spektrometer.
Deshalb ist da das Ausblenden des Umgebungslicht und der Verlust durch viel Optik auch kein Thema.

LG
Jürgen

Hallo Holger & Jürgen,

die Empfindlichkeit ist nicht das Problem, gefordert war die spektrale Information über den Bereich 300 bis 1200 nm, da reicht das von Holger ausgewählte Gerät aus. Die Anforderungen hinsichtlich Auflösung sind nicht sonderlich hoch, in dem Bereich gibt es eh' nur Beulen (ausgenommen Seltene Erden).

Viele Grüße aus Bonn
Horst

Lieben Dank schon mal, hatte auch eben noch mit Horst telefoniert.
Ich schau mich dann mal um, was ich so finde!
Holger

Zitat von: Holger Adelmann in November 21, 2020, 13:59:33 NACHMITTAGS

Ich habe noch ein Unterteil von einem Leitz Photometer (MPV compact) rumliegen, siehe Bild. Darüber kann ich die Glasfaseranbindung an das Spektroskop realisieren, es hat ja schon Optik eingebaut, die ursprünglich auf ein PMT-Fenster projiziert, aber ja werde ich vermutlich noch mehr bündeln müssen.

Hallo Holger,

Du musst dann mit der Glasfaser bis in die Ebene der auf Deinem Bild zu sehenden Schieber für die Blende kommen.
Dieses sieht innen so aus:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/288281_26765710.jpg)

Gruß,
Rolf

Vielen Dank Rolf!

Ich wollte ja die Messblenden- Mimik des MPV Unterteils und deren komfortable Einspiegelung benutzen, also werde ich wohl oberhalb des jetzigen Slots für die Interferenzfilter (also quasi unterhalb der PMT-Röhe) ansetzen und mittels Glasfaser-Kollimator (Vorschlag von Horst) auf die Eingangsapertur der Faser abbilden.
Ich denke dass eine Eingrenzung des Messfeldes besser ist als lediglich mit der Faser einen Punkt des gesamten Zwischenbildes abzugreifen, da ich so den Einfluss der Reflektion benachbarter Phasen auf die Messung unterdrücken kann....
Zumindest ist das meine Vorstellung ...
Durch diese Kollimation von reflektiertem Licht aus einer größeren Fläche erhöht sich dann vermutlich auch die Empfindlichkeit ....

Holger

.... und hier sind ein paar gute Ideen drin:

https://www.researchgate.net/post/How-can-I-collect-diffused-light-into-an-optical-fibre (https://www.researchgate.net/post/How-can-I-collect-diffused-light-into-an-optical-fibre)

Das hier habe ich daraus "destilliert":
https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=4959#:~:text=Thorlabs'%20Cosine%20Correctors%20are%20diffusers,of%20the%20CCSA1%20is%20smooth. (https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=4959#:~:text=Thorlabs'%20Cosine%20Correctors%20are%20diffusers,of%20the%20CCSA1%20is%20smooth.)

Scheint mir brauchbar zu sein um Licht, welches in das PMT-Fenster sollte, in die Fiber zu leiten ....

Hallo Holger,

das wäre schon das richtige, also in etwas Abstand zur Meßblende positioniert. Aber:
"Ich denke dass eine Eingrenzung des Messfeldes besser ist als lediglich mit der Faser einen Punkt des gesamten Zwischenbildes abzugreifen, da ich so den Einfluss der Reflektion benachbarter Phasen auf die Messung unterdrücken kann...."
Das verstehe ich nicht, gerade bei dem geringen Durchmesser der Faser haben benachbarte Präparatestellen keinen Einfluß. Anders als bei der großflächigen Meßblende, und dann noch mit Kollimator und Cosinus-Korrektur. Da integriert man doch über größere Flächen, mit Fehlern durch Überstrahlung benachbarter Flächen (vgl. Piller, Microscope Photometry, 1977, S. 187).
Beim Filtersystem hat man einen an das System mit PM angepaßten Strahlengang, da braucht man Meßblenden. Faseroptik und Spektrometer mit Querschnittswandler für die Faser bringen ganz andere Möglichkeiten.
Gute Hinweise beim Hersteller mikroskop-spektroskopie.de. Die bieten für spezielle Anwendungen Kollimator und Cosinus-Korrektur an.

Viele Grüße
Horst

Hallo Holger,

oberhalb des Photometeraufsatzes existiert sicher kein Zwischenbild mehr, ist auch nicht notwendig, denn die Eintrittsöffnung des Photometers beträgt etwa 25mm. Halte mal eine Mattscheibe drüber.
Genau in der Ebene der Messblende ist das kleinste und hellste Bild, das man  mit dem Lichtleiter abtasten kann.
Deshalb würde ich den Lichtleiter auch (fast) auf die Messblende positionieren.
In der Öffnung (auf meinem Bild oben) befindet sich nur ein Schutzglas. Die Messblende liegt etwa 8 mm tiefer.
Die Messblende kann man mit einer kleinen Lampe sicher von oben beleuchten und so im Okular sichtbar machen.

Viele Grüße,
Rolf

Eine Verkleinerung des Querschnitts gelingt mit einem Fernrohr (am besten Kepler) - wenn man es umdreht, also verkleinert benutzt. Die Verkleinerung entspricht der Vergrößerung, also dem Verhältnis Objektivbrennweite zu Okularbrennweite.
Parallelstrahlen bleiben parallel, die Strahlen auf der optischern Achse bleiben auch dort.
Das müßte auch zur Fasereinkopplung funktionieren.
Ein Bündel aus konischen Fasern ändert den Austrittswinkel oder bleibt dunkel, wenn es zu lang ist.

Gruß - Werner

Vielen Dank auch an Horst, Rolf, und Werner!

Ich denke ich werde beides versuchen:

• Wenn die dünne Faser auch bei schwach reflektierenden Erzen noch genug Flux liefern kann ist das sicher der einfachste Weg, auch wenn die Abkopplung und rückwärtige Durchstrahlung der Faser mit einer LED zum Zweck der Positionierung des Messfleckes im Gesichtsfeld etwas unkommod ist
• Falls das Licht / Flux nicht gut ist, würde ich den anderen Weg gehen mit dem Photometer-Unterteil & den Messblenden, die dann natürlich komfortabel eingespiegelt werden können. Zusätzlicher Aufwand ist dann natürlich die Verkleinerung und Abbildung des Strahlenganges auf die Eingangsapertur des Lichtleiters.

Gute Nacht & einen guten Wochenstart,
Holger

Hallo Freunde der Lichtzerteilung

Günstige Spektrometer gibt es hier:

http://www.thunderoptics.fr/index.php?p=1_27_Spectrometers

Den kleinsten habe ich vor langer Zeit getestet und er ist gut brauchbar.
Der grössere ist für Raman ausgelegt habe ich aber nicht getestet.

Gruss Martin

Hallo Martin,

Hmm... es scheint ja genau dieses Gerät  (https://sites.google.com/site/wayneholder/spectrometer)zu sein. Kann man das wirklich empfehlen?

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Peter

Meines funktioniert recht gut, dass es sehr günstig gebaut ist, kann man auch vom Preis erahnen.
Für die Messung von Lichtquellen reicht es allemal.

Martin

Sprichst Du von diesem Modell?

https://sites.google.com/site/wayneholder/spectrometer

Michael

Hallo Martin,

"recht günstig gebaut" ist ja verständlich - aber das muss nicht zwangsläufig mit so einer handwerklichen Katastrophe einghergehen. Das ist einach nur hingerotzt und eigentlich eine Unverschämtheit, es so kommerziell zu veräußern. Das kann man mit ein wenig Liebe auch für das gleiche Geld besser machen - selbst ich (handwerklich eher mäßig begabt) würde das wahrscheinlich sauberer hinbekommen.
Wie ich auch schon bei den recht teuren LED-Steuergeräten eines bei Ebay stark vertretenen Händlers festgestellt habe, sollte man manchmal besser nicht in die Gehäuse schauen, um sich nicht der schönen Illusion zu berauben  ;)

Herzliche Grüße
Peter

Hallo,

ich bin bei diesem Gerät in doppelter Hinsicht skeptisch: Es verwendet einen Farbsensor, und der kann im Übergangsbereich der jeweiligen Farben Probleme bereiten. Außerdem ist das Gerät vermutlich nicht kalibrierbar (Intensitätsverlauf). Da wird dem Laien dann eine Genauigkeit vorgegaukelt, die bei der Interpretation der Messung Probleme bereiten kann.

Hubert

Hallo Skeptiker

zt. sehe ich das auch so...

ich spreche vom Gerät das ich verlinkt habe,
in meinem Labor betreibe ich Spektrografen von Echelle bis Cherny mit 1m Brennweite
und R= 100'000 ich weiss also wovon ich spreche, ich musste den Spalt auch
neu Ausrichten, danach hat der Spektrograf aber gut funktioniert.
Wir sprechen hier nicht von Wissenschaft. Für den Bastelgebrauch gibt es aber für
den Preis eine gute Annäherung an eine reale Nutzung. Das Spektrum lässt sich
mit der entsprechenden Software und Kallibrierlichtquelle auch Kalibrieren.
Für eine seriösere Nutzung gibts auf der Bucht zB. die Ocean Optics Spektrografen.

Martin

Wer tiefer eintauchen möchte findet hier Informationen
zur Kallibration und auch zur Datenreduktion von Spektren unter Astrospektroskopie:

https://www.ursusmajor.ch/astrospektroskopie/richard-walkers-page/index.html

Gruss Martin

Hallo Hubert, Da bin ich anderer Meinung!

Aus der Beschreibung von thunderoptics.fr geht die Verwendung eines Gitters hervor, das ist ja im Bild von wayneholder auch als Folie vor dem Kameraobjektiv zu sehen. Die Kamera ist dann wohl Schwarzweiß, eine Bayermaske würde hier ja stören.
Das ist aber schon ein minimalistischer Monochromator, einer mit Konkavgitter wäre optisch sauberer, weil klassisch.
Aber wenns funktioniert...

Gruß - Werner

Liebe Kollegen,

Jürgen machte mich auf diese Geräte hier aufmerksam, arbeitet jemand (außer Jürgen) damit?
http://www.aseq-instruments.com/LR1.html (http://www.aseq-instruments.com/LR1.html)

Einen schönen Montag,
Holger

Lieber Holger,

Wilfried (wilfried48), Physiker, hat mir dieses Gerät empfohlen. Er hat selbst eines im Einsatz. Vielleicht fragst Du ihn mal?

ZitatZur Zeit gibt es wieder das Spektalphotometer in USA, das im Ramanspektrometer vom Bärtierchenjournal steckt und unserem DIY Raman vom SFZ nach langer Zeit wieder.
Das ist wirklich sehr gut und von der Auflösung her sogar wirklich ramantauglich.
Ich habe mir bereits ein zweites bestellt und wenn du schnell bist könntest du das vorläufig letzte dort bekommen.
Der Lichtleiter mit Normanschluss ist sogar dabei.


LG Peter

https://www.ebay.de/itm/Compact-Fiber-Coupled-CCD-Spectrometer-Kit-DIY-1800-l-mm/224079357820?hash=item342c2ba77c:g:IP0AAOSwT5tWHw9L (http://lg%20peter

Das sind wohl richtig aufgebaute Spektrometer. Die Plots sind sehr gut.
750 $ halte ich für nicht überteuert.

Gruß - Werner

Hallo Werner,

ZitatDie Kamera ist dann wohl Schwarzweiß, eine Bayermaske würde hier ja stören.

das ist Deine Vermutung, dass ein Farbsensor stören würde ist ja Grund meiner Skepsis. Bilder auf der Internetseite zeigen, dass hier anscheinend Farbfotos des Spektrums durch die Software integriert und dadurch die Intensitätsverteilung erstellt wird.

Hubert

Hallo Hubert & Werner ,
schaut mal hier

https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=39150.0

Zitat von: hugojun in November 20, 2020, 09:04:26 VORMITTAG
Hallo Klaus ,
@Christoph : vielen Dank für diesen Hinweis.
K530 ist also ein Langpassfilter , der ab 530nm Licht durchlässt.
Aus einer Farbbetabelle für die Dispersions-Färbung  wird der Abschnitt 510-540nm mit Grün bis Gelblich Grün beschrieben.
Die LED 467nm fällt in den Abschnitt 485nm – 490nm , der mit Blasses-Grünblau bis Blaugrün beschrieben wird.
Je nach Steilheit des Filters könnte also eine Wahrnehmung von Grün ab Wellenlänge > 475 möglich sein.
Wenn ich Dich richtig verstanden habe , tritt eine Grün-Farbe auch mit der 365nm LED ein ?
Da bleibt nur die Überprüfung mit einem Spektrometer /Spektroskop .
@Rolf: Hat deine A6000 einen echten schwarz-weiß Chip  oder hat er einem Bayer-Sensor?
Deine Bilder könnten dir da ein Schnäppchen schlagen . Speziell ab 1/8 bis 1/6 sec ist mir die Trennung Grün-Rot
und Grün-Blau zu scharf.

LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

was gibt es da in diesem Zusammenhang zu sehen?

Hubert

Eine Bayermaske kostet primär SNR, weil die Empfindlichkeit zwischen den Bändern reduziert ist, und typischerweise ist unter 400 nm kaum noch was zu holen, aber grundsätzlich ist die Kalibrierung möglich und nicht schwieriger.  SNR kann man durch mehr Integrationszeit verbessern, d.h. Geräte mit monochromen Sensoren sind tendenziell schneller und liefern bei UV etwas mehr, sofern der Bereich soweit geht und die Beugungsordnungen sich nicht schon überlappen.  Bei Kamera-Modulen ist immer die Frage, ob der Bildprozessor umgangen wird.  Rauschfilter, Nachschärfung und Vignettierungskorrektur eines M12-Billigstobjektivs usw. sind absolut unerwünscht und können tatsächlich die Kalibrierung verhindern.  Wer Optik mit Heisskleber befestigt, dem traue ich alles zu.

Ein einfaches Filmgitter kostet Auflösung und ebenfalls SNR.  Die Auflösung ist nicht in Software zu verbessern.  Unter dem Mikroskop sehen die Filmgitter oft grauenhaft aus.  Das Gleiche gilt für einen Schlitz aus Film.  Zudem hat man bei einfachen Gittern mehrere Beugungsordnungen, die den Messbereich eingrenzen.  Das sind die Teile, in deren Qualität man richtig Geld versenken kann und die den Unterschied machen.  Ich wäre sehr überrascht, ein Gerät unter 500 Euro zu finden, welches optische Teile in guter Qualität enthält.  Amitionierte Selbstbauten sind darum auch nicht billig.

Ich habe Erfahrung mit dem USB2000 von Ocean Optics, die inzwischen Ocean Insight heissen, ein betagtes Modell mit SMA905 Anschluss.  Es gibt Pythoncode, um Aufnahmen zu automatisieren und damit endlose Freiheit bei der Datenerfassung und sehr effiziente Arbeitsabläufe.  Die Auflösung kann ich nicht bewerten, weil meine Anwendung die Transmissionsmessung von Filtern war.  Mir fiel nichts Negatives auf, aber die Anwendung war wie gesagt eher begrenzt.  Ich würde kein Gerät kaufen, wo ich an die Software des Herstellers gebunden bin.

Die Einkoppelung von Licht über SMA905 geht nochmal richtig ins Geld und da könnte ich auch Rat brauchen, was man kaufen muss, wenn man das Spektrum kleiner LEDs messen will.

Michael

Hallo Hubert ,

Ich halte die dort gezeigten Farbfotos für Artefakte des Bayer-Filters, und nicht für das Eigentliche Spektrum.

Jürgen

Liebe Kollegen,

ich versuche mal, den thread wieder zur ursprünglichen Fragestellung zurückzubiegen  ;D

Ich denke das ASEQ LR1 ist wirklich gut geeignet für meine Zwecke in der Erzmikroskopie.
https://www.ebay.de/itm/USB-spectrometer-fiber-input-software-LabView-VC-VB/221958114860?hash=item33adbc0e2c:g:v3UAAOxyu4dRu2uy (https://www.ebay.de/itm/USB-spectrometer-fiber-input-software-LabView-VC-VB/221958114860?hash=item33adbc0e2c:g:v3UAAOxyu4dRu2uy)

Ich bin noch unschlüssig bzgl. Auflösung vs Lichtstärke, wahrscheinlich reicht für nicht-Raman Anwendungen etc. meist eine Auflösung <3 nm, das wäre dann lichtstärker als die Version <0,4 nm.
Horst wird dankenswerterweise mal ein Erz mit niedriger Reflektivität mit seiner 50 µm Faser testen, mal sehen ob der Flux aus so einem kleinen Teil des Zwischenbildes reicht ... und wie S/N aussieht.

Ich werde dann zunächst den Weg gehen, die Apertur der Faser ins Zwischenbild zu legen und hier das Signal abzugreifen.

Falls das vom Flux nicht reicht, kann ich noch den Weg mit der Integration des ca. 1 cm breiten Lichtstrahls oberhalb der Messblende des Photometers und dessen Abbildung auf die Apertur des Lichtleiters gehen.
Dann wird es komplizierter, da müsste ich vermutlich 2 Linsen nehmen, um den Fokus klein genug zu bekommen (Plankonvex plus positiver Meniskus), ich hab da eine Anregung hier gefunden:

https://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=BA49B425-F85B-4549-8C1A-F111DDBB9099 (https://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=BA49B425-F85B-4549-8C1A-F111DDBB9099)

Gute Nacht,
Holger

Was ist denn genau Deine Anwendung, willst Du einen Punkt des Bildes analysieren oder einen größeren Teil? Es gibt fertige Kollimationslinsen für SMA905 Lichtleiter, die bei Spektrometern wohl recht beliebt sind:

https://www.thorlabs.com/NewGroupPage9_PF.cfm?ObjectGroup_ID=355

Ich frage mich nur, welche davon zu welchem Zweck gebraucht werden.

Michael

Hallo Michael ,

ich denke diese Kollimatoren/Adapter sind für den Einsatz in der Datenübertragung oder speziellen anderen Messtechniken,  z.B ,,drei Farben-Messtechnik" z.B. in der Lebensmittelindustrie o.ä. gedacht.
Es mach ja keinen Sinn, ein Spektrum aufzunehmen, bei dem auf eine bestimmte Wellenlänge fokussiert wird.
,,Due to chromatic aberration, the effective focal length (EFL) of the aspheric lens is wavelength dependent. The design wavelength indicates the wavelength of ideal beam divergence (see the Divergence Plots and Calculations tabs for more information)"
Wie das flaue Bild einer nicht korrigierten Linse, würde das Spektrum ,,flau" in den nicht betonten Wellenlängen erscheinen. Diesen Unterschied hätte der Hersteller gerne mal an zwei Vergleichsspektren darstellen können.

LG
Jürgen

Genau das frage ich mich: Bilden die Linsen scharf auf den Lichtleiter ab? Dann wäre nur das Bildfeld außerhalb des Fokus teilweise unscharf definiert, womit man für das Spektrum leben könnte, wenn man kein kleines, klar definiertes Bildfeld braucht.  Oder wird ein klarer Fokus unscharf auf den Lichtleiter abgebildet? Das würde Signal im Spektrum kosten.

Hier gibt es andere Kollimationslinsen, die eher für weite Bereiche gemacht zu sein scheinen:

https://www.oceaninsight.com/products/sampling-accessories/free-space-optics/collimating-lenses/collimating-lenses/

Ihr merkt es schon, das ist nicht mein Gebiet.  Ich brauche nur irgendwann sowas, um das Spektrum von Beleuchtungen zu untersuchen.

Michael

Hallo Michael ,
im Prinzip ist die Aussage
,,In simplest terms, collimation ensures that light rays travel parallel to each other and don't disperse in unwanted directions"
schon der erwünschte Effekt. Nur erfüllen diese Kollimatoren dies nur Lichteingangsseitig.
Für die Bestimmung des Farbendrucks dürfen aber keinen Wellenlängen fehlen, gedämpft oder verstärkt werden.
Es geht schon um ,,Spektren von Beleuchtungen", nur in diesem Speziellen Fall möchte Holger das reflektierte Licht und dessen Farbeindruck messen, punktgenau an kleinen Einschlüssen von Erzen im Muttergestein.
Die Farbtemperatur der Lichtquelle kann man dabei schon mit einkalkulieren,
nur die Auswirkung auf das reflektierte Licht durch die Unterdrückung des Kollimators müsste man erst durch Messungen verschiedener Kollimatoren ermitteln.
LG
Jürgen

Wozu braucht man eine Optik, wenn nur ein Punkt des Bildes gemessen werden soll? Der Strahlkegel des Bildes müsste beim Mikroskop recht spitz sein, so dass man ihn direkt in die polierte Faser einkoppeln könnte.

Michael

Michael,
das machen wir doch schon die ganze Zeit, und zwar erfolgreich!
Holgers Fall ist etwas komplizierter, weil er die eingebauten Meßblenden nutzen will.
Im übrigen sind die spektralen Eigenschaften von Kollimatorlinsen etc. vollkommen wurscht. Man mißt schließlich (I durch I null), also den Quotienten aus der Intensität des eingestrahltem Licht bei Wellenlänge x und der Intensität des durchfallenden bzw. reflektierten Lichts.
Viele Grüße aus Bonn
Horst

Gibt es irgendwo eine Sammlung von Referenzspektren für verschiedene Mineralien/Edelsteine ?


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk ,
schau mal hier

http://minerals.gps.caltech.edu/FILES/Visible/Index.html


LG
Jürgen

Hier gibt es auch eine Menge:

https://crustal.usgs.gov/speclab/QueryAll07a.php

Man kann sich einzelne Datensätze oder alles runterladen.  Es ist nicht einfach, etwas zu finden, aber es gibt Diagramme und Rohdaten, wenn man damit rechnen will.

Michael

Hallo, Jürgen,
hallo Michael,

danke für die Links.

Auch wenn die Spektrometer von Thunderoptics hier nicht so gut weg kommen, habe ich
ein SMA Mini Spectrometer inkl. Cal. bestellt. Kommunikation vor dem Kauf per eMail verlief
absolut problemlos. Wenn ich es habe werde ich berichten.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

na ja, was heißt "nicht so gut wegkommen"? Es kennt hier ja offenbar niemand und die Bilder, die in diesem Link (https://sites.google.com/site/wayneholder/spectrometer) gezeigt werden, lassen einen ja fast schaudern und ermutigen einen nicht gerade, 70$ oder 170 $ + 29 $ Versand aus Frankreich auszugeben. Das ist ja eher Bastelarbeit auf Grundschulniveau mit einem Materialeinsatz von anscheinend nicht einmal 10 EUR.

Und wenn man dann solche Sätze liest:

Zitat3- When you buy the Spectrometer, you accept that the instrument may be shipped with a big delay. There is a shortage in manpower and supply. We struggle to satisfy all the demands.

big delay  :D Der Käufer, der den verlinkten Bericht verfasst hat, hat drei Monate auf sein 70 Dollar-Minispektrometer gewartet.

Ich bin mal sehr gespannt, was Du sagst, wenn Du Dein Gerät erhalten und getestet hast. Ich habe jetzt schon vorab drei Fragen dazu:

1) Welchen Wellenlängenbereich umfasst es?
2) Bekommst Du es fix und fertig kalibriert?
3) Wie teuer wird es alles in allem?

Hezrliche Grüße
Peter

Na- ich hab jedenfalls dank der vielen informativen Interaktionen hier und offline nun das ASEQ Spektrometer bestellt:

300-1000nm
Variable Slit 50-450µm
600µm Faser

http://www.aseq-instruments.com/LR1.html (http://www.aseq-instruments.com/LR1.html)

Viele Grüße,
Holger

Zitat von: Peter V. in Dezember 04, 2020, 21:04:23 NACHMITTAGS
Hallo Dirk,


Ich bin mal sehr gespannt, was Du sagst, wenn Du Dein Gerät erhalten und getestet hast. Ich habe jetzt schon vorab drei Fragen dazu:

1) Welchen Wellenlängenbereich umfasst es?
2) Bekommst Du es fix und fertig kalibriert?
3) Wie teuer wird es alles in allem?

Hallo Peter,

zu den Fragen:

Preis:
------
SMA-E Spectrometer inkl. Cal. Datei: 220,- USD
Optical Fiber 400µm 0,5m:  69,95 USD
Versand 20,- USD

Wellenlänge: 350nm bis 920nm

Die Angaben zur max. Wellenlänge sind unterschiedlich. Im Prospekt, welchen ich per eMail erhalten habe, werden 920nm genannt, auf der Homepage >950nm und
in den technischen Daten auf der Homepage 1000nm.

Die Kalibrierung erfolgt innerhalb der Software Spectragryph (für priv. Anwendung kostenlos).

https://www.effemm2.de/spectragryph/

Ich habe die Version inkl. Kalibrierung bestellt und eine Kalibrierungsdatei für diese Software zu meinem Spektrometer per eMail erhalten.

Der Versand ist/soll einen Tag nach meiner Bestellung erfolgt sein. Das Gerät sollte daher die nächsten Tage ankommen. Die Kommunikation
per eMail erfolgte, wie schon erwähnt, problemlos und zeitnah.

Was den inneren Aufbau der 70,-USD Version angeht, der ist mit den per Heißkleber befestigten Teilen wirklich nicht überzeugend. Ich hoffe die
SMA-E Version ist da besser.


Sobald das Gerät eingetroffen ist, werde ich weiter berichten.


Viele Grüße,
Dirk

Ich kenne SMA 905 als optischen Anschluss, aber was ist SMA-E?

Michael

SMA-E ist nur die Bezeichnung für des Spektrometer mit dem erweiterten Messbereich.
Anschluss ist SMA 905.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk ,
ist die Kalibrierung für die Wellenlänge und Intensität oder nur Wellenlänge?
Der Sensor wird angegeben mit 1800 x 1200pixel? Das hört sich nach einem Video Chip an?
Leider finde ich auf der Homepage keine weiteren Angaben, vielleicht kannst Du die mal bei Gelegenheit
durchgeben.

LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

soweit mir bekannt wird nur die Wellenlänge kalibriert.

Im Video ab ca. 1:30

https://www.youtube.com/watch?v=O5KB1dnLlEM&feature=youtu.be


Grüße,
Dirk

Grundsätzlich sind Bildsensoren statt Zeilensensoren keine schlechte Sache. Die Daten moderner CMOS-Sensoren schlagen alte CCDs, da gab es die letzten Jahre halt erhebliche Verbesserungen.  Die Pixel sind schmaler, was einen mechanisch und optisch sorgfältigeren Aufbau erfordert, aber sonst kein Problem ist, und durch Auswertung von Zeilen bzw. Spalten kann man sehr viel Licht sammeln und die Abweichungen individueller Pixel mitteln sich raus.  Je nach Sensor und Integrationszeit kommt man ohne Dunkelbildabzug aus, weil der dynamisch vom Sensor selbst gemacht wird, d.h. so ein Spektrometer ist einfacher in der Anwendung als eins mit einem alten CCD-Zeilensensor.

Vom Gefühl her wundert mich die Auflösung bei einem 100 Mikrometer breiten Schlitz, aber ich kenne das Gerät nicht.

Michael

Hallo Michael,
im Grunde hast Du wahrscheinlich Recht.
Nur frage ich mich, ob dieser Bildsensor speziell für den
Spektrometer Bau ohne Bayer-Maske hergestellt wurde, oder ob man zumindest darauf geachtet hat,
eine reinen SW -Chip zu verwenden.
@ Dirk
Ich kenne dieses Programm auch schon einige Zeit, man muss sich nur bei Auswahl des Leuchtmittels darüber
im Klaren sein,
dass nicht immer alle Linien im eigenen aufgenommenen Spektrum anzutreffen sind. Auch bei Leuchtstoffröhren kennt
man Farbunterschiede,
die durch Filterung von verschiedenen Wellenlängen erzeugt werden.

LG
Jürgen

Reine sw-Sensoren sind selten.  Üblicher sind Farbsensoren ohne Bayermaske.  Das ist nicht das Gleiche, weil Farbsensoren vier verschiedene Kanäle haben und so durchaus auch ohne Filter eine Art Bayermuster zu sehen sein kann.  Beim alten MT9M001 ist das sehr deutlich.

Ein Sensor ohne Bayermaske sammelt mehr Licht und hat ein besseres SNR beim Einsatz als Spektrometer, aber davon abgesehen ist es egal, weil das Licht bei einem horizontalen Spektrogramm viele Pixel einer Spalte belichtet, deren Durchschnitt benutzt wird.  Klar, es ist nicht toll, dass blaue Pixel rotes Licht blockieren, aber die Wellenlänge trifft ja auch grüne und rote Pixel, also funktioniert es schon.  Die Response ist sowieso sehr nichtlinear, d.h. ein sw-Sensor braucht ebenso eine Intensitätskalibrierung wie ein Farbsensor.

Es kommt einem erstmal wie Murks vor, ist aber vertretbar.  Sollte ein einfaches Gitter benutzt worden sein, so kann der Filter sogar helfen, Licht der nächsten Beugungsordnung zu unterdrücken und einen größeren Messbereich zu bekommen als es monochrom möglich wäre. Ich habe eher Bedenken, dass irgendein fertiges Kameramodul benutzt wurde, wo man keine raw Images bekommt, sondern interpolierte RGB-Pixel im YUV-Format.  Das Bild des Heißkleberspektrometers vergesse ich nicht.

Michael

Hallo zusammen,

habe das SMA-E Spektrometer von Thunder Optics erhalten. Versand Frankreich -> Deutschland hat 11 Tage gedauert.

Das Gerät besitzt ein sauber verarbeitetes Alu Gehäuse und macht einen wertigen Eindruck. Wie es im Inneren
aussieht kann ich nicht sagen. Da ich eine Kalibrierdatei für das Gerät habe, möchte ich es auch nicht auseinander
schrauben und somit evtl. die Kalibrierung verlieren (einfach Deckel abnehmen und rein schauen geht nicht).

Installation der Software Spectragryph und folgende Inbetriebnahme des Spektrometers verlief problemlos.

Anbei ein Bild vom Gerät und zwei aufgenommene Spektren. Einmal das einer Zeiss HBO 100 Lampe und das einer UV-LED.


Gruß,
Dirk

Hallo Dirk,

welche UV-LED ist das denn? Sieht etwas komisch aus.

Hubert

Hallo Hubert,

ist eine UV-Beleuchtung zum härten von Nagellack.


Grüße,
Dirk

Hallo,

schade, dass es nicht mglich ist, hineinzuschauen. Interessant wäre jetzt auch einmal der Vergleich mit einen "richtigen" Spektrometer aus dem hochpreisigeren Segment. Ob die Spektren denn auch wirklich "stimmen"!

Herzliche Grüße
Peter

Zitat von: Peter V. in Dezember 12, 2020, 15:33:56 NACHMITTAGS
Hallo,

schade, dass es nicht mglich ist, hineinzuschauen. Interessant wäre jetzt auch einmal der Vergleich mit einen "richtigen" Spektrometer aus dem hochpreisigeren Segment. Ob die Spektren denn auch wirklich "stimmen"!

Herzliche Grüße
Peter

Hallo,

zumindest für die HBO kommt das ja gut hin.

viele Grüße

Christian

Zitat von: Peter V. in Dezember 12, 2020, 15:33:56 NACHMITTAGS
Hallo,

schade, dass es nicht mglich ist, hineinzuschauen. Interessant wäre jetzt auch einmal der Vergleich mit einen "richtigen" Spektrometer aus dem hochpreisigeren Segment. Ob die Spektren denn auch wirklich "stimmen"!

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Peter,

die Wellenlängen passen bei der HBO recht gut. Wie es mit den Amplituden aussieht kann ich leider nicht sagen.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

Glückwunsch zu dem Spektrometer!
Die Werte stimmen gut, bei 578nm werden die beiden Linien  (576,9 nm und 579 nm) auch noch getrennt!

Ich habe inzwischen das Reflexionsgitter (1200 L/mm) aus einem defekten Leitz MPV Spektrometer  in ein 70 .. 100 Jahre altes Spektroskop eingebaut. Das Spektrum fotografiere ich mit einer Sony A7II und 50mm/1,4 Objektiv. Die Auswertung erfolgt mit ImageJ, dann werden mit Exel  die Pixel in nm umgerechnet, zum Schluss verwende ich, angeregt von Dir, die Software Spectragryph. Die Auflösung ist bei meinem Aufbau zwar sehr groß, die Reproduzierbarkeit aber noch nicht. Außerdem "überblicke" ich nur einen Bereich von etwa 410 nm bis 620 nm.

Grüße,
Rolf

Hallo Rolf,

ja, die X-Achse mit der Wellenlänge passt recht gut.
Wie es mit der Y-Achse (Intensität) ist, kann ich aber noch nicht einschätzen.

Habe das Spektrum von zwei LED's aufgenommen. Einmal das der Cree XM-L2 und
das der Cree CMT1420 (4000K genaue Bezeichnung: CMT1420-0000-000N0Z0AL5A).

Im Spektrum ist klar zu erkennen, dass die Cree CMT1420 dichter an einem "Tageslicht-Spektrum"
ist, als die Cree XM-L2. Ein visueller Test beider LED's als Mikroskopbeleuchtung bestätigt es
ebenfalls sehr deutlich.

Die gemessenen Spektren zeigen aber deutliche Abweichungen zu den Spektren aus den Datenblättern.
Ob das daran liegt, dass die Spektren in den Datenblättern reichlich idealisiert sind, oder nur
dann passen, wenn die LED's bei einer bestimmten Leistung betrieben werden, oder die Intensität bei
meinem Spektrometer nicht gut passt, kann ich nicht sagen.

Um bei Aufnahme der Spektren den Sensor nicht in die Sättigung zu bringen (wird innerhalb der
Software ggf. angezeigt), konnte ich die LED's bei nur etwa 0,5W betreiben. Kann von daher
auch nicht sagen, wie sich das Spektrum evtl. ändert, wenn die LED's im Bereich ihrer max. möglichen
Leistung betrieben werden. Einen linear dimmenden Filter hatte ich leider nicht zur Hand.

Anbei das Bild mit den beiden selbst aufgenommenen Spektren, sowie die Spektren aus den Datenblättern.


Grüße,
Dirk

Hallo,

ich könnte mir vorstellen, dass es hier Foristen gibt, die auf ihrer Arbeitsstelle über "professionelle" Sppektrometer verfügen. Es wäre doch interessant, eine identische LED einmal von Dir und einmal dort spektroskopieren zu lassen. Dann wüsste man doch, wie gut das Spektrometer arbeitet.

Die Spektren der Hersteller sind sicherlich idealisiert dargestellt, einen derart harmonischen Spektralkurvenverlauf wird es wohl in der Realität nicht geben - enke ich.

Herzliche Grüße
Peter

Hallo,

meiner Meinung nach kann man an den Spektren das Problem von Farbsensoren bei der Verwendung mit spektral engbandigen Licht (was bei einem Spektrometer zwangsläufig der Fall ist) gut erkennen. Das Intensitätsminimum im gelben Bereich liegt im Übergangsbereich der Empfindlichkeitskurven des grünen und roten Sensors. Das wurde an anderer Stelle bereits einmal diskutiert.

Solche Intensitätseinbrüche sind mit Sicherheit nicht vom Hersteller idealisiert versteckt.

Hubert

Hallo Hubert,

also ist das Spektrum, das dieses Spektroskop zeigt, schlicht "falsch"? Hmm... das wäre ja so, als wenn ein Voltmeter mit Meßbereich von 0 - 1000 V im Bereich von 300 - 400 V völlig falsche Werte zeigt. Das würd eman doch schlicht als unbrauchbar bezeichnen. Oder interpretiere ich jetzt Deine Aussage nicht richtig?

Hezliche Grüße
Peter

Hallo Peter,

das ist eine Vermutung von mir, bei der ich mir aber sehr sicher bin. Der Vergleich mit dem Voltmeter passt nicht ganz, da man damit nur die Spannung misst und die muss natürlich stimmen. Beim Spektrometer hat man zwei Informationen, die Wellenlänge und die Intensität. In vielen Fällen reicht für die Aufgabe die Bestimmung der Wellenlänge und es ist nur ein grober Intensitätsverlauf erforderlich.

Die intensitätsmäßige Kalibrierung eines Spektrometers ist anspruchvoll und nicht zum Nulltarif zu bekommen.

Hubert

Zitat von: Peter V. in Dezember 15, 2020, 10:12:01 VORMITTAG
ich könnte mir vorstellen, dass es hier Foristen gibt, die auf ihrer Arbeitsstelle über "professionelle" Sppektrometer verfügen. Es wäre doch interessant, eine identische LED einmal von Dir und einmal dort spektroskopieren zu lassen. Dann wüsste man doch, wie gut das Spektrometer arbeitet.

Hallo Peter,

das ist eine gute Idee. Evtl. liest hier jemand mit und meldet sich. Die Cree XM-L2 könnte ich auch für eine
Testmessung zur Verfügung stellen.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

ich würde eine Glühlampe bzw. Halogenlampe messen, deren Verlauf ist eine klassische Referenz (idealisierter schwarzer Strahler). Bei Halogen muss man allerdings beachten dass man keine mit UV-Schutz verwendet.

Hubert

Zitat von: Lupus in Dezember 15, 2020, 10:16:57 VORMITTAG
Hallo,

meiner Meinung nach kann man an den Spektren das Problem von Farbsensoren bei der Verwendung mit spektral engbandigen Licht (was bei einem Spektrometer zwangsläufig der Fall ist) gut erkennen. Das Intensitätsminimum im gelben Bereich liegt im Übergangsbereich der Empfindlichkeitskurven des grünen und roten Sensors. Das wurde an anderer Stelle bereits einmal diskutiert.

Solche Intensitätseinbrüche sind mit Sicherheit nicht vom Hersteller idealisiert versteckt.

Hubert

Hallo Hubert,

habe auch schon vermutet, dass die "Zwischenbereiche" bei der Intensität Probleme bereiten. Im Bereich um 480nm zeigen
beide Spektren der Hersteller einen deutlichen Einbruch. Beim selbst erstellten Spektrum gibt es diesen massiven Einbruch
aber nur bei der Cree XM L2. Um 560nm zeigen beide selbst erstellten Spektren einen Einbruch gegenüber den Spektren der
Hersteller. Hier könnte es tatsächlich am "Zwischenbereich" liegen.

Es scheint so zu sein, dass man mit der Software auch die Y-Achse (Intensität) kalibrieren kann, dazu ist natürlich eine Lichtquelle mit
bekanntem Spektrum erforderlich.



Grüße,
Dirk

Zitat von: Lupus in Dezember 15, 2020, 10:58:25 VORMITTAG
Hallo Dirk,

ich würde eine Glühlampe bzw. Halogenlampe messen, deren Verlauf ist eine klassische Referenz (idealisierter schwarzer Strahler). Bei Halogen muss man allerdings beachten dass man keine mit UV-Schutz verwendet.

Hubert

Hallo Hubert,

das werde ich so bald wie möglich machen.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

wie schon gesagt: Mit einem näherungsweisen schwarzen Strahler kann man zumindest die Einbrüche "wegkalibrieren". Ein Problem konnten aber Sättigungseffekte bei den Sensoren sein, bei unterschiedlicher Intensität können sich dann der Kurvenverlauf und insbesondere die beiden Intensitätseinbrüche verändern.

Hubert

Hallo Dirk ,
da der blaue Peak der CMT1420 etwas rechts von dem der XM L2 U4 entspricht dies dem der Hersteller.
Das Höhenverhältnis von blauem Peak zum Rest der CMT entspricht einer Temperatur Farbe von ca. 3500K. Bei der XM von 5000 K.
Den Einbruch um 570nm halte ich für einen Artefakt der Messanordnung.
Zum Vergleich würde ich mal mit / ohne Glasfiber Leitung messen und alle sich im Strahlengang befindlichen
Gläser/ Filter entfernen.

LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

bei der Cree XM-L2 habe ich die Glasfaser in ca. 8cm Entfernung direkt auf die LED gerichtet.

Die Cree CMT1420 befand sich bei der Messung im Lampenhaus einer Zeiss Leuchte 60, es war somit
die Linse des Lampenhauses im Strahlengang.

Werde die CMT1420 aus dem Lampenhaus nehmen und beide Messungen mal ohne Glasfaser wiederholen.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

die eingestellte Leistung hat auf den Kurvenverlauf offenbar kaum Einfluss.
Dies habe ich mit einer Motorrad LED untersucht im Bereich 90 mW bis 5W.

Foto des Spektrums:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290306_30631159.jpg)

in s/w mit ACDSee umgewandelt:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290306_7244975.jpg)

mit ImageJ ausgewertet und mit Exel bearbeitet:


(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290306_65204782.jpg)

Viele Grüße,
Rolf

Hallo Rolf,

falls ich mich nicht irre hast Du jeweils die Belichtungszeit ziemlich nahe an die LED Helligkeit angepasst. Mit unterschiedlicher Intensität war gemeint dass die Kamera dabei die gleiche Einstellung verwendet, also farbpixelabhängig teilweise in den Bereich der Unter- oder Überbelichtung kommt. Möglicherweise ist der Effekt bei guten Kameras gering.

Hubert

Hallo zusammen,

danke für die vielen Anregungen und Infos.

Um evtl. negative Einflüssse der Glasfaser auf das Spektrum auszuschließen, habe ich das Spektrum der Cree XM-L2
als auch der CMT1420 erneut mit und ohne Glasfaser aufgenommen. Am Spektrum hat sich dabei nichts geändert. Die
Glasfaser hat somit keinen Einfluss auf das Spektrum.

Als nächstes habe ich das Spektrum einer 12V 100W Halogenlampe aus einem Zeiss Lampenhaus aufgenommen.
Auch dieses Spektrum zeigt um den Wellenlängenbereich von ca. 560nm herum, einen erheblichen Abfall der
Intensität. Im beigefügten Screenshot habe ich den betreffenden Bereich mit rot so eingezeichnet, wie
ich ihn in etwa erwarten würde.

Die vom Spektrometer ausgegebene Intensität ist daher nur für den qualitativen Vergleich verschiedener
Lichtquellen zu gebrauchen.


Im der Software SpectraGryph gibt es eine Funktion mit der man die Empfindlichkeit des Sensors (Y-Achse) anpassen
kann. Hierzu ist ein "Korrektur-Spektrum" erforderlich. Bisher konnte ich aber nicht herausfinden, wie
man ein solches Korrektur Spektrum mit der Software erstellt.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk ,
hast du schon mal ein Dunkelstrom-Spektrum aufgenommen und mit dem der Lichtquelle verrechnet?

Für die Dunkelstrom-Aufnahme musst du mit der gleichen Integrations-Zeit arbeiten , wie mit dem Spektrum selbst.

Denn selbst so ist eine qualitative Aussage nicht zu treffen , da die Verhältnisse in der Y-Achse nicht proportional sind.
LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

sorry, dass ich das in den ganzen Posts nicht erwähnt habe.
Ein Dunkelspektrum habe ich passend zu den jeweiligen Integrationszeiten aufgenommen und vom Spektrum abziehen lassen.
Ändert leider nichts.


Grüße,
Dirk

Hallo,

wenn diese(s) Spektrometer aber nur qualitativ zu verwenden ist, kann ich es mir eigentlich gleich ganz sparen. Dann reicht auch ein Blick durch ein Handspektroskop  :-\

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Peter,

ganz so "unbrauchbar" ist es nun auch nicht.

In jedem Fall kann man recht genau erkennen bei welcher Wellenlänge Licht abgegeben wird und ein qualitativer Vergleich von verschiedenen
Leuchtmitteln ist auch möglich. Klar hätte ich mir gewünscht, dass auch die ausgewiesene Intensität zumindest "halbwegs" passt, aber es
ist leider wie immer, "you get what you pay".

Ich habe den Entwickler der SpectraGryph Software angeschrieben und gefragt ob man evtl. die Intensität (Y-Achse) anpassen kann, so dass diese zmindest
halbwegs passt.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk ,
ich würde versuchen, Daten über den Chip herauszubekommen, um über dessen spektrale Empfindlichkeit etwas sagen zu können und so die Y-Achse zu korrigieren.
Wenn ich es richtig sehe, ist in deinem Gerät ein 1000 Linien Gitter verbaut.
Es ist somit möglich, dass das Spektrum 2. Ordnung schon mit Einfluss nimmt. Dies hätte den Nachteil, dass die Bandbreite erheblich reduziert werden müsste,
würde der Auflösung aber zu Gute kommen.

Übrigens , die Spektren des Herstellers auf seiner Homepage zeigen die gleichen Probleme!

http://thunderoptics.fr/index.php?p=1_25_SMA-Mini-Spectrometer

LG
Jürgen

Hallo,

also, ich weiß nicht...
"Thunderoptics" präsentiert sich ja nicht als DIY-Bastler, sondern erweckt den Eindruck eines Unternehmens, das eben preiswerte Spectrometer baut. Entweder misst ein Meßinstrument richtig oder nicht. Mit einem Spektrometer, das in einem bestimmten Wellenlängenbereich schlicht erheblich(!) falsche Werte anzeigt, kann man für meine Begriffe wenig anfangen - außer ein wenig Spielerei betreiben. Diese Einschränkung der Meßgenauigkeit sollte der "Hersteller" aber auch auf seiner Webseite beschreiben, zumal das ja offenbar kein Problem der Kalibrierung, sonder schlicht der prizipiellen Unmöglichekit der eingsetzten Primitiv-Technik, in bestimmten Wellenlängenebreichen richtig zu messen, geschuldet ist. Das kann man auch nicht mit dem niedrigen Preis rechtfertigen. Ich bin jedenfalls froh, dass Du Dich zu diesem Testkauf bereit erklärt hats, der mir die - für mich - unsinnige Invetstition erspart.

Herzliche Grüße
Peter

Ich habe mir gleich, als Peter V. uns auf die Wiederverfügbarkeit aufmerksam gemacht hat, so ein "Bärtierchenjournal" Spektrometer von Sciencesurplus bestellt.

Fedex sagt jetzt seit dem 2.12, dass es in Köln zu Einfuhrverzögerungen komme :-(
Hat jemand von Euch auch soeins bestellt und es schon erhalten?

Viele Grüsse
Florian

Zitat von: hugojun in Dezember 16, 2020, 12:14:38 NACHMITTAGS
Hallo Dirk ,
ich würde versuchen, Daten über den Chip herauszubekommen, um über dessen spektrale Empfindlichkeit etwas sagen zu können und so die Y-Achse zu korrigieren.
Wenn ich es richtig sehe, ist in deinem Gerät ein 1000 Linien Gitter verbaut.
Es ist somit möglich, dass das Spektrum 2. Ordnung schon mit Einfluss nimmt. Dies hätte den Nachteil, dass die Bandbreite erheblich reduziert werden müsste,
würde der Auflösung aber zu Gute kommen.

Übrigens , die Spektren des Herstellers auf seiner Homepage zeigen die gleichen Probleme!

http://thunderoptics.fr/index.php?p=1_25_SMA-Mini-Spectrometer

LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

ich werde mal sehen ob ich etwas zum verwendeten Sensor heraus bekomme.

Was eine Spektralüberlappung zwischen dem Ersten- und Zweiten- Hauptmaxima angeht, da sehe
ich für den "problematischen" Bereich zwischen 500nm und 590nm eher keinen Zusammenhang. Um z.B. die
Wellenlänge von 590nm des Ersten- Hauptmaxima zu beeinflussen, müsste das Spektrum deutliche Anteile
mit einer Wellenlänge von 295nm und weniger aufweisen, so dass das Zweite- Hauptmaxima mit 2x 295nm in den
Bereich von <=590nm des ersten Hauptmaxima gelangen kann. Bei einer Überlappung zwischen Zweiten- und
Dritten- Hauptmaxima sieht es natürlich schon ganz anders aus, da ist der sichtbare Bereich (400nm - 700nm) generell
mehr oder weniger überlappt.

Wenn ich nicht irre, ändert sich das auch nicht durch ein Gitter mit mehr oder weniger Linien. Ein Gitter
mit weniger Linien lässt die Hauptmaxima der verschiedenen Ordnungen zwar dichter zusammenrücken, aber dafür
werden die Spektren der einzelnen Ordnungen auch weniger gespreizt.


Grüße,
Dirk

Zitat von: Peter V. in Dezember 16, 2020, 10:45:28 VORMITTAG
Hallo,

wenn diese(s) Spektrometer aber nur qualitativ zu verwenden ist, kann ich es mir eigentlich gleich ganz sparen. Dann reicht auch ein Blick durch ein Handspektroskop  :-

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Peter,

das Vergleichen von Spektren gelingt mit einem Spektrometer, wie dem vorgestellten, sehr gut.
Wenn es um die Transmission geht, müssen die Intensitäten durcheinander dividiert werden. Da benötigt man keine Kalibrierung der Intensitäten.

Mit meinem umgebauten Spektroskop sieht das so aus:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290407_7244975.jpg)

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290407_65204782.jpg)

Das linke Minimum soll bei 446 nm, das rechte bei 536 nm liegen. Diese Werte habe ich gut erreicht.

Herzliche Grüße,
Rolf

Hallo Dirk,
2. und 3. Ordnung würde dann ja passen, der Hinweis auf die Überlappung war allgemeiner Art.
Kann ja an durch den Chip bedingte Anwendung liegen.
Das würde dann auch die große Spaltbreite erklären, um genügend Licht Intensität zu bekommen.
An meinem LR1 sind es nur 600 Linien mit 50µm Spalt, dafür aber 3645 Pixel  , sodass ca. 3 Pixel / nm
zur Verfügung stehen. Bandbreite (1200nm – 200nm) =1000nm.
Wenn du dein Gerät nicht umtauschen kannst, bleibt nur, es zu öffnen und schauen, ob man was verstellen kann?

@Rolf
Transmission und Reflektion sind möglich , aber keine Selbst-Strahler wie Fluoreszenz Anwendungen  , Lichtfarbe -Temperatur-Bestimmung
an LED oder anderen Leuchtmitteln .
LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

bzgl. des verbauten Sensors.

Das Spektrometer hat ein Typenschild, dort ist als Sensor CMOS Sony IMX angegeben.
Im Gerätemanager taucht er unter den Bildverarbeitungsgeräten mit der Bezeichnung ThunderOptics auf.
Innerhalb der Software Spectragryph läuft der Sensor unter der Gruppe USB-Webcam. Die Auflösung scheint
1920x1080 Pix. zu sei, zumindest ist das die Bildgröße, die Spectragryph in dem separaten WebCam Fenster zeigt.


Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,
kann man das Webcam Bild abspeichern?
Evtl. sind Metadaten / Exifdaten drin die Aufschluss über Auflösung und Type geben..
Grüße
Manfred

Hallo Dirk ,
ohne Nummernzusatz ist die Auswahl riesig. Aber mit 1920 x 1080 Pixel kann man da eingrenzen.
Auf dieser Seite sind einige interessante Diagramme:

https://www.vision-components.com/fileadmin/external/documentation/hardware/VC_MIPI_Camera_Module/index.html

Im Gegensatz zu den monochromen Chips haben die Farb-Chips bei 575nm eine Überschneidung der Empfindlichkeit von Grün und Rot und bei 475nm von Blau und Grün.
Also genau da , wo deine Artefakte auftreten.
Wenn also ein Farbe Chip verbaut wurde, mal auswechseln gegen einen monochromen Chip.

Farb Chip IMX327 ; monochrome IMX 290.
LG Jürgen

Hallo Manfred,
hallo Jürgen,


das aufgenommene Bild lässt sich nicht abspeichern, aber es ist in jedem Fall ein Farbsensor mit 1920x1080 Pix.

Anbei ein Tageslichtspektrum bei bewölktem Himmel. Auch hier ist wieder der deutliche Intensitätsabfall um
560nm herum zu erkennen. Unterhalb des Spektrums ist das Bild der WebCam zu sehen. Seltsam finde
ich, dass sich der im Spektrum deutlich sichtbare Intensitätseinbruch im Farbbalken der WebCam nicht
wirklich zeigt.


Grüße,
Dirk

Hi Dirk,
ich kenne deine Software nicht - aber ist da vieleicht standardmässig ein cal File hinterlegt?
ich komme nur durch das grüne Häkchen in deinem Screenshot aus Antwort #74 darauf...

Hallo Dirk,
dazu setzt man ja Spektrometer ein, um den CIE Farbraum zu messen und zu sehen, was nach Umsetzung in ein Farb- Bild (Monitor)oder Farb-Druck davon übriggeblieben ist.
LG
Jürgen

Hallo Manfred ,

ja , man muss aber vorher die Chip-Korrektur-Daten laden.

Die könnte man ermitteln , wenn man einen echten Standard-Strahler hat,
die mit dem individuellen  Spektrometer aufgenommen wurde.

LG
Jürgen

Hallo Dirk,
was ich meinte ob das "Loch" im Spektrum evtl. von bereits falsch hinterlegten Chip-Korrektur-Daten kommt..

Zitat von: ManK in Dezember 17, 2020, 11:13:40 VORMITTAG
Hi Dirk,
ich kenne deine Software nicht - aber ist da vieleicht standardmässig ein cal File hinterlegt?
ich komme nur durch das grüne Häkchen in deinem Screenshot aus Antwort #74 darauf...

Hallo Manfred,

habe keine Korrekturkurve geladen, aber hier könnte die Möglichkeit einer Korrektur bestehen.
Leider ist mir nicht ersichtlich, wie ich eine entsprechende Korrekturkurve erstellen kann. Habe dazu
schon den Entwickler von Spectragryph angeschrieben aber bisher noch keine Antwort.

Grüße,
Dirk

Hallo,

ich würde es nicht komplizierter machen als es ist. Falls man eine Korrekturkurve zur Kalibrierung überhaupt eingeben kann, dann genügt es vollkommen eine Glühlampe mit hoher Farbtemperatur (Halogen) aufzunehmen. Die theoretische Intensitätsverteilung ist ausreichend genau bekannt, genauer wird es bei dieser Kamera sowieso nicht gehen.

Hubert

Hallo Dirk,
..aus dem Manual vom Vorgänger Specwin32:
"Load the correction curve with the button [Load correction Curve](*.fak file, has to consist of  XY pairs with sensitivity against wavelength)."
Also zB Halogenlampe als "Normal" ansehen, Wertepaare ermitteln, in ein .fak File schreiben, einlesen.
danach Linearität der y-Achse testen: Graufilter dazwischen - sollte zumindest für den sichtbaren Bereich funktionieren.
Grüße
Manfred

Hallo Dirk,

am Vormittag habe ich mein Spektrometer auf die Sonne gerichtet:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290474_33420276.jpg)

Zeig mal ein entsprechendes Spektrum mit Deinem Gerät.

Viele Grüße,
Rolf

Zitat von: ManK in Dezember 17, 2020, 12:44:10 NACHMITTAGS
Hallo Dirk,
..aus dem Manual vom Vorgänger Specwin32:
"Load the correction curve with the button [Load correction Curve](*.fak file, has to consist of  XY pairs with sensitivity against wavelength)."
Also zB Halogenlampe als "Normal" ansehen, Wertepaare ermitteln, in ein .fak File schreiben, einlesen.
danach Linearität der y-Achse testen: Graufilter dazwischen - sollte zumindest für den sichtbaren Bereich funktionieren.
Grüße
Manfred

Hallo Manfred,


ist Dir evtl. ein Editor bekannt mit dem *.fak oder *.sgd Dateien erstellt werden können ?

Zum Test habe ich ein Spektrum vom weißen Monitorbild aufgenommen und dieses in Spektragryph gespeichert, ist dann eine *.sgd Datei.
Wenn ich dann dieses gespeicherte Spektrum als Kurrektur-Kurve lade und ein erneutes Spektrum vom weißen Monitorbild
erstelle, kommt ein recht konstantes Spektrum mit Intensitätswerten von 1 heraus.

Es scheint so zu sein, dass bei den einzelnen Wellenlängen die jeweils gemessenen Intensitätswerte durch die in der Kurrekturkurve
hinterlegten Werte geteilt werden.

Frage ist halt, wie ich zu einem Korrektur-Spektrum im passenden Dateiformat komme. Für die von Spectragryph erstellten
*.sgd Dateien habe ich leider keinen Viewer oder Editor. Mit Hilfe eines Editors könnte ich mir sonst eine
in etwa passende Korrekturdatei manuell erstellen.


Grüße,
Dirk

Hallo Rolf,

anbei ein Tageslicht-Spektrum bei bewölktem, regnerischen Himmel. Sonne ist hier leider nicht.

Gruß,
Dirk

Hallo Dirk ,
die Spektraldatei als *.sgd öffnen mit spectragryph und mit *csv ,,alle Dateien" abspeichern.
Wiederholen:*csv öffnen mit Editor und als *.fak ,,alle Dateien ,, abspeichern
Geht vielleicht auch anders, aber so geht's auch.
Gruß
Jürgen

Lieber Spektrographen,

ich oute mich jetzt offenbar als recht Ahnungsloser, abe ich frage totzdem einmal:

@ Stuessi: Was zeigen die von Dir geposteten Diagramme in Postit #84?

@Hubert:

Du schreibst als Antwort auf meinen Einwurf, dass das Spektrometer doch untauglich sein, Folgendes:

ZitatHallo Peter,

das ist eine Vermutung von mir, bei der ich mir aber sehr sicher bin. Der Vergleich mit dem Voltmeter passt nicht ganz, da man damit nur die Spannung misst und die muss natürlich stimmen. Beim Spektrometer hat man zwei Informationen, die Wellenlänge und die Intensität. In vielen Fällen reicht für die Aufgabe die Bestimmung der Wellenlänge und es ist nur ein grober Intensitätsverlauf erforderlich.

Die intensitätsmäßige Kalibrierung eines Spektrometers ist anspruchvoll und nicht zum Nulltarif zu bekommen.

Hubert

Rein begrifflich unterscheidet sich aber doch schon das Spektroskop vom Spektrometer; mit dem Spektrometer möchte ich - wie der Name schon sagt -messen. Das rein qualitative "Vorhandensein" bestimmter Wellenlängen sehe ich auch mit jedem Handspektroskop für 7.70 EUR bei Amazon oder Astromedia. Mit dem Spektrometer möchte ich messen bzw. einen zumindest halbwegs realistischen Kurvenverlauf darstellen. Wenn da aber über einen breiten Bereich nur viel zu niedrige Phantasiewerte angezeigt werden, ist für meine Begriffe das Spektrometer schlicht untauglich. Was bringt mir also das Thunderoptics - Gerät für den 40-fachen Preis eines Selbstbau-Handspektroskops, wenn dessen Werte schlicht grob falsch sind?  Meines Erachtens kann man das auch nicht mit dem günstigen Preis rechfertigen, wenn genau das, wozu ein Gerät originär dienen soll, von dem Gerät gar nicht geleistet werden kann?

Was übersehe ich oder was she ich falsch?

Was ich noch nicht verstanden habe: Hier geht es immer um ggf. neue Kalibirerungen in der Software. Das Gerät kommt aber doch angeblich schon kalibiert?

Herzliche Grüße
Peter

Hi Dirk,
machst mit dem Windows-Editor eine neue Textdatei auf und schreibst Wertepaare rein, also sowas wie:
500,1.2
550, 1.5
600,0.8
3 Paare könnten zum probieren reichen.
speicherst und benennst um als .fak
Einlesen, anschauen was sich getan hat.
Möglicherweise lassen sich die 3 Demopunkte aber auf der Kurve nicht erkennen, endeffektlich brauchst du aber einen kompletten Datensatz mit evtl. 1920 Paaren..

Musst halt ausprobieren wie die Wertepaare auszusehen haben: Trennzeichen? Komma oder Leertaste, Kommastelle?  mit Komma oder mit Punkt, Trennung der Wertepaare durch neue Zeile oder evtl ; oder keine Ahnung...
Faktoren evtl. nicht 1.2 sondern 120 oder wie auch immer.
Am Ergebnis siehst du welches Format zum Ziel führt.

Viel Erfolg
Manfred

Nachtrag aus dem Specwin Handbuch, da steht schon vieles:
" *.fak: Simple  ASCII  file  format  for  import  of   your  own data.  Tab  separated  XY  Pairs,  one pair  per  line,  point  or  comma  as  decimal  separator,
optional  header:  if   the  first  line reads wavenumbersor 1/cmor cm^-1or cm-1the  x  axis  type  is  assumed  to  be  wave-numbers, default is wavelength in nm. Also tries to detect y axis type. Automatic query dialog for axis types if  unclear from file."

Hallo Manfred,

vielen Dank für die Hinweise !

Es ist noch viel einfacher, in Spectragryph das aufgenommene Spektrum als *.csv speichern, hätte ich auch selbst drauf kommen können.
Dann editieren, und wieder als *.csv speichern. Die so erstellte Datei kann dann direkt als Korrekturdatei angegeben werden.


Grüße,
Dirk

Hallo Peter,

es gibt zwei Kalibrierungen: Die Wellenlänge und die Intensität pro Wellenlänge.  Wenn ich es recht verstand, ist das Gerät nur bzgl. der Wellenlänge kalibriert.  Das ist durchaus üblich, weil die absolute Intensität eine Systemkalibrierung ist, d.h. da gehen auch die Lichtleitfasern und evtl. Optiken mit ein.  Wenn man das haben will, kauft man eine Referenzlichtquelle mit Kalibrierungsdaten, die man periodisch zur Kalibrierung wegschickt.

Ist bekannt, wie Spektragryph die Bilder auswertet, sprich wie es die Farben der Kamera in die Intensität umrechnet? Wenn man die Quanteneffizienz des Sensors angeben könnte, dann bekäme man auch ohne Intensitätskalibrierung eine linearere relative Intensität.

Michael

Hallo Michael,

Zitat von: hugojun in Dezember 17, 2020, 11:35:04 VORMITTAG
Hallo Manfred ,

ja , man muss aber vorher die Chip-Korrektur-Daten laden.

Die könnte man ermitteln , wenn man einen echten Standard-Strahler hat,
die mit dem individuellen  Spektrometer aufgenommen wurde.

LG
Jürgen

Hallo Peter,

am Gerät selber ist bei diesem Spektrometer nichts zu kalibrieren.
Das geschieht ausschließlich per Software. Für die Kalibrierung der Wellenlänge (X-Achse) habe ich eine
Datei mitgeliefert bekommen.
Mit dieser erfolgt im Prinzip die Zuordnung der Sensor-Spalten zu einer entsprechenden Wellenlänge. Diese
Kalibrierung ist m.E. auch recht passend.

Problematisch ist nun noch die Intensität bei den verschiedenen Wellenlängen. Die Intensität spiegelt sich in der
Helligkeit der Pixel wieder.

Wenn nun bekannt ist, dass mein Spektrum bei einer Wellenlänge von z.B. 500nm eine Intensität von 50 zeigt, nach einem
Referenzspektrum aber eine Intensität von z.B. 75 gezeigt werden müßte, kann man mit einer Korrekturdatei
für 500nm einen entsprechenden Korrekturfaktor hinterlegen.

Somit hätte man dann die Wellenlänge und die Intensität kalibriert.

Grüße,
Dirk

Hallo Peter,

eigentlich steckt in meinem von Dir zitierten Text alles drin. Messen ist relativ. Mit einem billigen Phasenprüfer kannst Du nicht einmal die Spannung messen, aber er ist ein hilfreiches Messinstrument. Und mit einem analogen 10 € Multimeter hast Du mit Glück einen Messfehler von nur 5%, aber Wechselstrom im Milliamperebereich ist üblicherweise nicht messbar. Und wenn Du mehrere 100 € hinlegst bekommst Du ein Multimeter das alle denkbaren elektrischen Größen mit 10^-4 relativen Fehler oder besser messen kann. Messen kann man mit dem Gerät, aber nicht das was Du gerne für wenig Geld hättest. Es sind übrigens keine Fantasiewerte, sondern stark aber reproduzierbar vom Ideal abweichende Werte.

Hubert

Zitat von: Peter V. in Dezember 17, 2020, 14:59:13 NACHMITTAGS

@ Stuessi: Was zeigen die von Dir geposteten Diagramme in Postit #84?

Hallo Peter,

im 1 Bild sind
(blau) die Intensität I0 der Halogenlampe ohne Filter und
(rot) die Intensität I1 der Halogenlampe mit Filter zu sehen,
im 2. Bild
die Transmission, also der Quotient von I1 / I0. Diese ist unabhängig vom "wahren" Verlauf der Intensität.

Ansonsten kann ich mit meinem Spektrometer nur Spektren vergleichen, wie in diesem Beispiel.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290506_32347029.jpg)

Viele Grüße,
Rolf

Hallo Rolf ,
schön , dass du die 3 Spektren nochmal in einem Bild gezeigt hast.
Ich bin mir  jetzt sicher , es liegt an dem RGB Chip , denn du hast genau wie Dirk
die Artefakte an gleicher Wellenlänge. Das ist kein Zufall , bei solch unterschiedlichen Lichtquellen.

LG
Jürgen

Hallo zusammen,

habe eine Korrekturdatei für die Intensität (Y-Achse) erstellt. Da ich keine Referenzlichtquelle samt Spektrum habe, konnte ich das Spektrum nur nach "Gefühl" anpassen.
Angepasst wurde dabei der Wellenlängenbereich zwischen 491nm und 592nm. Anbei Spektren vor und nach Kalibrierung der Intensität von LED's und einem Sonnenaufgang. Das
Spektrum vom Sonnenaufgang konnte ich leider nur durch ein foliertes Fenster aufnehmen.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,
👍 das sieht doch schon mal deutlich besser aus.
Interessant wäre jetzt noch ein Spektrum einer Halogenlampe und der Sonne, wenn sie sich heute sehen lässt..
Evtl bleibt im Bereich um 575/580nm noch was zu tun.
schöne Grüße
Manfred

Hallo Manfred,

hier das Spektrum der Sonne um die Mittagszeit, wobei die Sonne zur Zeit nicht wirklich hoch steht.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk ,
leider ist keine Sony Chip dabei, aber so sehen die Empfindlichkeits-Kurven verschiedener Hersteller aus.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290627_34576242.jpg) (https://www.pic-upload.de)


LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

die Fuji S5 zeigt einen recht "passenden" Einbruch zwischen 490nm und 590nm.

Anbei noch das Spektrum einer Halogenlampe.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,
dein Halogenlicht oder der Chip hat eine Filterfolie, sichtbar durch die Interferenz im Bereich von
650nm bis 700nm.

LG
Jürgen

Hallo Dirk,

das ist jetzt noch keine Kalibrierung weil das Spektrum noch sehr weit von der Realität entfernt ist. Diese Sensoren sacken bereits ab 550 bis 600 nm Richtung langer Wellenlängen sehr stark in der Empfindlichkeit ab. Das sieht man am Tageslichtspektrum, und an den typischen Empfindlichkeitsspektren derartiger Sensoren. So wie ich schon einmal gesagt habe würde ich versuchen, ein Halogenspektrum aufzunehmen und mit der theoretischen Verteilung eines schwarzen Körpers (Plancksche Strahlungsformel) als Referenz vergleichen bzw. kalibrieren. Du solltest dann aber Dein Spektrum frühestens bei 400 nm beginnen und bei 800 nm beenden, da ansonsten bereits die 2. Ordnung stören könnte, und außerdem das Rauschen bei einem starken Kalibrierfaktor zu groß wird. Das Intensitätsmaximum der richtig kalibrierten Messung der Halogenlampe darf frühestens ab 800 nm erreicht sein.

Eine typ. Haushaltshalogenlampe besitzt etwa 3000 K, aber Hochleistungslampen (z.B. Fotolampen) gehen eher in Richtung 3300 - 3400 K.
Hier die vereinfachte Formel der spektralen Strahlungsdichte für "kleine" Zahlen als Ergebnis (T = Strahlertemperatur in Kelvin, Wellenlänge Lambda in nm):
10¹⁸ / (Lambda⁵ * e^{(1.44*10^7/T*Lambda)})

Beispiel siehe Bild

Hubert

Hallo zusammen,

Hubert , deine Kalibrierung ist bezogen auf die Strahlungsdichte und die Photonenempfindlichkeit des
Empfängers V(λ).
SPD ist die spektral power Distribution  Pe (λ), die das Spektrometer zunächst mal korrekt aufnehmen sollte,
da sie für die Bestimmung im CIE Farbraum benötigt wird.
Kombiniert man diese Wertepaare (λ), bekommt man , wie in deinem Diagramm  eine stetig ( bis 700nm ) steigende Kurve zur Strahlungsdichte des Leuchtmittels.
Mein Bild unten zeigt den gleichen Sachverhalt für eine LED. Durch das  Bild φv(λ) , könnte man den ( Farb-)Eindruck bekommen , Blau sei unterrepräsentiert.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290643_42750725.jpg) (https://www.pic-upload.de)

Für die korrekte Farbwiedergabe muss SPD Pe (λ),mit dem CIE tristimmulus  korrigiert werden. Bild 2
Bild 3 und 4 für eine LED und für eine Wolfram Halogen Lampe:
Bild 3 und 4 :orange SPD ;  Blau Farbeindruck ( gilt nicht für Bild2)

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290643_49212206.jpg) (https://www.pic-upload.de)

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290643_40256670.jpg) (https://www.pic-upload.de)

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290643_26765710.jpg) (https://www.pic-upload.de)

Bild 3 und 4 zeigen auch , dass man mit einer LED12W plus CB12 einen ähnlichen Farbeindruck bekommt wie mit einer 12V100W Wolfram-Halogenleuchte plus 12 CB Filter

obwohl die Spektren sehr verschieden sind (orange).

LG
Jürgen

Hallo Hubert,

ich habe mal Deinen Ansatz aufgegriffen und im Diagramm dargestellt.
Da ist passt mein Spektrum der Halogenlampe ja überhaupt nicht.

Hast Du evtl. auch eine Formel wie ich das Spektrum vom Tageslicht berechnen kann ?

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,
die Strahlungsdichte-Kurven eines schwarzen Strahlers werden alle ähnlich aussehen, lediglich das Maxima wird mit
zunehmender Farbtemperatur von Rot nach Blau wandern. Die Strahlungsdichte ist ja für den sichtbaren Bereich nur ein kleiner Ausschnitt. Was hast du an dieser Stelle erwartet?
,,Hast Du evtl. auch eine Formel wie ich das Spektrum vom Tageslicht berechnen kann?"
Es ist das Gleiche, weil die Sonne auch ein schwarzer Strahler ist.

Wiensches Verschiebungsgesetz:

http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/wien.html

Den Unterschied habe ich im letzten Beitrag versucht zu erklären.

LG
Jürgen

Hallo,

@Jürgen
Du bist sehr stark fixiert auf das Thema Farbtemperatur u.ä.
Darum geht es hier überhaupt nicht, sondern um die physikalische Kalibrierung des Ausgangssignals des Spektrometers über den gesamten Messbereich. Natürlich habe ich die Strahlungsdichte angegeben, das ist der theoretische Wert ähnlich der realen thermischen Quelle, der am Eingang des Spektrometers ankommen sollte und daher auch am Bildschirm angezeigt sein sollte.

@Dirk

ZitatDa ist passt mein Spektrum der Halogenlampe ja überhaupt nicht.

genau das habe ich gesagt.
Tageslicht ist wenig zum Kalibrieren geeignet da es
1. nicht konstant über die Tageszeit ist und sich sehr stark ändert (Höhe des Sonnenstandes, Bewölkung, Luftfeuchtigkeit, aktueller Staubanteil)
2. auch insgesamt keinen sehr schönen kontinuierlichen Verlauf hat u.a. durch Absorptionsbanden. Entgegen dem Hinweis von Jürgen ist die Sonne hinter der Erdatmosphäre keine ausreichend gute Annäherung an einen schwarzen Strahler.
Was ist das Problem mit der Halogenlampe? Das ist doch die einfachste Übung.

Hubert

Hallo
@Hubert ,,Entgegen dem Hinweis von Jürgen ist die Sonne hinter der Erdatmosphäre keine ausreichend gute Annäherung an einen schwarzen Strahler."
Stimmt, der Vergleich war schlecht.
,,Du bist sehr stark fixiert auf das Thema Farbtemperatur u.ä." Du kannst kein Spektrum einer 4000K Leuchte aufnehmen, und mit der Kurve einer 3000K leuchte kalibrieren, sonst sind wir mit Peters Vorschlag:" wenn diese(s) Spektrometer aber nur qualitativ zu verwenden ist, kann ich es mir eigentlich gleich ganz sparen.
Dann reicht auch ein Blick durch ein Handspektroskop   "  besser bedient, weil es noch nicht einmal Qualitativ stimmt.
Hier (im Forum) wird oft vom Wunsch zur LED-Beleuchtung geredet, aber objektiv kann keiner so richtig sagen,
warum jemand welche Beleuchtungsart vorzieht.
,,Ich will mehr Licht" sagt der Eine, der Andre sagt" ich möchte keinen Blaustich", dann kaufen sie sich ein Spektrometer und
wundern sich, warum beim Blaustich der blaue Peak so gering ausfällt.  So gesehen würde ich
schon gerne auf den Unterschied hinweisen.

LG
Jürgen

Hallo Jürgen,

ZitatDu kannst kein Spektrum einer 4000K Leuchte aufnehmen, und mit der Kurve einer 3000K leuchte kalibrieren, sonst sind wir mit Peters Vorschlag:" wenn diese(s) Spektrometer aber nur qualitativ zu verwenden ist, kann ich es mir eigentlich gleich ganz sparen.

warum denn das? Es geht um die Kalibrierung eines Messgerätes. Das ist ein absoluter Vorgang und hat mit der Farbtemperatur der zu messenden Lichtquelle nichts zu tun. Kalibrieren heißt in dem Fall dass ich eine bekannte Normlichtquelle verwende und das Spektrometer so "justiere" (vollkommen egal ob durch Software, Anpassung eines Sensors o.ä.), dass auch das Ergebnis in der Ausgabe des Spektrometers diese Normlichtquelle im Intensitätsverlauf wiedergibt. Und dann kann ich jede Lichtquelle vermessen, egal welche "Farbtemperatur" sie hat. In der Praxis will man i.Allg. ja keine Farbtemperatur vermessen sondern beliebige Spektren, z.B. auch komplexe Linienspektren in ihrem Verlauf. Als Normlichtquelle ist jede Lichtquelle mit reproduzierbarem Emissionsverlauf geeignet, die den gesamten Spektralbereich abdeckt (oder alternativ einzelne, spektral engbandige Normquellen wenn die Sensorkennlinie sehr gut bekannt und stetig ist). Das kann auch eine (nur) 3000K thermische Quelle sein, selbst wenn sie im blauen Bereich geringere Emissionen aufweist. Diese Quellen sind sogar Messnormal der PTB (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt) für photometrische Kalibrierung. Etwas kenne ich mich da schon aus, ich hatte in den Forschungslaboren mindestens 1-2 Spektrometer je Raum, weitere in Schränken nach Bedarf......

Hubert

Hallo,

das Spektrum meiner sehr hellen LED BA20D H6-6000-6500K  habe ich sowohl durch Abfotografieren mit meiner Sony A7 und  Auswerten des Bildes bei festem Reflexionsgitter als auch mit einer einzelnen Photozelle bei drehendem Reflexionsgitter bestimmt.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290664_53036123.jpg)

Berücksichtige ich zusätzlich die Empfindlichkeitskurve der im OPT101 eingebauten Fotozelle,

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290664_7563067.jpg)

dann sieht das Spektrum so aus:


(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/290664_958745.jpg)

Vile Grüße,
Rolf

Hallo Rolf,

ein sehr schöner Vergleich. Solche Standard-Fotozellen kann man sehr gut in Spektrometern, speziell im visuellen Bereich, verwenden, da sie dort eine nahezu lineare Kalibrierkurve aufweisen. Darum wundert mich dass man selbst für billige Spektrometer RGB-Kamerasensoren verwendet. Vermutlich will man den Nutzer mit dem farbigen Spektrum am Bildschirm beeindrucken. Das könnte man aber auch synthetisch erzeugen.   ;)

Hubert

Hallo Hubert ,
,,Kalibrieren heißt in dem Fall dass ich eine bekannte Normlichtquelle verwende und das Spektrometer so "justiere" (vollkommen egal ob durch Software, Anpassung eines Sensors o.ä.),
dass auch das Ergebnis in der Ausgabe des Spektrometers diese Normlichtquelle im Intensitätsverlauf wiedergibt. Und dann kann ich jede Lichtquelle vermessen, egal welche
"Farbtemperatur"
sie hat."

Wir sind ja (fast)gleicher Meinung:

Zitat von: hugojun in Dezember 17, 2020, 11:35:04 VORMITTAG
Hallo Manfred ,

ja , man muss aber vorher die Chip-Korrektur-Daten laden.

Die könnte man ermitteln , wenn man einen echten Standard-Strahler hat,
die mit dem individuellen  Spektrometer aufgenommen wurde.

LG
Jürgen

Nur, von  all dem ist an Dirks Spektrometer nichts bekannt und auch nicht von der Lichtquelle.

LG
Jürgen

Hallo Spektrometer interessierte

Ich möchte nur ein paar Dinge klarstellen, die nicht für alle Leser sichtbar sind.
Ein Spektrometer ist ein Messinstrument das zusammen mit der Kamera eine Wellenlängen abhängige Intensität misst. Eigentlich ist es egal wie falsch der Spektrometer misst, denn jeder Spektrometer misst falsch, das heisst hat eine Filterwirkung zusammen mit der Kamera. Neudeutsch Instrumental response. Der einzige Unterschied neben der Auflösung eines günstigen oder eines Profigeräts ist die Messstabilität, aber bei beiden muss die Differenz zwischen dem eintretenden Licht und dem gemessenen Licht korrigiert werden. Einen guten Text leider in Englisch gibts hier: http://www.astrosurf.com/buil/instrument_response_us/
Für die Messung einer Lichtquelle kommt man um eine Referenzlichtquelle mit einer Fluxreferenzkurve nicht herum
Wie zB. Hier: https://www.newport.com/p/6319
Um die Wellenlänge zu Kallibrieren benötigt man auch eine Referenzlichtquelle eine einfache Lösung findet man hier beschrieben: https://www.ursusmajor.ch/downloads/sques-relco-sc480-eichlinien-5.0.pdf
Einfache Spektrografen sind aber schon Hochwertige Instrumente und können bei einfacheren Anwendungen bei sorgfältiger Kallibrierung Messergebnisse im Bereich von plus minus 10% erreichen. Einwirkungen auf die Messgenauigkeit haben Stabilität des Gehäuses, Temperaturschwankungen, Luftdruck, aber auch die Messstabilität der Kamera sowie die Sorgfalt bei der Kalibrierung. Je genauer und stabiler die Referenzlichtquelle zusammen mit der Aktualität der Referenzkurve ist, desto näher kommt man an brauchbare Messergebnisse, ich verwende dafür diese Lichtquelle: https://shop.spectrecology.com/product/hl-2000-ll-ocean-optics-fiber-optic-tungsten-halogen-source/
Es gibt natürlich Spektrografen die eine interne Kallibrierung besitzen, das ist aber eher die Ausnahme und die Prozedur ist genau die gleiche.
Gruss Martin

Hallo,

ZitatNur, von  all dem ist an Dirks Spektrometer nichts bekannt und auch nicht von der Lichtquelle.

Es muss nichts bekannt sein wenn man mittels Software eine Kalibrierkurve eingeben kann, die den Messwert über den ganzen Messbereich korrigiert. Ich kenne das Spektrum der Kalibrierkurve (siehe mein Beitrag über das Spektrum der Halogenlampe) mit zumindest für diese Gerätequalität in vollkommen ausreichender Genauigkeit.

ZitatFür die Messung einer Lichtquelle kommt man um eine Referenzlichtquelle mit einer Fluxreferenzkurve nicht herum
Wie zB. Hier: https://www.newport.com/p/6319

Das ist eine gewöhnliche Halogenlampe.

Für Interessierte hier ein Beitrag über Kalibrierlichtquellen im professionellen Bereich der PTB:
https://oar.ptb.de/files/download/56d6a9d6ab9f3f76468b45eb (https://oar.ptb.de/files/download/56d6a9d6ab9f3f76468b45eb)

Hubert

Hallo Martin ,

Zitat von: martin_hu in Dezember 19, 2020, 18:34:31 NACHMITTAGS
Hallo Spektrometer interessierte
,,,,
Für die Messung einer Lichtquelle kommt man um eine Referenzlichtquelle mit einer Fluxreferenzkurve nicht herum
....
Gruss Martin

Zitat von: hugojun in Dezember 16, 2020, 16:52:21 NACHMITTAGS
Hallo Dirk,
...
@Rolf
Transmission und Reflektion sind möglich , aber keine Selbst-Strahler wie Fluoreszenz Anwendungen  , Lichtfarbe -Temperatur-Bestimmung
an LED oder anderen Leuchtmitteln .
LG
Jürgen

LG
Jürgen

Wow - 127 (!) Antworten, na da habe ich ja was losgetreten mit meinem Post  ;D

.... und 4203 mal gelesen, wahnsinn  :D

Hallo

Weissabgleich für die RGB-Fotografie macht man mit einem Graukarton.
Die RGB-Werte sollten dann jeweils gleich sein, z.B. 150, 150, 150 oder 200, 200, 200 und dergleichen, also ein Grauwert
Löcher im Spektrum der Lichtquelle lassen sich so nicht ermitteln und nicht kompensieren.
Für Fotografie ist ein ausgeglichenes Spektrum optimal, z.B. also keine Dreibandenlampen und auch keine kaltweissen LED.
Zur Beurteilung der Lichtquelle sind Lichtspektren von Lichtquellen für den Fotografen insoweit interessant, denn sie zeigen, ob das Spektrum ausgeglichen ist.

Als Fotograf eiche ich das Spektrometer mit Laserlicht.
Laserpointer, rot(650nm), grün (532nm) und blauviolett (405nm), besitzen eine einigermassen klar erkennbare Wellenlänge und sind kostengünstig.

Kurt

Guten Morgen zusammen,

mit den vielen hier geposteten Infos habe ich mich nochmals an eine Kalibrierung, oder nennen wir es besser Anpassung, der Intensität gemacht.

Als Referenzlichtquelle habe ich, wie von Hubert angeraten, eine 12V/100W Halogenlampe genommen. Um beim Spektrometer im möglichen Belichtungszeitraum
zu bleiben ohne die einzelnen R/G/B Kanäle in die Sättigung zu bringen und um die Glasfaser nicht zu weit von der Lampe entfernen zu müssen, wurde
die Halogenlampe bei genau 6V betrieben.

Um die Farbtemperatur in etwa bestimmen zu können, habe ich mit der bei 6V betriebenen Lampe, eine Graukarte angeleuchtet und mit einer
Kamera bei verschiedenen Farbtemperaturen diese abfotografiert. Bei 2800K waren die R/G/B Kanäle des Bildes recht gut deckungsgleich.

Für eine Farbtemperatur von 2800K habe ich mit folgender Formel, danke an Hubert, meine "Referenz-Strahlungsdichte" berechnet.

Spektralen Strahlungsdichte = 10^18 / (Lambda^5 * e^(1.44*10^7/(T*Lambda)))
(T = Strahlertemperatur in Kelvin, Wellenlänge Lambda in nm)


Um sicher zu gehen, dass das Zeiss Lampenhaus, in welchem sich die Halogenlampe befand, keine Filterwirkung aufweist, wurde das Spektrum
der Lampe im und außerhalb des Gehäuses aufgenommen. Der Vergleich beider Spektren zeigt, dass die im Lampenhaus verbauten Gläser ab
ca. 600nm eine leichte und ab ca. 720nm eine erhebliche Dämpfung bewirken. Ab etwa 760nm wird quasi alles geblockt. Die Folgenden Messung
an der Halogenlampe wurden somit ohne Gehäuse gemacht. Bei der Spektrenmessung außerhalb des Gehäuses zeigt sich auch, dass das Spektrometer
im IR-Bereich gar nicht so "blind" ist.

Anschließend habe ich mit Hilfe von Excel die Korrekturfaktoren anhand meiner o.g. Referenzkurve berechnet.

Die folgende Spektrenmessung der Halogenlampe mit den Korrekturfaktoren entspricht sehr gut der berechneten Referenzkurve.

Zum Vergleich wurden dann noch die Spektren zweier LED's aufgenommen. Auch diese sehen recht "glaubwürdig" aus.

Ich denke mit dieser "Anpassung" ist das Messergebnis für ein Spektrometer der 200 Euroklasse ganz ok.


Grüße,
Dirk

Lupus: Viele Sensoren bekommt man nicht ohne Bayermaske, weil es erheblich weniger Anwendungen gibt, die das brauchen.  Wie ich schon schrieb, ist der Farbfilter ein Nachteil, weil er Licht und damit SNR kostet, kann aber ein Vorteil sein, weil man damit die sich überlappenden Beugungsordnungen teilweise trennen könnte und so den Messbereich erweitert.  Ob das gemacht wird, weiss ich nicht.

Wenn man RGB-Werte und Kurven von Helligkeitssensoren vergleicht, muss man immer beachten, ob die Intensität in Elektronen oder in Lichtenergie pro Fläche gemessen wird.  Licht ist bei 400 nm doppelt so energiereich wie bei 800 nm, darum hat man bei gleicher Energie bei 400 nm nur die Hälfte an Photonen.  Bei Kamerasensoren wird gerne die Quanteneffizienz angegeben, d.h. Elektronen, und bei Helligkeitssensoren gerne µW/cm^2 oder ein ähnliches Maß.  Generell lohnt es sich, die Achsen von Diagrammen immer mit Einheiten zu beschriften, und nicht wie bei der Software nur "Intensität" dran zu schreiben.

Michael

Zitat von: Masterdark in Dezember 20, 2020, 10:51:21 VORMITTAG
.... die Halogenlampe bei genau 6V betrieben.

Um die Farbtemperatur in etwa bestimmen zu können, habe ich mit der bei 6V betriebenen Lampe, eine Graukarte angeleuchtet und mit einer
Kamera bei verschiedenen Farbtemperaturen diese abfotografiert. Bei 2800K waren die R/G/B Kanäle des Bildes recht gut deckungsgleich.

...

Hallo Dirk,

2800K scheint mit zu viel. Dies ist wahrscheinlich die untere Grenze der Farbtemperaturmessung der Kamera?!
Bei halber Betriebsspannung entnehme ich aus dieser Quelle
https://www.landypedia.de/index.php/Datei:800px-Helldiagram.jpg
den Wert 3/4 vom Maximalwert. 
Laut https://de.wikipedia.org/wiki/Farbtemperatur beträgt die Farbtemperatur einer 100W Glühlampe 2800 K.
Ich würde die Helligkeit durch Veränderung des Abstands bei richtiger Betriebsspannung verändern.

Gruß,
Rolf

Zitat von: Stuessi in Dezember 20, 2020, 15:27:30 NACHMITTAGS

Zitat von: Masterdark in Dezember 20, 2020, 10:51:21 VORMITTAG
.... die Halogenlampe bei genau 6V betrieben.

Um die Farbtemperatur in etwa bestimmen zu können, habe ich mit der bei 6V betriebenen Lampe, eine Graukarte angeleuchtet und mit einer
Kamera bei verschiedenen Farbtemperaturen diese abfotografiert. Bei 2800K waren die R/G/B Kanäle des Bildes recht gut deckungsgleich.

...

Hallo Dirk,

2800K scheint mit zu viel. Dies ist wahrscheinlich die untere Grenze der Farbtemperaturmessung der Kamera?!

Hallo Rolf,

die Kamera geht bis auf 2500K runter.
Wie schon gesagt, waren die RGB Kanäle bei 2800K deckungsgleich.


Grüße,
Dirk

@ Dirk, Masterdark

Eine 100-W-Halogenlampe ist nur geeignet, wenn es eine ALTE ohne UV-Filter ist.
Erkenntlich am absolut farblosen Quarzkolben, die heute käuflichen mit Filterung schimmern bläulich.

Eine RICHTIGE Eichlampe erkennt man daran, daß sie einen großen Glaskolben bei relativ kleiner Wendel hat (nix Halogen, funktioniert dabei nicht). Außerdem ist die genaue Betriebsspannung (4 Stellen oder mehr) angegeben, bei der die Lampe betrieben werden MUSS, sonst stimmen die bei der Lampe angegebenen Werte nicht. Der Sockel hat 4 Kontakte oder vier Drähte, damit man auch eine Vierleitermessung (Wikipedia) anwenden kann. Die Lampen haben eine relativ niedrige Farbtemperatur, brennen also nicht wahnsinnig hell, damit die Werte langzeitstabil sind.

Gruß   -   Werner

Hallo,

offenbar ist es so, dass hochwertigere Spktrometer (wie das von Holger Adelmann) von Anfang an "richtige" (oder vorsichtig ausgedrückt, realistischere) Werte ausgeben. Ich gebe zu, dass ich - speziell durch Lupus' Posts - irritiert bin, und zwar insofern, als ich das Spektroskop von Thunderoptics (zumindest so, wie es ausgeliefert wurde), für eine "Mogelpackung" und mehr oder weniger unbrauchbar halte. Für mich liefert es schlicht "falsche" Werte!
Ich vergleiche es mal mit einem sehr presiwerten EKG-Gerät. Das wäre - Preis hin oder her - unbrauchbar, wenn es die T-Welle nicht anzeigen würde - auch, wenn man um diesen Umstand wüsste! (Wobei man es bei dem Spektrometer von den Defiziten nicht einmal weiß, weil der Verkäufrer nicht darauf hinweist!). Da könnte man auch nicht argumentieren, dass man für den Preis auch nicht mehr erwarten könne und es doch immerhin anzeige, ob das Herz schlage, denn d a f ü r brauche ich kein EKG! Und so ist es doch auch mit dem Spektrometer. Wenn ich nur wissen will, ob überhaupt bestimmte Wellenlängen vorhanden sind, kann ich durch ein Billigstspektoskop für 7 EUR schauen - dafür brauche ich kein Pseudo-Spektrometer, das aufgrund untauglicher Bauelemente falsch niedrige Werte in bestimmten Wellenlängebereichen anzeigt. Aber vielleicht erklärt es mir noch einer so, dass auch ich es nachvollziehen kann.

Nun meine mehr oder weiger abschließende Frage zu diesem Thema: Betrachten denn diejnigen, die Erfahrung mit Spektrometern haben oder Physiker sind, die Leistung des Gerätes n a c h "Kalibrierung" nunmehr für ausreichend für den Hobbybereich oder nicht?

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Peter
nur  kurz aus der Ferne.
Wenn dein Hobby das Spektrometer ist,
dann ja.
LG
Jürgen

Hallo Peter,

ZitatWenn ich nur wissen will, ob überhaupt bestimmte Wellenlängen vorhanden sind, kann ich durch ein Billigstspektoskop für 7 EUR schauen - dafür brauche ich kein Pseudo-Spektrometer ...

wenn ich nur wissen will ob die Landschaft vorhanden ist brauche ich auch keinen Fotoapparat um davon Bilder zu machen.   ;)

ZitatBetrachten denn diejnigen, die Erfahrung mit Spektrometern haben oder Physiker sind, die Leistung des Gerätes n a c h "Kalibrierung" nunmehr für ausreichend für den Hobbybereich oder nicht?

was ist denn Deine Hobbyanwendung konkret?

Man unterscheidet zwischen der qualitatitven und quantitativen Spektralanalyse. Z.B. zur Identifizierung von Elementen in Stoffgemischen reicht die Bestimmung der Wellenlänge. Wie etwa bei der bekannten Flammenprobe.

Es gibt z.B. Hobbyastronomen, die Spektroskope verwenden um Sternklassifizierungen u.ä. selbst durchzuführen (genauer: um bereits Bekanntes aus Interesse nachzuvollziehen). Auch hier geht es um qualitative Emissions- oder Absorptionsspektroskopie.

Wie gut das Gerät quantitativ nach der Kalibrierung zu verwenden ist kann ich nicht beurteilen da (nach meinem früheren Vorschlag) erst noch die Sensorlinearität mittels Messung unterschiedlicher Intensitäten geprüft werden müsste. Die Reproduzierbarkeit des Intensitätsverlaufes scheint nicht sehr hoch zu sein, wie ein kurzer Blick auf einzelne Kurven zeigt.

Hubert

Zitat von: Lupus in Dezember 23, 2020, 09:57:50 VORMITTAG
Die Reproduzierbarkeit des Intensitätsverlaufes scheint nicht sehr hoch zu sein, wie ein kurzer Blick auf einzelne Kurven zeigt.

Guten Morgen Hubert,
aus welchen Kurven lässt sich auf die Reproduzierbarkeit schliessen?

viele Grüße
Manfred

Wenn Du mit Linearität die Linearität bzgl. Licht einer Wellenlänge meinst, dann kann ich mir kein Problem vorstellen.  Solange man dem Dunkelrauschen und dem Sättigungsbereich ausreichend fern bleibt, sind auch die billigsten Sensoren sehr linear.

Die großen Unterschiede im Preis von Spektrometern entstehen durch die Auflösung der Wellenlängen, dem Messbereich und dem SNR.  Eine werksseitige Kalibrierung der Empfindlichkeit pro Wellenlänge ist nett, aber grundsätzlich muss immer das System kalibriert werden, d.h. Spektrometer mit Optik, nicht das Spektrometer alleine.  Wenn man weiß, wie die Software die Bilder auswertet, wäre anhand des Datenblatts des Sensors und des Gitters eine Gerätekalibrierung machbar.  Damit sind Spektrogramme halbwegs linear: Nett, aber halt keine Systemkalibrierung.

Die wirklich spannenden Unterschiede liegen woanders.  Mit einem Blaze-Gitter konzentriert man z.B. die Energie in die erste Beugungsordnung, was ein viel besseres SNR ergibt.  Damit kann man sich auch eine bessere Kollimierung leisten, und bekommt so eine höhere Auflösung.  Das wiederum bedingt eine bessere Mechanik und Justierung.  Mit einem simplen Transmissionsgitter, am Ende noch aus Film statt Metall auf Glas, ist das einfach nicht zu machen.

Die Frage ist aber immer, was man haben will.  Wer kein extremes SNR braucht, oder keine starke Auflösung, der hat nichts von einem Gerät höherer Qualität.  Einfache Selbstbauspektrometer mit Filmgittern liefern durchaus brauchbare Spektren und sind kalibrierbar, nur braucht man eben mehr Licht und wird keine haarfeinen Linien sehen.

Michael

Na- zumindest ist die Systemkalibrierung und Linearität für mich in der Erzmikroskopie kein Problem, ich nehme ohnehin immer als Referenz die Reflektivität eines SiC- (um 20% abs. R  400-700nm ) und Cr- Standards (um 50% abs. R 400-700nm) auf.

Grüße,
Holger

Hallo Manfred,

wenn man die selbe Lichtquelle zweimal vermisst sollten natürlich die Spektren auch hinsichtlich der Intensitätsverteilung gleich sein. Z.B. zeigen die Spektren der Halogenlampe ohne Gehäuse und ohne Korrektur (Beitrag #131 Bild 1 und 2) deutliche Abweichungen speziell im Übergangsbereich der B- und G- bzw. der G- und R-Sensoren. Natürlich kann das auch an geänderten Umgebungsbedingungen und Brenndauer der Lampe und damit dem Emissionsverhalten zwischen beiden Messungen liegen. Ich kann mir aber Sättigungseffekte beim Zusammenwirken der drei Farbsensoren vorstellen.

Hubert

Hallo Spektroskopierer,

mein Science Surplus Spektrometer ist jetzt auch endlich eingetroffen, nachdem irgend ein Tom Hanks von FedEx es wohl mit auf eine einsame Insel genommen hatte. Was für ein schönes Spielzeug für die Weihnachtsferien!
Passend zum Advent, anbei ein Spektrum einer Kerzenflamme.
Bei 589 nm sitzt die D-Linie des allgegenwärtigen Natriums auf.
Die Doppellinie bei 779 und 784 nm habe ich noch nicht zugeordnet.


Viele Grüsse
Florian

Hallo Florian,

Hast Du bei dem Spektrum den Sensor direkt auf eine Kerzenflamme gerichtet ?

Wenn ich das mit meinem Spektrometer mache, zeigt sich das beigefügte Spektrum.

Grüße,
Dirk

Anbei zwei Bilder zum Tema Wiederholgenauigkeit und unterschiedliche Sättigungen.

Der Clipping Indikator (zeigt eine evtl. Sättigung an) wurde natürlich bei allen Messungen
beachtet.

Grüße,
Dirk

Hallo Florian,
ich denke Kalium.
Glückwunsch zum neuen Spielzeug
LG
Jürgen

Hallo,

jetzt müssen wir nur Holger dazu bringen, nochmal die 3. Adentskranzkerze zu entfachen und sein neues "Spielzeug" als Referenz darauf zu richten. Sein  Spektrometer scheint ja das "professionellste" und am exaktesten kalbrierte Gerät hier zu sein.
In der Tat sehen ja nun die Spektren von Flroian und Dirk völlig anders aus.

Florian, ich bin etwas irritiert. Wie ist denn nun überhaupt der Meßbereich? Deine X-Achse reicht von 280 bis über 1000 nm. Laut Sciene Surplus umfasst der Meßbereich aber nur 200 nm, und zwar ohne weitere Manipulation durch den Anweder den Bereich von 500 - 700 nm.

ZitatThe spectrometer includes an 1800 l/mm grating and the CCD detector is not actively cooled. The spectrometer is not aligned. However, it is "pre-aligned" so that the unit measures the spectral range of about 500 nm to 700 nm with a resolution typically better than 2-3 nm, The grating can be rotated to measure wavelengths below 365 or up to 700 nm (in first order) with a 200 nm total range. An order-sorting filter is typically not included. The spectral resolution can be 1 nm when the alignment is optimized. Other gratings can be purchased for different spectral coverage. Aligning the spectrometer is not trivial.

Irritierte Grüße
Peter

Hallo,

die Intensität des Kerzenspektrums steigt bis in den nahen Infrarotbereich kontinuierlich an so wie in Dirks Messung. Der Abfall mit Florians Spektrometer ab 700 nm kann so nicht sein.

Hubert

Hallo Peter,
mein Spektrometer hat nur 900 Linien pro mm
und geht damit bis ca 900 nm Wellenlänge.

Hallo Florian,

wo beginnt denn der Meßbereich? Doch nicht bei 290 nm (wie die C-Achse vermuten lassen würde).

Was mich wundert: Ich habe doch bei Science Surplus auch nach einem anderen Meßbereich gefragt und bekam die Antwort, dass sie - entegegewn der Aussage auf der Webseite - nicht bereit sind, das Gitter auszutauschen und die Spektrometer nur so verkauft werden wie in Ebay angeboten; Die hatte eben nur den eingestellten Messbereich von 500 - 700 nm. Wie bist Du denn an ein Spektrometer mit einem erweiterten Meßbereich gekommen?

Offebar scheint aber Dein Spektrum (siehe Lupus' Post) auch nicht zu stimmen...

Fragen über Fragen!

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Florian,

dein Doppelpeak ist Kalium:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/291061_56200037.jpg)

Quelle:  https://homeweb.unifr.ch/allanm/pub/ma/candle.html (https://homeweb.unifr.ch/allanm/pub/ma/candle.html)

Viele Grüße,

Erik

Ja, Peter, was soll ich sagen?
Auf dem Spektrometer, das ich bekommen habe, steht nun mal 900 Linien/mm. Laut der Seite von Science Surplus geht der Range dann von 365-910 nm.
Was das Kerzenspektrum anbetrifft, vermute ich eine geringere Sensitivität des Sensors im IR.
Die Kalibrierung, vor allem im Roten und IR, muss ich wohl noch verbessern. Leider ist an dem Trafo meiner Hg-Cd Lampe eine Glimmlampe durchgebrannt, die ich erst ersetzen muss.
Ich halte Kalium als Ursprung für die Linien aber für sehr plausibel.
Viele Grüsse
Florian

Hallo Florian,

aber Du hast doch auch Art. Nr. 224079357820  gekauft, oder? Und in der Artikelbeschreibung steht doch eindeutig

ZitatKompakten Faser zusammen CCD Spektrometer Kit (DO IT YOURSELF) 1800 L/mm

(Ok, das ist mal wieder die hochprofessionelle Ebay-Rippenhemd-Übersetzung).

Ich gebe zu, dass ich hier mittlerweile nichts merh verstehe... :-\  Dein Spektrum schaut doch völlig anders aus als das von Dirk!?

Herzliche Grüße
Peter

Ja Peter, das steht da so. Trotzdem habe ich ein anderes Gerät geliefert bekommen. Ich werde mich nicht beschweren. Im Gegensatz zu  z. B. astronomischen Anwendungen, sind bei uns die Linien ja eher dünn gesäht, so dass mir die Auflösung nicht so wichtig ist. Dafür habe ich den höheren Wellenlängenbereich.


PS:
Hier ist das Datenblatt des Sensors:
https://www.spectralproducts.com/pdf/ILX511.pdf
Man kann daraus ersehen, dass die Sensitivität im Blauen am höchsten ist und bis 900 nm auf nahezu 0 abfällt.
Dies erklärt wohl das komische Kerzenspektrum.

Hallo Florian,

das wäre ja prinzipiell schön - wenn denn das Spektrum "stimmen" würde, aber da gibt es ja offenbar Diskrepanzen zu dem allgemein als richtig angesehenen Spektrum von Dirk....???

Herzliche Grüße
Peter

Hallo,

Das verstehe nun einer...

Meine Anfrage an Science Surplus:

ZitatHello, on your website I saw that you can configure the spectrometers for different ranges. Is this correct? Is it possible to configure this spectrometer for the complete visible range (if possible, includig the UV range)?

Und die Antwort lautete:

ZitatThe kit comes as described, but you can replace the grating yourself if you want. This is the grating we suggest for wide spectral range:

https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=GR13-0605

Regards,

Und nun bekommst Du - entgegen der Berschreibung und Deiner Bestellung - genau das, was ich eigentlich gesucht habe? Kurios...

Herzliche Grüße
Peter

Jetzt noch ganz quick and dirty einmal ein Schwarzkörperspektrum mit T=2700 K als Annäherung and das Emissionsspektrum der Kerze, in blau grob die relative Empfindlichkeit des Sensors und in rot das sich daraus ergebende Signal. Das passt zwar immer noch nur mässig zu meinem Kerzenspektrum, hat aber immerhin das Maximum bei ca 700 nm, wie ich das auch finde.
Viele Grüsse
Florian

Natürlich muss immer auch die spectral response (= spektrale Empfindlichkeit) kalibriert werden, schaut mal in den angehängten Artikel.
Gute Nacht & frohes Fest!
Holger

Hallo Florian,

ich kann Dir schon sagen warum die Kurve anders aussieht: Eine Kerzenflamme hat eine Temperatur etwa im Bereich 1200°-1400°, stark örtlich schwankend. Daher liegt das Maximum der Emission eher bei 2 Mikrometer und die Emissionen um 500 nm sind noch minimal und viel geringer als bei Deiner Rechnung.

Hubert

Hallo Dirk,

zu Deiner letzten Messung mit unterschiedlicher Intensität der Lichtquellen (#145): Der Vergleich beider Kurven zeigt das was ich vermutet habe, nämlich dass sich die drei Farbsensoren unterschiedlich verhalten, also eine intensitätsabhängige Farbverschiebung entsteht. Die lässt sich natürlich nicht durch Kalibrierung beseitigen, mit dem Restfehler muss man leben. Du kannst das dadurch testen dass Du zwei Kalibrierkurven mit der Halogenlampe aufnimmst, jeweils mit hoher und geringer Helligkeit (aber natürlich nicht durch Dimmen der Lampe). Und dann eine alternativ mit beiden Kalibrierkurven korrigierte LED-Vermessung vergleichen.

Hubert

Hallo,

ich habe mal versucht, die beiden Messungen bei identischer X-Achse übereinanderzulegen. Für mich bleibt das rätselhaft.
Seltsam, dass man bei Dirk den Natrium-Peak gar nicht sieht. Unerklärlich erscheint mir aber auch der deutliche Abfall bei Florian ab 700 nm. Und kann es sein, dass es bei Florian praktisch keine Blauanteile im Spektrum gibt, bei Dirk aber zumindest in geringer Intensität?
Können denn beiden Spektren der Kerzenflamme "richtig" sein und sich nur durch unterschiedliche spektrale Verteilung in der Flamme erklären?


Hezrliche Grüße
Peter

Hallo Peter,

der Kalium-Doppelpeak ist auf beiden Kurven zu sehen. In der grauen Kurve ist er ein paar nm verschoben, was sich wohl beheben lässt. Vor einigen Jahren hatte ich mit energiedispersiver Röntgendiffraktrometrie zu tun. Da wurden die Spektren vor der Auswertung immer normiert indem man das aufgenommene Spektrum durch das Anregungsspektrum dividiert hat. Auf diese Weise könnte man auch hier die wellenlängenabhängige Empfindlichkeit des Detektors eliminieren.

Viele Grüße,

Erik

Hallo Peter,

ZitatUnerklärlich erscheint mir aber auch der deutliche Abfall bei Florian ab 700 nm

wenn Du die Beiträge lesen würdest wäre es "erklärlich". Florian hat die Sensorkennlinie verlinkt, die einen starken, fast linearen Empfindlichkeitsabfall von 450 nm bis auf fast Null bei 1000 nm aufweist, und zusätzlich das bei ihm dadurch entstehende Kerzenspektrum zumindest grundsätzlich grafisch erklärt. Sein Spektrum ist schlichtweg nicht kalibriert.

Im Übrigen ist ein Kerzenspektrum die denkbar schlechteste  Informationsquelle um zwei Spektrometer zu vergleichen. Da finden auf kleinstem Raum unterschiedliche chemische Vorgänge bei unterschiedlichen Temperaturen statt.

Hubert

Hallo zusammen,

wenn man auf die Kalibrierung der
Y-Achse keinen gesteigerten Wert legt,
hat man im Programm spectragryph zwei
Möglichkeiten der Baseline Korrektur.
frohes Fest

Jürgen

Hallo Hubert,

habe mit unkal. Y-Achse das Halogenspektrum bei verschiedenen Belichtungszeiten und bei Einsatz von Graufiltern verglichen.
Es ist genau wie Du sagst. Durch verschiedene Nichtlinearitäten, Sättigungsverhalten usw. zeigen sich etwas geänderte Intensitäts-Spektren.
Gleiche ich diese auf einen Schwarzstrahler an, ergeben sich natürlich auch verschiedene Korrekturkurven für die Y-Achse.

Als Bsp. das nicht kal. Spektrum meiner Halogenlampe bei verschiedenen Belichtungszeiten.

Für den Angleich der Y-Achse habe ich nun die verschiedenen Korrekturkurven gemittelt.

Mit der so gemittelten Korrekturkurve habe ich die Spektren einer Cree XM L2 (5000 K) bei verschiedenen Belichtungszeiten aufgenommen.
Vergleicht man bei ca. 540nm meine aufgenommenen Spektren mit denen aus dem Datenblatt, so ergibt sich eine Intensitätsabweichung von
etwa +/- 10%. Ich denke mehr ist mit meinem Spektrometer nicht zu holen.

Anbei auch nochmals das Spektrum einer Kerzenflamme mit Markern.

Grüße,
Dirk

Hallo Dirk,

ich finde dass das kalibrierte Spektrometer für nicht professionelle Anwendungen in der Genauigkeit vollkommen ausreicht. Wichtig ist bei Messgeräten immer dass man deren Arbeitsweise und Anwendungsgrenzen kennt, dann kann man problemlos auch mit den Abweichungen leben.

Hubert

Jetzt habe ich mal das Spektrum einer Hg-Cd-Spektrallampe aufgezeichnet und zumindest die Wellenlängen kalibriert. Das Programm von Science Surplus erkennt seltsamerweise nicht alle Linien.
Für die Kalibration im IR habe ich auch die Flammenspektren von Kalium und Caesium herangezogen.
Weiss jemand, woher die rel. starken Linien bei 810 und 872 nm stammen könnten?

Viele Grüsse
Florian

Hier noch ein interessantes Spektrum, nämlich das von Caesiumchlorid, das anscheinend auch Spuren von Kalium und Natrium enthält.
Es handelt sich bei allen 3 Elementen um den gleichen Übergang, nämlich eines Elektrons aus dem S-Orbital in das P Orbital der nächsthöheren Schale. In allen 3 Fällen handelt es sich um eine Doppellinie, wobei der Abstand der Linien mit zunehmender Kernladung immer grösser wird (Feinstruktur). Dies ist auf die sog. Spin-Bahn Kopplung zurückzuführen, die bei Elementen mit steigender Kernladung zunimmt. Bei der Natrium D-Linie bei 589 nm ist sie mit meinem Spektrometer noch nicht aufgelöst. Bei Kalium liegen sie bei 766 und 770 nm und bei Caesium schliesslich bei 852 und 894 nm. Die Übergänge verschieben sich auch zu längeren Wellenlängen, weil die Elektronen in den schwereren Elementen zunehmend schwächer gebunden sind, womit sich auch die energetischen Abstände zwischen den Energieniveaux verkleinern. Schliesslich sieht man auch, dass die Übergänge im IR im Flammenspektrum leichter angeregt werden, als die im Sichtbaren, weil dies bei den niedrigen thermischen Energien viel wahrscheinlicher ist.

Habe jetzt noch etwas RbCl gefunden.
Auch hier erkennt man, neben der starken Kaliumdoppellinie, 2 Linien bei 780 und 795 nm.
Die langwelligere Linie ist immer schwächer als die kurzwelligere. Sollte auch so sein, würde jetzt hier aber zuweit führen.

Ziemlich sicher schlägt bei Deinem Spektrometer die zweite Ordnung durch:
810nm --> 2x 404,7nm ; 872nm --> 2x 435,8 nm, beides Hg-Linien.

Bei Durchlicht-Gittern und kurzen Brennweiten des Kollimators ist das nicht zu vermeiden.
Ein ordentlich geblazetes Reflexionsgitter zeigt diesen Effekt nicht (außer bei unglücklich konstruiertem Strahlengang des Photometers).

Zur Abhilfe:
alle langwelligen, unbekannten Linien erst mal halbieren und schauen, ob dort eine starke Linie ist.
Dann ist das ein Artefakt.

Gruß - Werner

Hallo Werner,

ja, Du hast vollkommen recht. Ich habe gerade  mit dem Monochromator die Linien bei 404 und 434 nm isoliert und mit dem Spektrometer betrachtet. Die 2. Ordnung scheint sogar wesentlich mehr Intensität zu haben als die 1. Kann man das durch Optimierung der Ausrichtung des Gitters verbessern?

Viele Grüsse
Florian

Die einzige mögliche Abhilfe ist, ein Rotfilter vorzuschalten, um die kurzwelligen Anteile unter die Erkennungsschwelle abzuschwächen.
Bei mechanisch gedrehten Gittern großer Spektrometer waren dazu Filter automatisch vorgeschaltet, wenn man im Roten messen wollte. Oder man baute einen Doppelmonochromator aus Prisma und Gitter hintereinander.

Ohne Kenntnis des Aufbaus kann man keine Aussage bezüglich des Justageerfolgs machen.
Gibt es ein Schema von dem Teil (Strahlengang)?

Gruß - Werner

Hallo Werner,

http://www.science-surplus.com/products/spectrometers (http://www.science-surplus.com/products/spectrometers)

hier sieht man das Innenleben des Süpektrometers:

https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=c2NpZW5jZS1zdXJwbHVzLmNvbXx3d3d8Z3g6NGJlYTc2ZGNmZDg0NGFlNA
(https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=c2NpZW5jZS1zdXJwbHVzLmNvbXx3d3d8Z3g6NGJlYTc2ZGNmZDg0NGFlNA)

Herzliche Grüße
Peter

Das Problem bei diesem Spektrometer ist die kurze Brennweite der Spiegel, ist dafür eben sehr kompakt.
Bei 1100er Gittern braucht man ab 15 cm Brennweite, damit sich die Ordnungen nicht mehr überlappen.
Labor-Spektrometer haben Brennweiten zwischen 20 und 40 cm, damit hat man keine Sorgen.

Gruß - Werner

Zitat von: Werner in Dezember 27, 2020, 13:11:36 NACHMITTAGS
Das Problem bei diesem Spektrometer ist die kurze Brennweite der Spiegel, ist dafür eben sehr kompakt.
Bei 1100er Gittern braucht man ab 15 cm Brennweite, damit sich die Ordnungen nicht mehr überlappen.
Labor-Spektrometer haben Brennweiten zwischen 20 und 40 cm, damit hat man keine Sorgen.

Gruß - Werner

Hallo Werner,

ich kann das so nicht nachvollziehen. Licht der Wellenlänge lambda wird in 2. Ordnung ja immer in den Selben Winkel abgelenkt, wie Licht der Wellenlänge 2 lambda in 1. Ordnung. Damit überlappen sich Spektren verschiedener Ordnung doch immer, wenn sie über mehr als eine Oktave hinausgehen?
Viele Grüsse
Florian

Abschließend zu meinem ThunderOptics SMA-Mini-Spectrometer noch ein paar Infos zum Auflösungsvermögen/Dynamikbereich der
Y-Achse (Intensität).

Wählt man die Belichtungszeit so, dass die einzelnen Kanäle in vollständige Sättigung geraten, erhält man für die Y-Achse Maximalwerte von knapp 250, was
in etwa der 8-Bit Auflösung der Webcam entspricht.

Allerdings zeigt sich schon ab Intensitätswerten von etwa 50 ein deutlich sichtbares, nicht lineares Verhalten. Ist man nicht nur an einzelnen "Peaks" im Spektrum,
sondern am Intensitätsverlauf über einen gewissen Wellenlängenbereich interessiert, reduziert sich der nutzbare Wertebereich für die Y-Achse (Intensität)
auf < 50.

Außerdem ist in den nicht gemittelten/geglätteten Kurven sehr gut der hohe Rauschanteil zu erkennen.


Grüße,
Dirk

@ Florian.

Ein planes Beugungsgitter muß mit Parallelstrahlen ausgeleuchtet werden, das macht der Kollimator. Das Bündel muß kleiner als die Gitterfläche sein. Das Spektrum tritt wieder als Parallelbündel vom Gitter aus, ist aber geneigt und demnach schmaler.
Bei der zweiten Ordnung ist der Ablenkwinkel noch größer. Grob gesagt interferieren in der ersten Ordnung die erste und die zweite Sinuswelle des parallelen Lichts, in der zweiten die erste und die dritte. Das Spektrum der zweiten Ordnung kann man bei intensiver Ausleuchtung getrennt dem der ersten Ordnung als Teil eines breiteren Spektrums daneben mit Papier sichtbar machen. Bei zu geringem Abstand des Papiers vom Gitter überlappen sich die Spektren. Bei der Nullten Ordnung interferiert gar nichts, das Gitter wirkt als Spiegel.
Der Kameraspiegel muß an der richtigen Stelle stehen, damit er das Spektrum auch erfaßt (und nur das). Die zweite Ordnung kann eigentlich nur an der Gitterseite des Kameraspiegels auftreten. Vielleicht hilft da eine senkrechte Blende aus matt geschwärztem Blech oder Pappe.

Bei geblazeten Gittern schickt man durch die Stellung der "Spiegelstreifen" die allermeiste Intensität in die erste Ordnung. Bei ganz hochauflösenden Gittern (Echelle-Gittern) nutzt man durch entsprechende Stellung die 30. bis 60. Ordnung zur Spektrenspreizung aus.

Für die Gitterjustage von IR-Gittern mit 30 - 100 Linien/mm nutzte man die höheren Ordnungen der grünen Hg-Linie aus, um den "Tilt" vom Gitter bei Drehung der Antriebsachse überhaupt sehen und einstellen zu können. Ist im Dunkeln gerade noch sichtbar.

Einen Link habe ich noch gefunden: (ex Jobin Yvon):
https://www.horiba.com/en_en/diffraction-gratings-ruled-holographic/ (https://www.horiba.com/en_en/diffraction-gratings-ruled-holographic/)

Gruß - Werner

P.S.: Ein Gitter kann man natürlich schon reinigen, habe das jahrzehnte gemacht. Mit dest. Wasser mit einer Spur Pril und einem Bausch gequollenem Klopapiers. Nachspülen mit Wasser aus der Spritzflasche und Trockenblasen mit einem Klistier.

Hallo Werner,

ja, so habe ich das damals auch in der Schule gelernt, langsam erinnere ich mich auch wieder. Ich meine nur, wenn die zweite Ordnung z. .B. von Licht der Wellenlänge 404 nm  , Linie bei 808 zu liegen kommt, so wird sie immer mit einer (hypothetischen) Linie erster Ordnung, die von Licht mit 808 nm stammt,  zusammenfallen, egal wie weit ich irgendwelche Abstände zwischen Gitter und Detektor wähle.

Viele Grüsse
Florian 

...Die Ordnungen liegen aber nach der Gitterablenkung NICHT aufeinander, sondern seitlich versetzt nebeneinander. Der Kameraspiegel fokussiert sie aber beide auf die selbe Stelle. Könnte an einer fehlenden Blende oder auch nur an einer schlampigen Justage des Spektrometers liegen.

Gruß - Werner

Hallo Werner,

das verstehe ich immer noch nicht so richtig.
Anbei ein Beitrag, der meiner Vorstellung weitgehend entspricht:
https://www.edinst.com/blog/second-order-diffraction/

Viele Grüsse
Florian

Dirk: Das klingt so, als würde der Durchschnitt der drei Farbkanäle benutzt.  Wenn ein Kanal nahe der Sättigung ist, z.B. bei 200, und die anderen Kanäle nichts zeigen, dann kommt als Durchschnitt natürlich ein recht kleiner Wert heraus.  Sowie ein Kanal gesättigt wird, ist der Durchschnitt zum Licht sehr nichtlinear, aber schon wenn er in der Nähe der Sättigung ist, wird das Photonenrauschen einseitig abgeschnitten und die Nichtlinearität beginnt.

Es wäre klüger, wenn die Kanäle entsprechend der Quanteneffizienz des Sensors gewichtet würden.  Gibt es in der Software vielleicht so etwas, oder wenigstens die Möglichkeit verschiedener Aggregationsverfahren?

Die Sache klingt für mich nach einem Softwareproblem.

Michael

Hallo,

ZitatDas klingt so, als würde der Durchschnitt der drei Farbkanäle benutzt. Wenn ein Kanal nahe der Sättigung ist, z.B. bei 200, und die anderen Kanäle nichts zeigen, dann kommt als Durchschnitt natürlich ein recht kleiner Wert heraus.  ...
Die Sache klingt für mich nach einem Softwareproblem.

Ob man die Summe oder den Durchschnitt der Kanäle bildet ist egal, zahlenmäßig ist der Unterschied im Ergebnis ein konstanter Faktor 3. Das Ganze kann kein Softwareproblem sein da jeder Kanal individuell je nach (örtlich) unterschiedlicher spektraler Belichtung in den nichtlinearen Bereich kommen kann. Das ist ein grundsätzliches Problem wenn ein Spektrograph mit einem Farbsensor ausgestattet wird.

Hubert

@ Florian:

Jetzt verstehe ich Deine Bedenken. Das Problem wurde (seit Mitte 1900er) weitgehend durch Verwendung geblazeter Gitter beseitigt. Bei gleicher Gitterkonstante kann man das Licht durch Aufbau eines Gitters aus lauter schmalen Spiegelstreifen in eine bevorzugte Richtung lenken. Die Winkelstellung dieser Streifen bestimmt das. Dieser Blaze-Winkel (Glanzwinkel) wird entweder als Winkelgrad oder als Blaze-Wellenlänge hinten auf dem Gitter angegeben. Die Intensität des emittierten Lichts folgt einer Glockenkurve mit Maximum beim Blazewinkel. Für "normale" Spektrometer reicht das aus, weil die Intensität der zweiten Ordnung damit unter 1 % oder weniger gedrückt wird und die nicht mehr stört.
In der Praxis sieht man die zweite Ordnung nur mit sehr intensiven Lichtquellen, z.B. einer Hg-Lampe, und auch nur schwach bei Dunkelheit.
Science-Surplus bietet Gitter gleicher Konstanten mit verschiedenem Wellenlängenbereich an, die unterscheiden sich dann nur durch den Blazewinkel.

Bei Fluoreszenzspektrometern sieht das wegen der hohen Empfindlichkeit der Fluoreszenz anders aus, da muß man die zweite Ordnung durch Filter noch viel weiter abschwächen. Bei normalen Laborspektrometern schenkt man sich den zusätzlichen Aufwand eines Filterrades aus Profitgründen.

Gruß - Werner

Zitat von: Lupus in Dezember 28, 2020, 09:21:33 VORMITTAG
Ob man die Summe oder den Durchschnitt der Kanäle bildet ist egal, zahlenmäßig ist der Unterschied im Ergebnis ein konstanter Faktor 3. Das Ganze kann kein Softwareproblem sein da jeder Kanal individuell je nach (örtlich) unterschiedlicher spektraler Belichtung in den nichtlinearen Bereich kommen kann. Das ist ein grundsätzliches Problem wenn ein Spektrograph mit einem Farbsensor ausgestattet wird.

Summe oder Durchschnitt macht etwas aus, wenn man nur ganzzahlige Werte bekommt, aber das meinte ich nicht.  Man könnte zur Aggregation auch das Maximum der Farben einer Spalte benutzen oder mit Weißlicht drei partiell überlappende Farbbereiche identifizieren, so dass man sich nicht das SNR durch Pixel mit den falschen Filtern kaputt macht.  Gleichzeitig unterdrückt man damit einen Teil der nächsten Beugungsordnung.  Eine Verwässerung des SNR ist ein Softwareproblem.

Man darf bei keinem Spektrometer die Pixel sättigen, Farbfilter oder nicht.  Ich wäre enttäuscht, wenn die Software in dem Fall keine deutliche Warnung für die betroffenen Wellenlängenbereich abgäbe.

Sehe ich es recht, dass Du das Bild zu sehen bekommst? Kannst Du die Kamera des Spektrometers etwa in Windows gar normal benutzen? Das wäre interessant, weil das Format dann vermutlich YUY2 ist, was bereits eine Verrechnung inkl. nichtlinearer Helligkeitskodierung enthält, so dass man leider nicht mehr weiß, welche Werte die Pixel wirklich haben und tatsächlich keine Kalibrierung der Intensität möglich wäre - was ebenfalls ein Softwareproblem wäre.

Michael

Spectragryph zeigt zum Spektrum auch immer ein Webcam Fenster mit einem "Clipping-Indikator" für die Farbkanäle.
Wie zu erkennen, wird schon bei einem Intensitätswert von 80 bei ca. 450nm ein Clipping für blau angezeigt.

Ob ich die Kamera einfach unter Windows nutzen kann, kann ich nicht sagen.


Grüße,
Dirk

@Werner,

das Blazing maximiert die Ablenkung in bestimmte Richtungen. Ich sehe aber nicht, dass das bei überlappenden Ordnungen hiflt.
Es werden schliesslich 2 verschiedene Wellenlängen in dieselbe Richtung gestreut. Allerdings würde das Blazing erklären, dass die Linien 2. Ordnung, zumindest für Licht im UV und im blauen intensiver sind, als die 1. Ordnung. Das ist sicher etwas, was man durch Neigung des Gitters beeinflussen könnte. Allerdings ist der Detektor ja im IR ohnehin wenig empfindlich, so dass man dort noch weitere Intensität einbüssen würde. 

Viele Grüsse
Florian

Hallo

Ich messe Spektren von Lichtquellen.
Zum einfachen Eichen oder Kontrolle, eignen sich auch Dreibandenlampen (Sparlampen).
Ich habe bei 5 Sparlampen von unterschiedlichen Herstellern die Spektren verglichen, die Peaks sind alle bei den gleichen Frequenzen.
Siehe dazu:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluorescent_lighting_spectrum_peaks_labeled_with_colored_peaks_added.png

Kurt

Zitat von: Masterdark in Dezember 27, 2020, 15:16:40 NACHMITTAGS
Allerdings zeigt sich schon ab Intensitätswerten von etwa 50 ein deutlich sichtbares, nicht lineares Verhalten. Ist man nicht nur an einzelnen "Peaks" im Spektrum,
sondern am Intensitätsverlauf über einen gewissen Wellenlängenbereich interessiert, reduziert sich der nutzbare Wertebereich für die Y-Achse (Intensität)
auf < 50.

Hallo Dirk,

mit einer Belichtungsreihe habe ich untersucht, ob der Fehler vielleicht typisch für einen RGB-Farbsensor ist, konnte diese Vermutung aber nicht bestätigen.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/291372_32001227.jpg)

(Bei einem Prismenspektroskop ist der blaue Bereich sehr auseinandergezogen. Deshalb scheint der Blau-Anteil geringer als der Rot-Anteil zu sein.)

Gruß,
Rolf

Hallo Rolf,
sind nicht die hohen Pixel die niedrige
Wellenlänge?
LG
Jürgen

Hallo Rolf,

wenn man z.B. die Kurve mit 1/1000 s Belichtung (gelb) linear bis zum Maximum der Kurve mit 1/125 s (dunkelblau) skaliert, sieht man dass sich der Sensor nicht linear verhält (rote Kurve). Das ist aber eigentlich nichts neues (nur nicht so ausgeprägt) in der allgemeinen Fotografie: Wenn ich ein farbiges Objekt mit stark unterschiedlichen Belichtungswerten fotografiere ändert sich die Farbbalance bei den meisten Kameras etwas. Und selbst eine Graukarte, mit der man ja eigentlich alle Farbkanäle gleichmäßig und gleichartig belichtet, zeigt bei genauer Betrachtung eine Farbverschiebung bei stark abweichender Belichtung. Es geht hier übrigens nicht um Sättigung des Sensors sondern dessen nichtlineares Verhalten.

Hubert

Ein Sensor ist sehr linear, aber die Helligkeit ist in Bildern typischerweise gammakodiert oder ähnlich, wie BT.709.  Wenn man nun ein billiges Standard-Kameramodul mit UVC benutzt und sich nicht die Mühe macht, statt z.B. YUY2 die Rohdaten zu übertragen, dann kommt so etwas dabei heraus.  Wenn das TIFF die linearen Rohdaten enthielte, dann wäre jede Kurve doppelt so hoch wie die Kurve davor.

Michael

Hallo
Bei den Zahlenwerten einer RAW Datei nimmt die hellste Blende 50% der möglichen Werte ein. Die zweithellste Blende 25%, die dritthellste 12.5% u.s.w.
Eine Blende = doppelter oder halber reeller Lichtwert.

Beim TIF und JPG Format ist die Verteilung anders.
Die hellste Blende geht von etwa 223-255
Die zweit hellste Blende von 179-223
3. Blende 122-179
4. Blende 68-122
5. Blende 34-68
6. Blende 17-34
7. Blende 8-17
8. Blende 4-8
9. Blende 2-4
10. Blende 1-2
Eine Verdoppelung ist nur bei mittleren und dunklen Lichtwerten, der helle und hellste Bereich ist gestaucht.
Also umgekehrt wie beim RAW Format.

Kurt

Zitat von: Kurt Wirz in Dezember 28, 2020, 22:29:26 NACHMITTAGS

Also umgekehrt wie beim RAW Format.

Hallo Kurt,

diesen Satz verstehe ich nicht.
Nach Deiner Erklärung sind Zahlenwert und Helligkeit proportional zueinander bei geringer und mittlerer Aussteuerung. Nur bei starker Aussteuerung wird beim JPEG-Format "gestaucht". Was ist da umgekehrt?

Gruß,
Rolf

Hallo Rolf

Beim RAW Format besitzt der Bereich zwischen der hellsten Blende und um eine Blende abgedunkelt, am meisten Tonwertstufen (technisch bedingt und unserem Empfinden von Auge nicht angepasst).
Mit Belichtung nach ETTR versucht man in der Fotografie, diesen Bereich optimaler zu nutzen.
Die Anzahl der Tonwerte (innerhalb dem Bereich einer Blende) halbiert sich mit jeder Blendenstufe.
(Meine Erklärungen sind immer etwas holperig, deshalb reichte es bei mir nicht zum Akademiker  ;D)

Beim TIF und JPG Format besitzt der Bereich der
hellsten Blende etwa (225-223) 32 Tonwertstufen,
die zweithellste Blende (223-179) 44 Tonwertstufen
3. Blende (179-122) 57 Tonwertstufen
4. Blende (122-68) 54 Tonwertstufen
5. Blende (68-34) 34 Tonwertstufen
usw.
Der Bereich der hellsten Blenden enthält weniger Tonwertstufen, ist somit "gestaucht" und nicht linear.
(Im mittleren Bereich der Blenden und somit der Helligkeit werden innerhalb des Bereiches einer Blende am meisten Tonwertunterschiede gespeichert, dies vermutlich, weil dieser Bereich für uns am informativsten ist)?

Dies bezieht sich auf die Zahlenwerte in der Datei.
Wie linear diese nicht linearen Zahlenwerte sich am Monitor, betreffend Linearität der Helligkeit äussern und welchen Helligkeitseindruck wir mit dem Auge empfinden, ist eine andere Geschichte.

Kurt

Kurt: Das Photonenrauschen ist die Wurzel der Photonen bzw. Elektronen.  Wenn Du also 10000 Elektronen in einem Pixel hast, liegt die Standardabweichung bei 100 und damit bei 1%.  Wenn Du nur 400 Elektronen hast, ist das Rauschen bei 20 Elektronen und damit bei 5%.  Wenn man die Wurzel der Helligkeit speichert, dann bekommt man in weniger Speicherplatz eine Information, die im gesamten Helligkeitsbereich das gleiche SNR hat.  Die Gammakodierung ist die Wurzel, nur gerne als hoch 0.5 geschrieben, weil der Rückweg zu linear dann hoch 2 ist.  Monitore und Fernseher machen diesen Rückweg.

Mathematiker mal weghören: Wurzel und Logarithmus sind in einem gewissen Bereich ganz ähnlich, denn beide wachsen zunehmend langsamer als linear.  Menschen können darum das absolut gesehen erheblich höhere Photonenrauschen bei großer Helligkeit nicht sehen. Dafür spart man auf dem Sehnerv erheblich Bandbreite, was die Verarbeitung im Gehirn freut, und wer nicht gerade Photometrie macht, wird nichts vermissen. :)

Nun sehen Menschen nicht streng logarithmisch, also gibt es bessere Dynamikkompressionsverfahren wie BT.709, die erst etwas linear sind und dann in Gammakodierung übergehen.  Fast alle Bildformate gehen von gammakodierten bzw. BT.709-kodierten Helligkeitswerten aus, d.h. 255 ist NICHT doppelt so hell wie 128, sondern viel mehr.  Wir sehen das nur so.

Anschaulich kann man es sich so merken: Was für Menschen additive Stufen der Helligkeit sind, sind in Wahrheit Faktoren.

In einem Spektrometer braucht man die linearen Helligkeitswerte, wie der Sensor sie misst.  Spekulation: Wenn man nun aber ein billiges USB-Kameramodul einbaut, was nur kodierte Werte rausrückt, weil man sich das Geld für ein kleines Extrafeature sparte, um raw Werte zu bekommen, dann versteht der User die Welt nicht mehr.  Wer sowas macht, der kauft das Modul evtl. gleich mit Optik und dazu gehört dann eine Vignettierungskorrektur im Postprocessing, die die Helligkeit ortsabhängig nochmal verändert und damit versteht man es noch weniger.

Alles, was man jetzt noch braucht, ist eine fehlerhafte Belichtungseinstellung, was leider nicht so selten ist.  UVC (der USB Kamerastandard) gibt die Belichtungszeit nämlich in Schritten von 100 us an, was oft nicht reicht, also sind viele Anbieter gezwungen, sich selbst eine neue Interpretation der Werte zu suchen.  Wieder steht der User staunend vor dem Murks.

Letztlich sind das alles Softwareprobleme.  Ich habe ein Kameramodul, wo der Anbieter nur die Beispielapplikation des SDKs vom Hersteller des Bridgechips für USB benutzte, die erfreulicherweise zum Debugging den Zugriff auf die Register von Bridge und Sensor erlaubt.  Damit kann man das billige kleine Mistding in eine hochwertige Farbkamera verwandeln und bekommt erheblich bessere Bilder.

Irgendwie muss ich schon wieder an Heisskleber denken. :-)

Michael

Zitat von: Kurt Wirz in Dezember 29, 2020, 11:59:18 VORMITTAG

Beim TIF und JPG Format besitzt der Bereich der

Hallo Kurt,

Du meinst sicher TIFF aus einer Kamera?!

Wenn ich aus RAW nach TIFF exportiere, dann ist zwischen RAW und TIFF kein Unterschied, wohl aber zwischen TIFF und JPEG.

Hier ein extrem unterbelichtetes Bild:


JPEG:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/291501_25773083.jpg)


RAW->TIFF:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures010/291501_30631159.jpg)







Gruß,
Rolf

Hallo Rolf

Ich speichere meine Bilder in der Nikon D810 im RAW Format mit 14Bit Farbtiefe ab.
Dann werden die RAW Dateien (bei Nikon mit dem Suffix .NEF) auf den Computer übertragen und mit Camera Raw von Photoshop vorbearbeitet und im 16Bit TIF Format auf dem Computer abgespeichert.
Die weitere Bearbeitung bis zum fertigen Bild, auch die Verkleinerung für Internetbilder und eventuell nötiger Nachbearbeitung der kleineren Bilder mache ich ebenfalls im 16 Bit TIF Format. Erst wenn alles fertig ist, werden die Bilder für das Internet in das JPG Format umgewandelt.
Bin ich mit dem JPG Ergebnis nicht zufrieden, wird die verkleinerte 16Bit TIF Format Bilddatei entsprechend bearbeitet und erneut wieder in das JPG Format umgewandelt, bis ich mit der JPG Datei zufrieden bin.
Dateien im JPG Format bearbeite ich nie!
Das 16 Bit TIF Format hat den Vorteil, dass man die Bilddatei stärker bearbeiten kann, z.B. dunkle Stellen aufhellen, bevor Artefakte auftreten.
Fotografiert im 14 Bit RAW Format und in das 16 Bit TIF Format umgewandelt, besitzt einen höheren Kontrastumfang und viel mehr Tonwertstufen, dies vor allem auch in den Tiefen.
Um dies anschaulich zu sehen, kannst du folgende 16 Bit TIF Datei herunterladen:
www.kurtwirz.ch/Test.tif
Das Bild ist sehr dunkel, man erkennt fast nichts. Dann hellst du das Bild um 6 Blenden auf und erkennst den Kopf der einheimischen Skorpionsfliege in guter Qualität.
Betrachtest du das Histogramm, erkennst du, dass es trotz starker Aufhellung keine Tonwertabrisse besitzt.
Die verwendete Software muss natürlich 16 Bit tauglich sein!
Solche Spielereien und Freiheit in der Bearbeitung, sind mit dem 8 Bit JPG und 8 Bit TIF Format nicht möglich.
Speichere das aufgehellte 16 Bit TIF Bild im JPG Format ab.
Dunkle das JPG Bild um sechs Blenden ab, speichere das dunkle JPG Bild ab.
Öffne das dunkle JPG Bild und helle es um 6 Blenden auf und betrachte auch das Histogramm.
Pop Art hat auch seinen Reitz.  :)

Kurt

Nachdem dieser Riesenthread nunmehr Richtung RAW und JPEG wegdriftet habe ich ihn geschlossen.
In solch langen threads wird es ohnehin schwierig, konkrete Informationen noch zu finden.

Ich danke allen für die rege Beteiligung - ich selbst habe viel über Spektrometer von euch gelernt.
Bei Bedarf wie z. B. RAW / JPEG Fragen oder weiteren gezielten Topics zu Spektrometern bitte einfach einen neuen Thread starten.

Viele Grüße zum Jahreswechsel von Holger