Basierend auf unseren Zeilenkameras e9u-TCD1304DG-STD/PRO entwickeln wir zur Zeit ein Do-it-Yourself-(DIY)-Spektrometer, welches speziell für den Einsatz in Forschung und Lehre konzipiert wird. Der Schwerpunkt liegt auf einem offengelegten und durchschaubaren Aufbau, so dass sowohl der Nachbau als auch eigene Modifikationen für spezielle Anwendungen einfach möglich sind. Durch den eigenen Aufbau erhält man nicht nur ein leistungsfähiges Messinstrument, sondern gewinnt auch ein fundamentales Verständnis für die Funktionsweise eines Spektrometers.

Erste Prototypen unserer Spektrometer sind bereits im Einsatz und in Kürze werden sowohl die DIY-Spektrometer als Fertiggeräte oder Bausätze, aber auch Einzelkomponenten über unseren Maker-Web-Shop verfügbar sein.

Die möglichen Anwendungen im MINT-Bereich sind vielfältig und umfassen u. a. die Spektroskopie von Lichtquellen (Technik), die Auswertung von Emissionsspektren (Physik/Chemie), Transmissionsmessungen von extrahierten Farbstoffen (Biologie) oder die Programmierung von Auswerteroutinen und Benutzeroberflächen (Informatik).

Nachbauanleitungen sind aktuell auf Anfrage verfügbar. Bitte kontaktieren Sie uns dazu via E-Mail.

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Robuster und durchschaubarer Aufbau

Die Anordnung der optischen Komponenten in Czerny-Turner-Anordnung sorgt für einen durchschaubaren Strahlengang, der das Funktionsprinzip leichter nachvollziehbar macht, um in der Didaktik die Vermittlung von Lerninhalten zu erleichtern. Die Signaleinkopplung erfolgt mittels preiswertem Kunststoff-Lichtleiter, was das Gesamtsystem robust in der Anwendung macht. So können z. B. beschädigte Lichtleiter leicht ausgetauscht werden.

Hochwertige optoelektronische Komponenten

Jedes optoelektronische Gerät ist immer nur so gut wie die Qualität der verwendeten Komponenten. Durch die Nutzung hochwertiger optischer Elemente ist auch die Aufnahme hochauflösender Spektren möglich. Ein im Rahmen eines BMBF-Projektes entwickelter CCD-Detektor mit 3648 Pixeln erlaubt hochauflösende Spektren sowie eine rauscharme Signalaufnahme mit Integrationszeiten auch im Minutenbereich für die Detektion schwacher Signale.

Leichter Nachbau

Um den eigenen Nachbau sowie mögliche Modifikationen zu erleichtern, werden die Halter der optischen Komponenten mittels 3D-Drucker gefertigt. Lichtdichte und trotzdem (z. B. für den Einsatz in Praktika) leicht abnehmbare Gehäuse werden mittels Laserzuschnitten aus MDF aufgebaut. Für Geräte, die – einmal justiert – längere Zeit für Experimente genutzt werden sollen, stehen robuste Aluminiumgehäuse zur Verfügung.

Alle CAD-Dateien für 3D-Druck und Zuschnitte werden frei verfügbar sein.

Individuelle Konfiguration

Jedes DIY-Spektrometer kann durch Auswahl ensprechender optischer Komponenten individuell an eine bestimmte Aufgabe angepasst werden:

• Eingangsspalte: 10 µm, 30 µm oder 100 µm
• Spiegel-Brennweite: 150 mm, 100 mm oder 75 mm
• Beugungsgitter: 300 lp/mm, 600 lp/mm oder 1200 lp/mm

Je nach Kombination von Spaltgröße, Spiegelbrennweite und Auflösung des Beugungsgitters können sowohl der überdeckte Spektralbereich als auch die Empfindlichkeit und Auflösung des Spektrometers in einem weiten Bereich angepasst werden.

Open-Source

Als Open-Source-Projekt stehen alle Informationen zu den genutzten Bauteilen offen, so dass bei Bedarf Ersatzteile oder Erweiterungen leicht mittels 3D-Drucker und Lasercutter selbst angefertigt werden können.

Die Ansteuerung des Spektrometers kann aus einer Vielzahl an Programmiersprachen heraus mittels DLLs erfolgen. Auch hier sind Beispielcodes für C+ und Python offengelegt.

Nützliches Zubehör

Neben den eigentlichen Spektrometern wird es in Kürze auch hilfreiches Zubehör geben. Unter anderem geplant sind

• Justierhilfen mit HighPower-Weißlicht-LED, Laser und Glimmlampe
• diverse Lichtquellen zur Kalibration
• UV-Lichtquellen für Fluoreszenz-Experimente
• Externe Erweiterungen, wie z. B. ein Transmissionsmodul zur Messung von Absorptionen
• Upgrade-Module zur Leistungssteigerung des Basisspektrometers, wie z. B. Peltierkühlung des Sensors oder eine automatisierte Fokuseinheit

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