Pull to refresh

Comments 39

Шикарно!
Я раньше увлекался астрономией, и доводилось мастерить различные оптические и электронные устройства.
Обожаю подобные статьи :)
Можно теперь в кустарных условиях проводить грубый анализ химического состава различных жидкостей. К примеру, исследовать соответствие состава моющих средств тому, что написан на этикетке.
Их же ставят на бетонные основания и на виброгасящие столы, потому что они вибрацию любую подхватывают. Если рядом с домом трамвайная линия есть или метро — надо будет ждать промежутков между составами.
А так — респект!
О, вольный пересказ Скокова!
Но все равно спасибо. Хоть иногда в этом гадюшнике что-то интересное проскакивает…
Как говорится, инженер настолько крут, насколько круты его инструменты!
Круть. Нет слов… Меня пока хватило только на постройку телескопа и голографию.
А теперь то, что я вижу не так.
Первое — стол никуда не годится. Мой голографический опыт показал, что подобная конструкция (деревянное/ДСП основание, в которое вкручены шурупы) очень сильно «дышит» и в нем иногда происходят неожиданные скачкообразные смещения — релаксация напряжений, образовавшихся в результате ввинчивания шурупа. Дерево хорошо тем, что вибрации в нем быстро затухают — но увы, недостаточно стабильно. Кроме того, совершенно необходимо развязать установку от пола. Практически идеально для небольших установок — гранитная плита весом килограмм десять-пятнадцать на трех теннисных мячиках, а сверху стеклянное основание от МГУшных позолоченных аналитических весов, лежащее на листе поролона из коробки с материнской платой (это я описываю свой сетап для голографии).
Второе — зеркала у вас явно кривые. Думаю, что одна замена их на более качественные позволит существенно увеличить разрешение даже при том же ходе зеркала. Хотя ход зеркала явно просится увеличить. Но — сложно.
Гранитный стол достать явно проблематично, а уж крепление к нему элементов спектрометра — большая проблема. Зеркала кривые — это да. Приличней под рукой не было. Хотя разрешение у меня соответствует ходу зеркала — и как мне кажется, за счет наличия опорного канала кривизна зеркал компенсируется. Вот кривизна механики — другое дело, из-за перекоса зеркала при движении может искажаться форма интерферограмма.
Глядя на схему вспоминается интерферометр Майкельсона — это та же конструкция?
Да, основой является интерферометр Майкельсона, в тексте об этом упоминается.
Оч. круто.
Но с германиевым диодом явно что-то не то.
Как видно, при уменьшении тока когерентность излучения лазера падает, увеличивается ширина спектра.

Не думаю, что вы использовали полупроводниковый лазер со стабилизацией температуры. Судя по единственному резистору — приличной стабилизации тока у вас тоже нет. Без стабилизации тока и температуры, по мере увеличении тока лазера начинает неконтролируемо расти температура, флуктуации тока и температуры кристалла, что приводит к увеличению ширины спектра. Об этом можно почитать например вот здесь или здесь. Для обычных полупроводниковых лазеров с обычным резонатором фабри-перо величина флуктуации температуры и тока вносят самый большой вклад в изменение ширины спектра лазера, если он работает в одномодовом режиме.
Да какой уж там одномодовый режим, я использовал простейший лазер из дешевой лазерной указки (речь про тот лазер, излучение которого анализируется, а не про лазер опорного канала). Насколько я знаю, полупроводниковые лазеры при малом токе перестают генерировать когерентное излучение, и начинают работать как обычные светодиоды — с большой шириной спектра.
Вам бы очень пригодился 3D-принтер для печати элементов конструкции. Довольно сильно поможет в работе.
Статья понравилась.
Не думал, что фурье спектрометр можно сделать на коленках.
Хочу сделать фурье спектрометр умещающийся в карман.
В качестве предложения для развития.
Перемещаемое зеркало можно прикрепить на биморфный пьезоэлемент.
Это пластина длиной 60 мм шириной 5 мм и толщиной 2 мм.
При подаче переменного напряжение, амплитуда колебания до 4 мм.
Будет очень компактно.
Насколько я понимаю, при подаче напряжения пластина будет изгибаться? В таком случае напрямую зеркало на ней закрепить нельзя, а значит, что нужен параллелограмм. И что с питанием — не удивлюсь, если там нужно высокое напряжение.
И если уж делать спектрометр, то конечно, лучше делать иго инфракрасным (FTIR), т. е. способный анализировать длинноволновое ИК излучение. Вот только конструкция спектрометра при этом несколько усложняется.
про инфракрасные спектрометры.
согласен.
Интересное (карманное решение) можно сделать на новой разработке техас инстр
Но это не фурье спектрометр.
В прошлом году была выпущена микросхема с 1 млн зеркал, с управляемым поворотом.
Т е не нужна матрица для датчика и можно повысить сигнал шум раз 100 по сравнению с ИК спектрометрами на ПЗС. (разрешение 1000 линий)
Чип стоит 350$, а devkit (практически готовый ик спектрометр) (коробочка, но в карман не умещается)
стоил в прошлом году 8500$ ( промышленный спектрометр такого класса стоит от 25000$)

Tellspec вроде бы использует DMD-чипы от TI. Нынешнее решение (Tellspec Beta Tester + конечное решение TellSpec Food Sensor) стоит 1580$.
Хочу сделать фурье спектрометр умещающийся в карман

Фурье спектрометр может быть очень маленьким, как у NeoSpectra например. Другой вопрос, какое разрешение вы хотите получить на нём.
если можно,
ссылку на NeoSpectra,
а то не нашел.
Спасибо
спасибо. но это не фурье спектрометры.
Такие я знаю, даже технически могу сделать не хуже.
— Недостатки
1) если есть битые пиксели в ПЗС, то будут пропуски в спектре
2) низкое отношение сигнал/шум.
3) ограниченный спектральный диапазон ПЗС
— приведенное ранее решение техаса позволяет именно в таких спектро анализаторах выкинуть пзс либо отказаться от механической развертки и повысить сигнал/шум.
— Увы, фурье-анализаторы — это как правило от 10 до 100 кг чистого веса ценою от 30 тыс долларов.
Поэтому Ваша конструкция — первая в классе компактных и дешевых Фурье спектрометров.
Расскажите пожалуйста где вы увидели там ПЗС матрицу?? В NeoSpectra стоит чип от Si-Ware, на котором собран МЭМС интерферометр Майкельсона.

Картинка отсюда.
Спасибо за ссылку, очевидно ошибся.
Почитаю подробнее если найду.
Но в том что это лишь реклама говорит этот текст:
— 02/10/2015 Press Releases
SWS теперь поставляет оценочные комплекты для своего первого производства NeoSpectra датчика, в SWS62221. SWS62221 будет в полном объеме производства в 3 квартале этого года.
Никаких технических данных пока не нашел.
Будем искать
Как по-вашему зачем этот MEMS Actuator Нарисован.
Для чего его изобразили а никаких линей нет.
Каким образом к нему пройдет свет?
К актуатору свет и не «ходит», он нужен только для перемещения зеркала. В моем проекте актуатором является динамик.
Спасибо, теперь понятно что свет не нужен. Но непонятно зачем Actuator.
у Вас динамик — это точечный источник смещения.
Биоэлемент тоже точечный. Т е один источник движения двигает в одной плоскости зеркало.
Здесь точечные элементы распределены по плоскости их миллион и более.
Если они поворачивают основное зеркало, то каким образом.
Зачем миллион микро элементов.
Как их микро движение преобразуется в колебательное движение зеркала?
Да и зачем само это зеркало отдельно.
У техас — эти элементы и есть зеркало.
А как здесь работает эта схема
Ну никак не пойму.
Сможете пояснить?
Спасибо
В чипе от Si-Ware находится обыкновенный интерферометр Майкельсона, как и у меня. Подвижный элемент в этом чипе всего один, и он просто двигает зеркало в продольном направлении, как и у меня. В общем — все, как у меня, только очень маленькое.
Вот здесь интересная подборка MEMS датчиков, упоминаются спектрометрические датчики, как дисперсионные, так и Фурье.

Про использование микрозеркал в спектрометре впервые слышу. Подозреваю, что их можно использовать только для создания управляемой отражающей дифракционной решетки.

P.S. Нашел статью про DMD от TI.
Цитата оттуда:
In the IR range, especially for wavelengths > 1 μm, more exotic semiconductors are required, and array
detectors are either very expensive, low resolution, or are not available.

И практически такая же цитата из моей статьи:
Для регистрации спектра в плоскости изображения спектрометра устанавливают многоэлементные фотоприемники, которые позволяют очень быстро считать весь спектр излучения. Наиболее распространенные кремниевые ПЗС и КМОП линейки подходят только для видимой области спектра и ближнего ИК излучения. Для исследования излучения длиной более 1.2 мкм нужны приемники из других материалов, например германия, арсенида галлия-индия, или даже линейки микроболометров. Такие многоэлементные приемники выпускают всего несколько компаний в мире, они очень дороги и труднодоступны.

Как оказалось, TI просто использует матрицу микрозеркал в обычном спектрометре с дифракционной решеткой, чтобы не вращать решетку и не использовать многоэлементный фотоприемник. Никакой речи о Фурье-спектроскопии у них не идет.
Про TI я не говорил, что у них фурье.
Да у них набор микрозеркал, чтобы не использовать ПЗС, либо не вращать решетку.
И у них все понятно: про диапазон, про разрешение, про сигнал/шум и про цену DEVKIT.
— В данном случае мне не понятно каким образом получится интерференция с помощью микрозеркал и где получается переменный по амплитуде сигнал от которого берем БПФ(ОБПФ).
Где у них приемник и что он принимает.
Ну и вопрос о разрешении и шумах остается без ответа.
Как это зависит от числа микрозеркал.
Будем искать и ждать, что же у них и за сколько реально получится.
— Благодарю за информацию.
Про TI я не говорил, что у них фурье… мне не понятно каким образом получится интерференция с помощью микрозеркал и где получается переменный по амплитуде сигнал от которого берем БПФ(ОБПФ)

Внимание! TI в своём спектрометре не использует интерференцию (она может и имеет место быть, но только будет мешать). Дифракционная решетка осуществляет пространственное разделение спектра. Зеркала просто отклоняют нужный участок спектра на приёмник. Удельное количество зеркал определяют разрешение такого спектрометра.
Еще на разрешение будут влиять период дифракционной решетки и ширина входной щели — как и во всех других спектрометрах с диспергирующим элементом.
что-то я совсем непонятно сказал.
Повторю снова:
— 1) Про TI я не говорил, что у них фурье… У них зеркала для направления света с решетки на детектор. отклоняем т е 1000 зеркал по горизонтали дают 1000 дискрет спектра. Никакой интерференции нет.
— 2) Мне не понятно каким образом у SWS( NeoSpectra) получится интерференция с помощью микрозеркал и где получается у SWS( NeoSpectra) переменный по амплитуде сигнал от которого потом берем БПФ(ОБПФ) для получения спектра.
Вроде теперь понятно сказал.
У NeoSpectra нет микрозеркал. Интерференция там получается при помощи интерферометра Майкельсона — он такой же, как и у меня. И переменный сигнал там получается так же, как и у меня.
так, пришли в начало.
— можете объяснить зачем актюатор и как он поворачивает зеркало,
— Т е у Вас динамик, а тут много-много мелких чего?
— и как они повернут зеркало?
Через длинный рычаг?
или они просто мелко-мелко перемещаются и создают вибрацию зеркала
Но тогда зачем их много?
Спасибо

посмотрел сайт NeoSpectra
это как раз и есть чипы от техаса
Но сайт по своей сути лишь реклама не существующих будущих пром разработок.
я так хвалится мог бы еще в прошлом году.
конкретного у них что-то ничего не видно.
Расскажите пожалуйста где вы увидели там DMD чип от TI ??
могу рассказать:
ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E8%EA%F0%EE%FD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EC%E5%F5%E0%ED%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E5_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%FB
т е это набор зеркал поворот которых управляется программно.
TI сделали раньше очевидно.
У этой фирмы свой вариант, но по сути одно и тоже.
Вопрос в цене и разрешающей способности. У TI Вы знаете.
А у этой фирмы Вы знаете?
Спасибо
У этой фирмы свой вариант, но по сути одно и тоже

Почитайте повнимательней про Фурье-спектроскопию и то, что сделано у TI (про DMD чипы, вот видео полезное для вас). Ключевой момент — у Si-Ware нет дифракционной решётки, у TI есть!
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.