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ezSpectra 815Vの迷光(Ⅳ)

だいぶ前にezSpectra815Vの迷光を取り上げた時は、斜入射で回折格子の外側に当たった光線由来の迷光を取り上げた記憶があるのだけれど、光が無事に回折格子に当たった場合でも、散乱などで迷光となる成分がある。
それを確かめるべく、単色LEDを光源に迷光の評価を行ってみた。
LEDの光を入れて測定しただけでは、迷光が低くて確認しにくいので、フルスケールの50倍の強度を入れて、迷光レベルを確認している。
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見てみるとお、440nmの短波長側と、620nmや680nmの長波長の迷光が強くなっているように見える。ただ、ここで気をつけなければならないのは、同程度の散乱光が生じていても、検出素子の感度波長依存性により、信号強度として大きく出てしまう波長域と小さめに出てくる波長域が存在するであろうこと。ただし、検出器の感度分布に関しては公開されているデータはない。確かにC12666MAの感度分布についてはデータはあるけれども、これは回折格子の効率も含めた値で、検出素子単体のものではない。とりあえず、検出素子の材料が同じだったら、感度分布も大きくは違わないだろうと考え、浜松ホトニクスのアレイ検出素子のデータを参考にすることにした。一般にシリコン系の検出器は長波長側の感度が高く、短波長になるほど感度は低くなる。そのデータをもとに迷光の相対強度を評価すると、長波長側の光による信号はだいぶ低くなる。
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図を眺めていておもしろいのは490nmから550nmあたりで長波長側に出てくる迷光が見られないこと。効率が490nmで最大になっていることなどから、回折格子のブレーズ波長は500nm付近なんだろうなぁと思っているのだけれど、そのあたりは効率がよく、散乱が少ないということなのかなどと想像している。また、440nmは全体に迷光を引き起こすレベルが高いけれど、短波長ほど散乱が大きくなるというのは、割と一般的な傾向で、そのためかなぁなどとも感じている。ただし、短波長の光は、通常の照明では弱いため、迷光としては実際にはそれほど問題にならない気もする。

長波長側の680nmの光は短波長側に迷光を出しているけれども、特に半分の波長にピークを出現させてはいないので、回折格子の刻み線が1本おきに微妙にずれて、実質2倍周期になっているといった欠陥は存在していないようだ。




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by ZAM20F2 | 2017-08-17 20:16 | 科学系 | Comments(0)

ezSectra 915Vの飽和感度を再確認する

ezSpectra 815Vの分光ユニットである浜松ホトニクスのC12666MAの分光特性は浜松ホトニクスのWebにあるのだけれども、楢ノ木技研さんのツイッターに、浜松ホトニクスのWebのデータは実測と合わないという話が出ていたらしい。

だいぶ前に、飽和値の見積もりをやった時は、浜松ホトニクスの図をもとに見積もりを行ったのだけれど、感度分布が違うとなると、見積もりにずれがあることになる。というわけで、再度チェックすることにした。

前回は平らなスペクトルで見積もりを行ったけれど、見積もり精度を上げるためには、単色光に近い方が望ましい。単色光源があるかというと、さらに昔に出した、干渉フィルターセットが手元にある。

楢ノ木技研さんのデータと浜松ホトニクスのデータを比べると、両方とも490nmあたりが最高感度で一致しているけれど、600nm付近の感度は、楢ノ木データの方がかなり高くなっている。そこで、490nmと600nmの2波長で比較することにした。
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まず、それぞれの生データ。同じ露光時間で、同程度の値になるように、ハロゲンの電圧を調整している。これを基準値にして、露光時間を上げていって、どこで飽和が起こるかを見ることにした。

490nmで露光時間を上げていった時のスペクトル変化を示す。
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露光時間が増えると、スペクトルがひずんでいるのが分かる。スペクトルの歪みはじめが、感度飽和なのだけれど、出始めは見にくい。そこで、すべてのスペクトルを最大値を1に規格化して(というか、ezSpctraの規格化を使った)、そして、基準値との差分をとってみた。
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14msでは差はないが、15msで変化が始まっている。
基準とした13msの最大値は0.96。これを基準に、14msの時の最大値を求めると、1.04、15msでは1.11となる。前は15~20%で飽和すると印したけれど、どうやら、最大値の10%増しで飽和してしまうようだ。

続いて600nm。こちらも、元のスペクトルと13msを基準にとった差分を示した。
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差分を見ると16msから飽和が始まっている。13msの最大値が0.97。14msで1.05、15msで1.12。16msで1.2となる。飽和値のレベルから、490nmと600nmの感度を比較すると、1.11/1.2=0.93で、600nmの感度は490nm感度の0.93倍程度と推定できる。

前に示した浜松ホトニクスの感度分布では600nmの感度は490nmの0.74倍程度。一方、楢ノ木技研さんのデータだと0.94~0.95倍程度。楢ノ木技研さんのデータより少し低いが、浜松ホトニクスのデータからは大きくずれた結果となった。

というわけで、分かったことをまとめると、
1,ezSpectra 815Vの最大値は最高感度の波長(490nm)に対して10%程度の余裕を見て設定されている。
2,浜松ホトニクスのWebにあるC12666MAの感度データは、現物とかなり違っている可能性が高い。

で、感度分布を自分で確かめたくなったら、単色光源を用意できれば、今回みたいな飽和強度測定で、どうにかなるだろうと思う。



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by ZAM20F2 | 2017-08-14 13:47 | 科学系 | Comments(0)

自由研究実施中

世間的には里帰りや行楽の時期なんだけれども、帰る先がなく、この混雑期に行楽に行く気力もないので、家で夏休みの自由研究をすることにした。
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久しぶりに、ホットステージをセットアップし、眺めているのは液晶の相転移。
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前にもざっくりと紹介したけれど、ホットステージ本体は数千円の下の方、コントローラも福沢さん1~2枚でどうにかなる。
観察しているのは、大昔から知られた品なんだけれど、でも、眺めていて不思議になる。

話は変わるけれど、接眼鏡筒はステージの手前側にセットされている。研究用の顕微鏡では普通のセットアップなんだけれど、今朝方見たテレビの棒SSH高では、接眼鏡筒が鏡基側にセットされていた気がする。勝手な印象だけれど、中・高の先生の中には昔の顕微鏡の図に引きずられていて、鏡基側から観察するセットアップにしている人が、ある割合でいるような気がする。

さらに話が変わると……今朝方見たテレビでは、相対性理論の提唱者の名を使った科学教室の人が子供に見せる科学実験として、室内で雨を降らせると称して、液体窒素をスタジオで吹き上げさせて、雨と称する液体を(わずかに)降らせていた。でも、私のみるところ、あれは、水じゃなくて、液体窒素。そもそも、数mの高さで、それもすぐに蒸発する微小な水滴をつくって、それが、瞬間に合体して目に見えるサイズで落ちてくるはずがない。蒸発し損ねた液体窒素が落ちてくると考えるのが素直な解釈だ。
前にも書いたけれど、小学生に液体窒素を使った実験を見せる行為は、子供の学習への意欲を削ぎかねない行為だ。それを、やってみせて、しかも現象の解釈が正しくないわけで、この科学教室、かなりだめというのが個人的判断だ。


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by ZAM20F2 | 2017-08-13 13:18 | 顕微系 | Comments(0)

そんなに簡単ではない

ミクロワールドサービスさんの、本日の画像で、レイメイ藤井のRXT203を使った顕微鏡写真が掲載されている。まねをしたくなったのだけれど、同じようなものを撮影したのでは、腕の鎖が歴然としてしまうので、掲載されていないようなもの…と考えて、液晶ディスプレイを拡大することにした。

ミクロワールドさんのサイトには、簡単にできそうに書いてあるのだけれど……やってみると、とにかく、ぶれてしまってまともな画像が得られない。RXT203の上にカメラを安定しておくのも結構大変でピント合わせがしにくいし、それ以上にシャッターを押す動作によりぶれまくる。ずいぶんとなれてきたはずの1枚でも使いものにならないような画像だ。
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シャッターを押すブレは、セルフタイマーにすれば防げる。カメラを手で固定していると安定しないので、mtテープでレンズをくくりつけることにした。この方法、悪くはないのだけれど、手間取っているとオートオフでレンズが引っ込んで面妖なことになる。
貼り付けて撮影したのが下の2枚。一方は、緑、もう一方は赤の方が鮮明で他の色はぼけている。これは……見事な色収差の実例だ。
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by ZAM20F2 | 2017-08-06 08:58 | 顕微系 | Comments(0)

シャボン膜 二光束干渉レンズ

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シャボン膜を見ていたレボルバーにたまたま2光束干渉対物がついていた。ついているからには、試してみるしかない。
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ピントを少し変えてみる
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派手な段差は分かるけれども、色が変わっているあたりは、ほとんど段差が見えていない。感度が足りていないのか、それとも、段差があるのが裏面になっているのか、どちらだろうか。

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by ZAM20F2 | 2017-07-31 07:17 | 液晶系 | Comments(0)

ezSpectra 815V でYujiLEDの紫励起LEDのスペクトルを測定する

ezSpectra 815Vに拡散板を挟むテストを行ったのは、スペクトルを測定したい光源があったからだ。

家の顕微鏡の光源には、写真家の新藤さんおすすめのYujiLEDの高演色性高輝度パワーLED(YJ-BC-135L-COB 9W)を用いている。この品、公称Raは95で確かに液晶の写真撮影でも変な色味にはならないように思うのだけれど、青色LEDを使っているために、400nmあたりの光は放射しておらず、分光測定の光源としては物足りない。

日本のサイトには、パワーLEDは青色励起タイプしかないのだけれど、英語のWebを見たら紫励起タイプも存在していた。UniPoさんに尋ねたら、紫励起タイプを日本国内でも販売してくれるとのこと。価格は英語Webで5ヶ135ドル、日本だと単価3200円で1個単位で売ってくれるとのこと。とりあえず、色温度2700K、3200K、5600Kを1個ずつ取寄せてみた。

青色LEDの時は、スペクトルデータのシートがついてきたのだけれど、こちらにはスペクトルデータシートがない。また英語Webにも未掲載だ。というわけで、紫励起タイプのスペクトル測定が必要になった。


リード線をつけていざ測定しようと思ったら……熱伝グリスが見当らない…………、やむを得ず、光学用グリスの粘性の高いので貼付けて、定格450mAなので、300mAで光らせてみることにした。

まず5600K
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続いて3200K

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と2700K
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いずれも、Ra98程度の値が出ている。実は、この分光器、ハロゲンランプをはかってもRa100にはならない。
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まあ、見ての通り凸凹が残ってるので、楢ノ木技研さんが校正に用いたのとは同じ入射強度分布じゃないとか、迷光のせいで、短波長側に何かがのっているとかあるためと思うのだけれど、ハロゲンの値をみれば、上のLEDはなかなか優秀である。


ついでに、今まで使っていた青色LED励起のものも測定してみた。
5500Kのものは、Raが90しか出ていない。
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これは、メーカー公称からすると低すぎる値だ。この品は青色が強く出過ぎている気がする。


3200Kの方は青色が押えられていて、Raも95が出ている。
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ただ、両者とも、短波長の青から紫のところが欠如している。

ところで、300mAで光らせてみることにした。と記したのだけれど、実際には70mA程度で光らせている。使っている電源は、ネットオークション経由でやってきた定電圧電流電源。出力は0~18V。メーター上は18.55V出ているのだけれど、紫LED励起タイプの方が、青LED励起より必要な電圧が高く、十分な電圧を供給できていなかった……

幸いこの電源には負側の出力もあるので、熱伝ペーストを入手したら、もっと電流を流すつもりだけれど、スペクトルの形状は(励起光が強くなるかもしれないけれど)、大きく変らないだろうと思う。
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by ZAM20F2 | 2017-07-28 07:07 | 科学系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vに拡散板をつけてみる

ezSpectra 815Vでハロゲンの光を直接測定すると、スペクトルが凸凹になる。
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前のエントリーで示したように、凸凹の位置は入射角度に依存しており、NA0.22の光をきちんと入れれば、この凸凹はなくなることが期待される。

ただ、NA0.22の光学系を組むのは結構面倒だ。通常の分光器では、レンズによる色収差を嫌うので、光学系は鏡で組んである。反射光学系でNA0.22をくみ上げるのは容易ではない。まあ、実用上は、それなりの性能のカメラレンズを持ってくれば、大丈夫と思うのだけれども、それでもレンズと815Vの位置はきちんと合わせなければならない。815Vをふらふらと持出して分光遊びをするのには、あまり妥当ではない組合わせだ。

楢ノ木技研さんのWebには拡散板で凸凹が改善するという記述がある。そして、分光器のスペクトル範囲を考えて、石英ガラスの拡散板が紹介されているのだけれども、光学屋さんに石英拡散板を発注するのは敷居が高い。というわけで、短波長側の吸収は考えずに、プラスチック拡散板をつけてみることにした。用いたのは、MWSさんで紹介された光栄堂さんのEB-04。蛍光が出るらしいんだけれども、まあ、タングステンランを光源としているなら、紫外は弱いから影響は少ないだろうと思う。

拡散板を入れると、スペクトルはだいぶなめらかになった。
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まだ凸凹が、特に長波長側に残っている。楢ノ木技研さんで使っている光学系と同一にならない限りは微小な凸凹は残るはずで、完全に消滅させるのは困難だろうと思うけれど、まあ、この程度だったら、普通の測定で大きな過ちはしないで済むだろうと思う。


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by ZAM20F2 | 2017-07-26 08:02 | 科学系 | Comments(0)

お月さん

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シャボン膜の黒膜は時間とともに広がって、大部分を覆うようになった。
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その中に、残った輝く点、拡大すると
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内部構造がある。この内部構造、時間とともに緩和して
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最後は、まん丸お月さんという風情だ
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by ZAM20F2 | 2017-07-23 17:45 | 液晶系 | Comments(0)

穴ではない

前の写真で黒く穴が開いたようなところ、
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黒く見えるのは穴ではなく、薄い部分。膜の両側が空気で膜より屈折率が低いため、膜厚が薄くなると反射率は0に漸近していく。
状態は時間とともに変化していく。


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by ZAM20F2 | 2017-07-16 09:12 | 液晶系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vの迷光(III) 縦方向の角度依存

前回のエントリーは光が横方向に外れる向きに回転したけれども、今回は、回折格子の異なる場所を照射しながら外れていく方で回転している。
まず、0度、これは基本的には前回と同じ。
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続いて5度。分光器をUSB端子を上に置いて入射側からみて向かって右側が奥に動くような方向の回転になっている。
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前回の横方向への回転と違うのは、600nmあたりにあったくぼみの位置が短波長側にずれていることだ。逆方向に5度回したものでは、長波長側にずれている。
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この窪みは回折格子分光器によく見られる話なのだけれども、普通の平面型の回折格子では、平行光線が入射した場合には、場所によらず同じ波長に対して構造が出るはずだ。窪みの位置が光の当り場所で変ってしまうのは、凹面型回折格子のためなんだろうと思う。この窪みみたいな構造は、入射光のNAが小さいと出現するので、NAを大きくすれば目立たなくなると楢ノ木技研さんのWebには書いてあるけれども、照射場所により場所が移るので平均されるという話のようだ。

10度回転すると、窪みの位置の動きは大きくなるけれども、全体のスペクトル形状はあんまり大きくは変化していない。
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15度回転で、信号強度はさすがに弱くなり、そして方向によって随分と違う値となった。ここは、NA0.22より外側になているわけで、こちらの入射でも、15度までは拾わないようにした方が安全そうな気がする。0度と比較すると、短波長端が増加に転じているのは迷光だ。
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20度になると信号レベルは小さくなる。

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迷光は30度でほぼ出なくなるけれども、
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37度付近で復活する。
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ただし、横方向への変化とは異なり、長波長側に強い波長分布だ。反対側に回転した場合は、20度で赤領域に迷光が出て30度で消滅したあと、約37度で長波長側の方がレベルが高い迷光が出現する。

40度にすると迷光は消え、これ以上の角度にすると、どちらに回した場合も迷光は出なくなる。
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NA0.22より外側の光による迷光については、本来の光学系以外の場所での散乱が原因なので、基本的に波長無依存だろうと思う。今回はハロゲンを使ったけれど、レーザー光を使って行っても同じ傾向を示すと思う。なお、二つ前のエントリーで示したように、分光器の測定範囲外の波長の光でも、検出器に感度があるなら迷光となる。シリコンを使っていることを考えると、1ミクロン程度までは感度が伸びていても驚かない。
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by ZAM20F2 | 2017-07-09 16:34 | 科学系 | Comments(0)