Spektroskopie Kalibrieren 2

[m.huwiler]

Liebe spektroskopie begeisterte,

vor einigen Jahren habe ich nach langem suchen eine einfache Lösung für das Kallibrieren von Spektren gefunden.
Indem man die Starterlampe von Fluoreszenzröhren missbraucht. Richard hat dafür eine kleine Elektronik entwickelt um
zB. den Relco SC480 anzusteuern. Seit dem benötigt man bis ca. R 50'000 keine Hohlkathoden Lampen mehr.
Jetzt gibt es eine noch einfachere Lösung für die Elektronik:
12v 220v step up converter 40w
Im Suchprogramm eingeben und schon erscheint der Konverter, den man für ein paar Franken kaufen kann.
Für den Betrrieb der Starterbirnchen braucht es nur noch einen ca. 24k Widerstand und man
kann den Konverter mit 12v betreiben, sind es nicht exakt 12v braucht es einen anderen Widerstand vor dem Starterbirnchen.
Und der Widerstand muss für einen optimalen Betrieb ev. dem Startertyp angepasst werden.
Im Moment ist der Relco SC480 leider nicht mehr lieferbar, als Ersatz gibts den Philips S10.

Liebe Grüsse
Martin

[zbinden]

Danke!

Dieser Beitrag war der Grund, warum ich mich heute neu registriert habe und er löst einige meiner offenen Fragen!

Die Wichtigste war der Ersatz für den RELCO.

Herzliche Grüsse
Stefan

[MBrachet]

Im Moment ist der Relco SC480 leider nicht mehr lieferbar, als Ersatz gibts den Philips S10.

Liebe Grüsse
Martin

Hoi Martin,

danke für den super Hinweis!

Mit dem step up converter lassen sich Neon-Glühlampen und der Philips S10 Starter mit 12 Volt und 110 mA wirklich einfach und sicher betreiben:



Der Philips S10 Starter liefert auch im nahen Infrarot (NIR) bis ca. 970 nm intensive Emissionslinien durch die Xenon-Beimischung:





Im NIR-Bereich lassen sich einige interessante Linien, wie z.B. die Paschen-Serie des Wasserstoffs gut beobachten:



Schöne Grüsse

Matthias

[MBrachet]

Wer die Emissionslinien der Glimmlampen-Spektren nicht nur zur Wellenlängenkalibration verwenden möchte, sondern auch die Plasma-Physik der Glimmentladung mit Hilfe der Emissionsspektren auswerten möchte, der kann mit einem Boltzmann Plot die Elektronentemperatur des Plasmas abschätzen. Die Auswertung der Linienintensitäten im NIR ab 6900 Angström z.B. des Neon-Spektrums ist hierfür gut geeignet:

Man muss allerdings darauf achten, das Spektrum vor der Auswertung mit der Ansprachefunktion des Detektors zu korrigieren:

Importance of physical units in the Boltzmann plot method: https://pubs.rsc.org/en/content/article ... d2ja00241h

Analytical Methods in Plasma Diagnostic by Optical Emission Spectroscopy. A Tutorial Review: https://publisher.uthm.edu.my/ojs/index ... ew/787/616

In meinem Fall ergibt sich eine Elektronentemperatur von 11'700 Kelvin mit einer relativen Messunsicherheit von ca. 15% für die Neon-Lampe. Dies ist ein typischer Wert für eine Glimmentladungslampe.

Beste Grüsse

Matthias

[MBrachet]

Eine analoge Auswertung der Glimmlampenspektren von Argon und Xenon/Neon ergibt ähnliche Elektronentemperaturen:

Da im Spektrum der Xenon/Neon-Glimmlampe auch Linien des einfach ionisierten Xenons (Xe II) durch den Penning-Effekt zu sehen sind (Ionisierung von Xenon durch angeregte Neon-Atome), sollte man durch einen Saha-Boltzmann Plot auch die Elektronendichte des Plasmas ermitteln können. Mal sehen, ob sich die entsprechenden Linien des Spektrums auswerten lassen.

Beste Grüsse

Matthias

[MBrachet]

Die Starter-Glimmlampen lassen sich ebenfalls mit einer kleinen Tesla-Spule, die sicher mit 7 Volt/500 mA betrieben werden kann, mit ca. 6,6 MHz anregen (die Tesla-Spule gibt es für paar Franken z.B. bei amazon):

Mit einem Spaltspektrographen lassen sich bei einer Neon/Xenon-Glimmlampe sogar die unterschiedlichen Bereiche des RF-Plasmas durch die Emissionsspektren gut charakterisieren:

Im hochfrequenten Wechselfeld der Tesla-Spule werden in bestimmten blau-leuchtenden Bereichen der Glimmlampe nur die neutralen Xenon-Atome angeregt. In den organge-leuchtenden Bereichen werden auch die Neon-Atome angeregt:

Beste Grüsse

Matthias

[Hugo Van den Broeck]

Lieber Matthias,

ein tolles Experiment! Danke fürs Teilen.

Ich glaube, in den Diagrammen deines zweiten Fotos ist ein kleiner Fehler bei der Wellenlängenangabe.

Die drei Diagramme beginnen bei 2400 Ångström. Müsste es nicht 4200 Ångström sein?

Die Wellenlängenangabe auf der X-Achse deines dritten Fotos ist aber korrekt.

Viele Grüße, Hugo

[MBrachet]

Lieber Matthias,

ein tolles Experiment! Danke fürs Teilen.

Ich glaube, in den Diagrammen deines zweiten Fotos ist ein kleiner Fehler bei der Wellenlängenangabe.

Die drei Diagramme beginnen bei 2400 Ångström. Müsste es nicht 4200 Ångström sein?

Lieber Hugo,

herzlichen Dank für Deine Kommentare. Du hast natürlich völlig recht: auf dem 2. Foto sind bei den x-Achsen der drei Spektren nicht die Wellenlängen angegeben, sondern die Pixelnummern (die Dispersion beträgt 2,3 Angström/Pixel). Mein Fehler! Auch beim dritten Foto ist die Zuordnung eines Spektrums nicht korrekt. Daher hier noch einmal die drei Spektren mit korrekter Zuordnung und Angabe der Wellenlänge in Angström auf der x-Achse:

Beste Grüsse

Matthias

[MBrachet]

An der Tesla-Spule lassen sich am Ende des Drahtes Funkenentladungen beobachten. Ein Spektrum einer solchen Entladung zeigt besonders deutlich das typische Bandenspektrum von molekularem Stickstoff (N2) sowie des einfach ionisierten molekularen Stickstoffs (N2+):

Die Sequenzen von -2 bis -5, die der jeweiligen Änderung der Schwingungsquantenzahlen entsprechen, sind auch bei niedriger Auflösung gut erkennbar.

Beste Grüsse

Matthias

[MBrachet]

Durch Verwendung eines 300 l/mm-Gitters für den Bereich des Nahen Infrarots von Thorlabs https://www.thorlabs.com/item/GTI25-03? ... 36afc&aC=2, konnte ich das Funkenspektrum noch vervollständigen und die Vibrationsstruktur des Bandensystems (1. und 2. positives System) zuordnen https://pubs.aip.org/aip/jpr/article-ab ... r-nitrogen. Das Spektrum wurde aus den zwei Teilspektren zusammengesetzt und annotiert:

Wer sich für den theoretischen Hintergrund interessiert, dem kann ich zum Einstieg das folgende Paper empfehlen: https://pubs.aip.org/aapt/ajp/article-a ... m=fulltext. Die folgenden Abbildungen zeigen die Molekülorbitale des N2 sowie die Potentialkurven und die Energieniveaus für das 2. positive System der Banden.

Das Bandensystem des C2-Moleküls in Spektren der Coma von Kometen kommt ganz ähnlich Zustande, sodass es sich für Astrospektroskopie-Begeisterte durchaus lohnt, auch das N2-Spektrum näher zu betrachten.

Beste Grüsse

Matthias