Spettrofotometro

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Davide93

2016-12-05 15:11

Buonasera, apro questa discussione per descrivere l'idea che ho avuto, nel tentativo di renderla realizzabile, migliorarla, e di condividerla con chi ne sia interessato.

Bene, voglio riuscire a costruire uno spettrofotometro fai da te, o meglio uno spettrometro in quanto non penso di utilizzare fototubi o fotomoltiplicatori Rolleyes

La mia idea, ancora in fase di incubazione , é strutturata cosi: 

1) Sorgente: in qualsiasi negozio nel reparto illuminazione si trovano talmente tanti tipi di lampadine e led che ho pensato  essere l'ultimo problema, alimentare, qualche infrazione con stabilizzatori ( non ho molte competenze di elettronica purtroppo) é una buona lampada a led. Fin qui penso sia abbastanza fattibile giusto ?

2) Monocromatore : qui sta il problema, quei pochi che si trovano costano cari e non c'è un gran commercio. Ho trovato un LEOI-92, monocromatore didattico, piccolo e perfetto  per la mia idea, 2 fenditure da 0,15 e 0,30 mm, banda passante +-1nm, ma non sono riuscito a reperire il prezzo.

A questo punto ho pensato di usare un reticolo di diffrazione da 1000 linee/mm, si trovano a poco prezzo su ebay, questi ultimi sarebbero utilizzabili per costruire un monocromatore? Stavo pensando a qualche trucchetto da adoperare.

3) Fenditure: bhe qui molto brevemente ho pensato solo ad usare 2 calibri, lo so, molto banale, ma mi sto impegnando sul monocromatore per ora ASD

4)Rivelatore: anche qui confido nell'elettronica moderna, una webcam, dei fotodiodi, cellette fotovoltaichhe, insomma spero di trovare un negozio di elettronica con del personale esperto, ma coi progressi delle macchine fotografiche digitali penso si può trovare un surrogato di rivelatore di buone prestazioni.

Bene, se avete qualche consiglio o qualche semplice parere, o se vi piace l'idea, sono ansioso di sapere!

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NaClO

2016-12-05 17:52

Nel forum C'è qualcosa a riguardo di al

Pico

2016-12-05 23:40

Se l'obiettivo è costruire uno strumento che ti permetta di analizzare grossolanamente una sorgente luminosa può anche bastare uno di quei reticoli di diffrazione da 1000 linee/cm posto davanti ad una webcam con inclinazione corretta, poi basta scrivere un semplice programma che tracci in grafico intensità luminosa del pixel iesimo contro la sua posizione (chiaramente o utilizzi singolarmente i canali rgb o ne combini i valori convertendo l'immagine in scala di grigi). Sfruttando le linee di una sorgente nota (una comune lampada a fluorescenza ad esempio) puoi poi convertire la posizione del pixel in lunghezza d'onda corrispondente. Come curiosità funziona bene, ma se vuoi uno strumento utilizzabile per misure di spettri di assorbanza di soluzioni meglio lasciar perdere le webcam, o per lo meno, io non sono riuscito a tirarne fuori niente di buono. Forse riuscendo ad accedere alle impostazioni si può far qualcosa ma dubito si riesca ad ottenere qualcosa di utilizzabile. Converrebbe utilizzare semmai un array CCD, ma bisogna saperlo pilotare. Purtroppo non ho conservato spettri di comuni lampade a fluorescenza, mi rimangono soltanto questi due come esempio: sono due spettri registrati a pochi secondi dall'accensione (non è lo spettro completo della lampada a regime) di due modelli differenti di lampade a scarica ad alogenuri metallici. Sono visibili le linee del mercurio a circa 405, 436, 546, (577 e 579) nm. Col passare del tempo compaiono poi molti altri picchi tra cui il segnale del sodio a 589 nm, ovviamente non si avrà mai risoluzione del doppietto con uno strumento del genere. Lo strumento non è stato calibrato per la differente risposta del sensore al variare della lunghezza d'onda e le intensità dei segnali non risultano essere quindi confrontabili.

Sonlight MH-HSX 400w.jpg
Sonlight MH-HSX 400w.jpg
Superplant MH 400w.jpg
Superplant MH 400w.jpg

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Davide93

2016-12-06 10:04

Grazie mille! 

Per ipoclorito: ho cercato delle precedenti discussioni ma non ho trovato nulla.

Per Pico: si, la webcam era stata la prima idea, ma di certo non la userei mai  per fare un lavorerà sistemato, vorrei usare appunto un rivelatore elettronico più moderno, ddc, o fotodiodi o qualcosa di fotovoltaico, ma quello é il problema finale, attualmente devo cercare un sistema per il monocromatore, se quel filtro basti per ottenere bande passanti più piccole possibili, ottimizzando il tutto con una fenditura più piccola possibile, a parte un calibro per il momento non ho ulteriori idee per ottenere fenditura stretta. Potrei provare a calcolarla facendo qualche calcolo di trigonometria e trovando la distanza ideale.

fosgene

2016-12-06 10:11

Davide93 ha scritto:

Grazie mille!  Per ipoclorito: ho cercato delle precedenti discussioni ma non ho trovato nulla.

C'è un thread su come realizzare un colorimetro, ma non so se sia la stessa cosa, o se comunque ti possa tornare utile.

Mario

2016-12-06 10:19

Da condividere il commento di Pico.

Costruire uno spettrofotometro è un'impresa off limits per un dilettante. Naturalmente per spettrofotometro intendo uno strumento che fornisca uno spettro con i relativi valori di assorbanza.

La via meno indolore sarebbe quella di avvalersi come sensore di un rivelatore a schiera di diodi. Come sorgente luce si usa una lampada ad incandescenza, segue il reticolo di diffrazione e la fenditura. Questo in linea di massima, senza scendere in dettagli.

Far funzionare tutto l'ambaradàn è tutt'altra faccenda, che richiede impegni e notevoli capacità tecniche  e organizzative. Pochissimi ne sono in possesso.

saluti

Mario

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Davide93

2016-12-06 12:49

Sono ben conscio della difficoltà, e di non poterlo utilizzare per analisi di precisione, lo scopo é puramente didattico, cercando di ottenere il miglior risultato possibile ovviamente, proverò, senza grosse aspettative, ma proverò!

TrevizeGolanCz

2016-12-06 13:43

Mettiamolo il link al colorimetro di AL :/ !!

Penso che il problema maggiore sia la registrazione del segnale, devi dopotutto amplificare il segnale raccolto.

NaClO

2016-12-06 15:20

ho confuso lo spettrometro con il colorimetro di al

eccolo: http://www.myttex.net/forum/Thread-Colorimetro-al-mode?page=6

Davide93

2016-12-06 16:04

Perfetto, per questo non lo trovavo , era chiamato colorimetro. Comunque grazie, ho dato un occhio alla discussione che dovrò studiare meglio. E si, non é facile, mi sa dovrò studiare molto, se riuscirò a combinare qualcosa, la posterò! *yuu*

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NaClO

2017-11-08 20:33

Smanettando su sciencemadness ho trovato questa discussione che parla di uno spettrofotometro abbastanza semplice da costruire (secondo me).È quello per fare analisi spettrofotometriche quantitativa.Da i valori in volt,ma facendo la solita formula si ottengono valori quasi accettabili di assorbanza. Volendo si può aggiungere arduino (per chi è capace) per fare automaticamente l'assorbanza,magari che può dare anche in trasmittanza. L'Autore fa uso di un LED RGB come fonte di luce e di un LED arancione come sensore.Come amplificatore per il segnale usa un LM358N. Questa è la discussione: http://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=62579&page=1 Questo è lo schema elettrico (a cui io faccio riferimento): http://www.sciencemadness.org/talk/files.php?pid=407208&aid=40459 Questo è un pdf della ACS (aperto con sci-hub) che parla della costruzione di un semplice spettrofotometro: http://cyber.sci-hub.cc/MTAuMTAyMS9lZDQwMDgzOG4=/asheim2014.pdf Se uno vuole fare il precisino,può creare una scatola a tenuta di luce in legno o plastica o metallo con il modo per cambiare LED o mettere filtri. Questo,in confronto ad uno spettrofotometro fatto con arduino è molto elementare ma presenta comunque qualche difficoltà. Spero di essere stato utile.

zodd01

2017-11-09 10:59

Io non ho capito, cosa deve misurare questo strumento ?

NaClO

2017-11-09 14:34

Lo spettrofotometro che ho postato io misura la quantità di luce che passa,in volt,facendo il logaritmo del rapporto tra la quantità di luce che passa attraverso il solo solvente (o reattivo) e la quantità di luce che passa attraverso il campione si ottiene la trasmittanza.Facendo il cologaritmo (il logaritmo cambiato di segno) in base e della trasmittanza si ottiene l'assorbanza.Naturalmente,se uno è capace,tutto questo può essere fatto con arduino in modo automatico.

Quindi,non si può usare per capire che molecola c'è nella cuvetta,mentre è perfetto per le analisi quantitative per gli home lab.Proprio come il colorimetro di al.

Roberto

2017-11-09 20:55

Proverei ad usare in testa un operazionale e due sensori uno sull'ingresso invertente e uno su quello non-invertente bilanciati da un trimmer

di zero tra i due rami da utilizzare inserendo due celle col bianco, portando l'offset a zero per la taratura, in seguito entrare in un secondo ic 

usato stavolta come amplificatore attraverso un trimmer multigiri di sensibilità  che regoli il fondo scala (100%) sempre del bianco.

La lettura potrebbe essere letta sia da arduino che da un ingresso A/D direttamente da un PC con uno dei tanti programmi voltmetrici grafici.

Usare un led multicolor come sorgente sebbene sembri una buona idea, in realtà è un errore macroscopico, esso infatti appare per il nostro

occhio possedere tutte le frequenze dello spettro, ma è un inganno del nostro cervello, infatti esso emette solo 3 frequenze rossa-verde-blu 

in diverse quantità e con bande di larghezza diverse media la prima larga la seconda e stretta la terza quindi oltre ad avere pochissima risoluzione 

come selezione di banda non è neppure lineare.

Io opterei per una sorgente a filamento (alogena) un collimatore ottico una fenditura d'ingresso un buon reticolo mosso da un motorino passo passo una 

fenditura di uscita un secondo collimatore uno splitter a prisma o un chopper per fare due raggi e il sistema sopra descritto.

Detto così può spaventare un pò ma niente di impossibile con un pò d'impegno e di passione, chiaramente lo strumento avrà solo un valore didattico e non analitico

e l'affidabilità dipenderà molto dalle vostre abilità di autocostruttori, ma è inutile mettere dei limiti sin dall'inizio l'importante è provare e sperimentare.

Roberto.

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NaClO

2017-11-10 06:53

Così,però,diventa tutt'altro che uno spettrofotometro casalingo...

Il LED RGB,infatti,lo avrei usato solo per il rosso,il verde ed il blu.Ma,come hai detto tu,ha una banda passante troppo larga.

Ricorda che il chopper deve essere uno specchio...diventa difficile costruirlo...

Roberto

2017-11-10 11:10

Specchi tze...  :-D   basta saccheggiare una fotocopiatrice o uno scanner, l'importante è avere la superfice alluminiata in superfice.

e un buon tagliavetro... 

Ti mostro in foto tutto l'occorrente: Lamiera, cesoie, specchio, tagliavetro, motorino,  in ultimo un laser cinese per allineare i due raggi.

Sul fondo ti mostro ad esempio un mio vecchio progetto di un spettroscopio bunsen, in quel caso come monocromatore ho usato una porzione di DVD 

opportunamente sezionato separato e fissato a una lastrina di vetro, ne ho dovuti provare una dozzina prima di trovare quello che produceva le righe più fini

ma all'ultimo ho ottenuto un reticolo da 1250 righe e uno spettro del II° ordine sufficientemente buono da distinguere (a malapena) le due righe del sodio nel mio caso

più che sufficenti.

Il reticolo si trova alla piega sotto la manopola che lo fa ruotare, motorizzando quest'ultima , selezionando la frequenza con una seconda fenditura e naturalmente sostituendo 

al bunsen una lampada alogena avresti un buon monocromatore per il tuo spettrografo.

NB se vuoi invece usare i led ti converrebbe usare led monocromatici hanno una banda più stretta di quelli RGB (che devono coprire tutti i colori dell'iride) alcuni addirittura

vantano una banda minore di 5 nm (anche se ci credo poco) dovrei comprarne qualcuno e vederlo col trabiccolo di cui sopra  8-)

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Roberto.

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