Anwendung eines Handspektroskops

Hallo -

nachdem Bernd mit der Darstellung seiner Rubinfluoreszenz bei mir eine Initialzündung ausgelöst hat hier noch ein Anwendungsbeispiel:
Irgendwann war mir mal ein Fluoreszenzfiltersatz mit 3fach-Filterkombinationen hereingeschwommen. Sie dienen dazu 3fach-Fluoreszenzfärbungen mit einem einzigen Filtersatz darzustellen.
Ich hatte lange versucht genaueres darüber zu ermitteln, u.a. mit einem freihändig bedienten Handspektroskop. Bernds Darstellung hat mir nun sozusagen einen geistigen Tritt in den Hintern verpasst, sodass ich endlich vor gefühlten 5 Jahren angefangene Fotoeinrichtung durch Befestigung an einem soliden Stativ vollenden konnte:
Das Foto zeigt einen parallelen Vergleich eines 3fach Erregerfilters (unteres Spektrum) mit dem zugehörigen Sperrfilter (oberes Spektrum). Den Strahlenteiler werde ich gelegentlich nachliefern:

Ursprünglich hatte ich vermutet, dass das kurzwelligste Erregerlicht bei 405 nm läge, da ich die blauen Banden zwischen 430 und 440 freihändig nicht erkennen konnte - jetzt weiß ich wenigstens Bescheid!
Übrigens sollte man die hier dargestellten Farben nicht allzu ernst nehmen - mit bloßem Auge sehen sie etwas anders aus, durch den mehrstufigen Digifotoprozess werden sie doch ziemlich verfälscht.
Übrigens habe ich hier (trotz der berüchtigten Blaugrünlücke) zur Beleuchtung normale weiße LEDs verwendet.

Viele Grüße

Rolf

Lieber Klaus -

richte schon mal Deinen Crémant für die Nobelpreisfeier - hier jetzt die komplette Darstellung:

Spektren on oben nach unten:
a) Verwendete LED (ca. 7000 K) ohne Filter - man sieht die Blaugrünlücke
b) Sperrfilter - man sieht hier (und weiter unten) auch das der Spalt des Spektroskops beschädigt ist
c) Farbteiler 45°-Stellung - Durchlassspektrum. Man beachte wie gut das mit dem des Sperrfilters übereinstimmt!
d) Farbteiler 45°-Stellung - reflektiertes Spektrum. Ist nicht so schön wie das komplementäre durchgelassene - man sieht, dass schmalbandige Erregerfilter da ganz nützlich sind
e) 3fach-Erregerfilter. Dieser stammt aus einem Schieber mit sechs verschiedenen 18 mm Einfach-/Zweifach-/Dreifach-Filterchen, die nicht alle zu der 25 mm Farbteiler-/Sperrfilterkombination passen

War ein ziemliches Gefummel. Man kann zwar in das Handspektroskop seitlich ein Vergleichspektrum einblenden, aber es dauert, bis man die Beleuchtung dann so hingepfriemelt hat, dass man Skala und die beiden Spektren einigermaßen erkennen kann.

Hat sich aber doch gelohnt, weil das Fotografieren jetzt besser klappt und ich jetzt endlich über diese Filterkombinationen genauer Bescheid weiß, zumal ich Sperrfilter und Farbteiler doppelt habe und auf den Markt werfen will. Nun ist mir auch klar, warum die Beleuchtung mit einer 405 nm LED so schwachbrüstig ausfiel.

Viele Grüße

Rolf

Hallo Bernd -

die kurzwelligste Erregerbande liegt bei etwa 445 nm, nicht 400 nm - das täuscht bei flüchtigem Hinsehen weil die Skalenabstände dort viel weiter sind. Aber in der Mitte des Fotos kann man die Ziffer 450 noch erkennen.

Allerdings kommt bei diesen unwissenschaftlichen Untersuchungen noch dazu, dass die Belichtungszeiten nicht vergleichbar oder irgendwie geeicht sind, das LED-Spektrum oben ist geringer belichtet, weil ich hier zur Beleuchtung das relativ schwache Durchlicht (die Chinaringleuchte) vom Stemi benutzt habes. Mehr war da auch nicht angebracht weil sonst das Blau bei 450 nm in Magenta umschlägt. Da macht wahrscheinlich der Sensor im Foto nicht mehr mit - das ist ja auch auf dem Foto in Deinem Rubinfaden zu erkennen.
Für das Reflexionsspektrum des Farbteilers habe ich hingegen seitlich mit einer Mikroskoplampe und einer Cree XM-L reingeleuchtet.
Das Ganze wurde gerade nochmals mit meinem schmalbandigen Zeiss-Erregerfilter (436 nm/10 nm) überprüft. Die Skala stimmt! Meine blaue Cree XR-E royal blue hat ihr Maximum bei 450 nm. Deren Durchschnittswert sollte 465 nm sein. Ein billige China-LED, die ich als 400 nm erworben habe liegt bei 420 nm.
Kein Wunder, dass ich da manche Beobachtungen falsch interpretiert habe!

Hier noch ein Foto der derzeitigen Anordnung. Man sieht, dass das Format nicht ganz ausgenutzt ist. Allerdings habe ich für die Montage des Canonbajonetts an den GK eine Ringschwalbe von einem IM35-Tubus verwendet, in die noch eine Linse eingesetzt war. Wie der Zufall so wollte, hat diese die Brennweite des 125er so weit verkürzt, dass ich ohne weitere Zwischenringe auskam. Die Bildverkleinerung kann man verschmerzen.

Viele Grüße

Rolf

Hallo Bernd -

jedenfalls sieht der Kamerasensor mehr von den Spektren als ich mit meinem senilen Auge über dem winzigen Okular! Die schwache Bande bei 440 erkannte ich freiäugig erst, nachdem ich sie auf dem Kameraschirm erblickt hatte und 420 nm kommt auch noch gut.
Ob der Kamerasensor bei 405 nm noch was sieht werde ich demnächst ausprobieren. Ich habe noch eine Nichia UV NCSU 275 (405 nm) herumliegen, die ich nicht montiert hatte, weil ich dachte das billige Chinateil (angeblich 400 nm) sei o.k. und günstiger, weil es mit einem 3fach-Emitter (angeblich) 1800 mA aushalten sollte und die Nichia nur 500/700 mA.
Jedenfalls habe ich auch den ursprünglichen Gedanken aufgegeben die Dreipunktsenkkopfschrauben-Spezialbefestigung durch eine Art Schnellverschluss zu ersetzen, da ich das Gerät künftig praktisch nur noch mit der Kamera zusammen verwenden werde und es auf dem GK sitzen bleiben kann. Allein schon das dauernde Ab- und Aufsetzen der Brille war eine sehr lästige Angelegenheit und die Zimmerbeleuchtung muss ich dann auch nicht mehr reduzieren, wenn ich nach blauen Blume äh Banden suchen will.
Wenn man mal angefangen hat kann es bekanntlich leicht zu bastlerischen Kettenreaktionen kommen, die irgendwo unterbrochen werden sollten. So hatte ich z.B. außerdem geplant eine Skalenbeleuchtung mit LED zu installieren, aber über der großen weißen Mattscheibe vom Stemi brauche ich das jetzt auch nicht mehr.

Das Strahlenteilerprisma ist natürlich bereits in die Schublade deponiert! Da hatte ich durch die zahlreichen Blitz- und Kameraadaptationen Routine.
Zur Brennweitenverkleinerung durch die neue Hilflinse kann ich nur schwammige Angaben machen. Sie hat so um die 2 Dioptrien, sitzt aber am anderen Ende vom GK gegenüber der 125 mm Optik. Ich denke, das Gesamtsystem hat jetzt um die 100 mm Brennweite. Auf das Rausschrauben der Linse habe ich gerne verzichtet, nachdem sie so gut passt und auch noch einen Staubschutz bietet. Auf alle Fälle könnte ich diese Ringschwalbe wieder leicht in den Urzustand versetzen, falls wider Erwarten doch mal dieser Kondensortubus für ein IM benötigt würde - dann würde ich Dich um die Herstellung des wohlbekannten GK-Schwalben-Bajonett-Adapterrings bitten (waren das 11 mm ?). Der IM-Tubus hat am anderen Ende noch eine Linse und entspricht in der Funktion (nicht in der Optik) ungefähr dem Tubus mit der Irisblende, den Du mir mal für das Axiovert gedreht hast und der das Ansetzen normaler Revolverkondensoren mit hoher Apertur erlaubt. Er macht mir immer noch viel Freude!

Wie es sich mit dem 63 mm Objektiv verhält kann ich nur vermuten. In der Panzerfaust hat es ja einen ziemlichen Abstand vom Okular und könnte bei "korrektem" Abstand über dem Spektro-Okular vignettieren. Aber ich erinnere mich, dass ich bei unseren ersten Kameraadaptationen das Objektiv direkt aufgesetzt hatte. Allerdings hatte ich damals nicht so sehr auf Bildfeldkrümmung geachtet. Zum APS-C-Sensor müsste es aber gut passen.

Viele Grüße

Rolf

Hallo Bernd -

wie wäre es mit einer "Hilfslinse", so wie ich es halb unfreiwillig gemacht habe? Natürlich verkürzt das die Brennweite des 63 mm aber qualitativ sollte das doch gehen.
Spaltbreite ist so eine Sache, bei meinem Spektroskop die z.B. die Schneiden nicht mehr in Ordnung.
Nun habe ich auch die 405 nm Nichia-LED montiert, aber auch hier scheint die Wellenlänge bei 420 nm zu liegen. Ich habe allerdings den Verdacht, das die Bande nur verschoben scheint, weil der Kamerasensor den Bereich um 400 nm nicht mehr gut widergibt, zumal auch genug Licht durch den 405 nm Bandenfilter geht. Aber nun noch eine Stativhalterung zu bauen um das Ganze ohne Kamera betrachten zu können ist mir jetzt zu umständlich - die Beleuchtungs-/Belichtungsprobleme hast Du ja schon angesprochen und freihändig multiplizieren die sich.

Viele Grüße

Rolf

Hallo Klaus -

Frage zur Konstruktion:

Ist der kurze Tubus zum Einspiegeln eines parallelen Spektrums oder einer Skala oder von beidem?

Bei meinem alten Zeiss(Jena)-Modell kann man an dem kurzen Rohr nur die Skala scharfstellen und muss Sorge tragen, dass vorne genügend Licht hineinfällt um die Skala überhaupt zu sehen.
Zweitspektrum muss man durch ein kleines quadratisches Loch seitlich an der Spaltöffnung einstrahlen über der ein winziges einschwenkbares Prisma sitzt. Leider muss das Licht dazu genau im 90°-Winkel kommen und es ist kein schwenkbarer Spiegel angebaut.

Viele Grüße

Rolf

Hallo -
- hier noch eine neue Erkenntnis:
Nachdem es doch manchmal lästig war, immer die Kamera dransetzen zu müssen, wenn ich auf die schnelle ein Spektrum betrachten wollte, habe ich einfach mal ein Brillenokulare vom Axio draufgesetzt und siehe da - es passt, die Sonne ging sozusagen auf!
Unter meinen Verhältnissen war ein W-Pl 10x/23 vom Bildfeld her optimal, aber ein etwas angenagtes Pl 10x/20 ging auch gerade noch (siehe Foto). Also werde ich jetzt noch ein billiges Canon-Bajonett ordern und da einen kleinen 30 mm-Stutzen reinsetzen um das Okular schnell und sicher statt der Kamera fixieren zu können.
Vielleicht lässt sich was Ähnliches gleich in die Adaptation für Klaus integrieren

Viele Grüße

Rolf