Nachricht

Nov 24, 2023

Spektrometer erkennt Chemikalien, indem es Proben mit einem Laserstrahl bestrahlt

Hier bei Hackaday lieben wir Projekte, die zu nützlicher Laborausrüstung für einen führen

Hier bei Hackaday lieben wir Projekte, die zu nützlichen Laborgeräten zu einem Bruchteil der Kosten professioneller Geräte führen. [Lorenz] von Advanced Tinkering hat sein eigenes Instrument für die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) gebaut, und es ist ein ziemlich beeindruckendes Gerät. LIBS ist eine Technik zur Analyse von Substanzen, um ihre chemische Zusammensetzung zu ermitteln. Im Grunde besteht die Idee darin, eine Probe mit einem leistungsstarken Laser zu bestrahlen, dann die kleine Plasmawolke, die dabei entsteht, zu betrachten und die von ihr emittierten Wellenlängen zu messen.

Der verwendete Laser [Lorenz] ist ein Nd:YAG-Gerät, das aus einer Tattooentfernungsmaschine stammt. Nachdem ein Impuls ausgelöst wurde, erkennt eine Fotodiode das Licht und löst ein Spektrometer aus, das aus einem Beugungsgitter, einigen Linsen und Spiegeln sowie einem linearen CCD-Sensor besteht. Das Gitter spaltet das einfallende Licht in seine Bestandteile auf, die auf den CCD fallen und dessen Pixel auslösen. Ein STM32-Nucleo-Board liest die Ergebnisse aus und sendet sie zur weiteren Verarbeitung an einen PC.

Es stellte sich heraus, dass dieser Verarbeitungsteil ein komplettes eigenständiges Projekt war. [Lorenz] wandte sich an [g3gg0], eine Software, die die Bedienung des Spektrometers vereinfacht. Erstens hilft es bei der Kalibrierung des Instruments. Richten Sie den Detektor auf eine bekannte Lichtquelle wie einen Laser oder eine Leuchtstofflampe und wählen Sie dann die erwarteten Wellenlängen im resultierenden Spektraldiagramm aus. Die Software berechnet dann automatisch die richtigen Koeffizienten, um jedes Pixel einer bestimmten Wellenlänge zuzuordnen.

Die Software enthält auch eine Datenbank mit Spektren, die chemischen Elementen entsprechen: Sobald Sie ein Spektrum einer unbekannten Probe aufgenommen haben, können Sie diese über das resultierende Diagramm legen und versuchen, eine Übereinstimmung zu finden. Das resultierende System scheint recht gut zu funktionieren. Proben von Eisenoxid und Silberoxid ergaben eine angemessene Übereinstimmung mit ihren Bestandteilen.

Wir haben schon andere Arten von Spektrometern gesehen: Wenn Sie einfach nur eine Lichtquelle charakterisieren möchten, schauen Sie sich dieses auf dem Raspberry Pi basierende Modell an. Wenn Sie sich für chemische Analysen interessieren, sollten Sie sich vielleicht auch dieses Open-Source-Raman-Spektrometer ansehen.