Spectrometer detecteert chemicaliën door monsters te zappen met een laserstraal |Hackaday

2022-04-21 06:51:40 By : Ms. Linda Li

Hier bij Hackaday houden we van projecten die resulteren in bruikbare laboratoriumapparatuur voor een fractie van de kosten van professionele uitrusting.[Lorenz], bij Advanced Tinkering, bouwde zijn eigen instrument voor Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, of LIBS, en het is een behoorlijk indrukwekkend apparaat.LIBS is een techniek om stoffen te analyseren om hun chemische samenstelling te vinden.Het idee is eigenlijk om een ​​monster te zappen met een krachtige laser, dan te kijken naar de kleine plasmawolk die ontstaat en de golflengten te meten die daardoor worden uitgezonden.De gebruikte laser [Lorenz] is een Nd:YAG-eenheid die is geborgen uit een machine voor het verwijderen van tatoeages.Nadat het een puls heeft afgevuurd, detecteert een fotodiode het licht en activeert een spectrometer, die bestaat uit een diffractierooster, een paar lenzen en spiegels en een lineaire CCD-sensor.Het rooster splitst het binnenkomende licht in zijn samenstellende componenten, die op de CCD vallen en de pixels ervan activeren.Een STM32 Nucleo-bord leest de resultaten voor en stuurt ze naar een pc voor verdere verwerking.Dat verwerkingsbit bleek een volledig project op zich te zijn.[Lorenz] deed een beroep op [g3gg0], die software heeft die de werking van de spectrometer vereenvoudigt.Ten eerste helpt het bij de kalibratie van het instrument.Richt de detector op een bekende lichtbron zoals een laser of een fluorescentielamp en selecteer vervolgens de verwachte golflengten op de resulterende spectrale grafiek.De software berekent vervolgens automatisch de juiste coëfficiënten om elke pixel toe te wijzen aan een specifieke golflengte.De software bevat ook een database met spectra die overeenkomen met chemische elementen: als je eenmaal een spectrum van een onbekend monster hebt genomen, kun je deze over de resulterende plot leggen en proberen een overeenkomst te vinden.Het resulterende systeem lijkt redelijk goed te werken.Monsters van ijzeroxide en zilveroxide gaven een redelijke overeenkomst met hun samenstellende componenten.We hebben eerder andere soorten spectrometers gezien: als je gewoon een lichtbron wilt karakteriseren, bekijk dan dit op Raspberry Pi gebaseerde model.Als je geïnteresseerd bent in chemische analyse, wil je misschien ook naar deze open-source Raman-spectrometer kijken.Dit is een geweldig diy-project!De mogelijkheid om een ​​van deze spectrometers in een voor de gemeenschap toegankelijk laboratorium te hebben dat is gekoppeld aan een plaatselijke school of openbare bibliotheek, is erg opwindend.Ik kijk ernaar uit om meer te leren over het bereik van chemische analyse dat mogelijk is.Zou een 10W 405nm laser of 40W CO2 laser + raspberry pi camera spectrometer hiervoor werken?De laser die hij gebruikt, zendt pulsen uit van 100 megawatt om het plasma te produceren.Hele andere klasse.Dus je zegt dat je het verschrikkelijk overdrijft en een 10.000:1 duty cycle gebruikt, toch?Het type laser dat gewoonlijk wordt gebruikt, is een Q-switched laser die het lasermedium in staat stelt om gedurende een bepaalde tijd (microseconden) energie te absorberen totdat de Q-switch verzadigt en dan plotseling alle energie in een kwestie van nanoseconden.Het momentane vermogen is vaak een gigawatt, maar omdat de tijd zo kort is, is de totale energie relatief klein.De tanklaser die ik jarenlang heb gebruikt, produceerde slechts ongeveer 20 millijoule.Degene die in deze video wordt genoemd, is in staat tot 20 mj tot 2 joule.Dat is nu een serieuze overkill.Ik heb de mijne nooit meer dan 500 mj geopereerd uit angst om hem of iets anders te schaden.Ooooo, ik heb mensen gehad die draagbare LIBS-geweren naar me uithalen en ze zijn altijd zo'n $ 50k plus.Maar alleen al het kunnen identificeren van metaalschroot in de makerspace is ons hele jaarlijkse budget niet waard.Een doe-het-zelf-optie daarentegen...Er zijn veel manieren om metaal te identificeren, maar ik wil je waarschuwen dat dit misschien geen spreekwoordelijke zilveren kogel is, omdat het alleen het oppervlak meet, wat betekent dat gecoate metalen mogelijk niet als hun ware inhoud worden geregistreerd.Dit kan worden overwonnen door het metaal te snijden en zowel de binnenkant als het oppervlak te testen om u te vertellen met welk soort metaal het is gecoat en (als er al iets is).Aangezien de meeste kladjes al een snijrand hebben, klinkt dat helemaal niet erg, maar bedankt voor de heads-up!Met LIBS kan men een diepteprofiel van een monster opbouwen door herhaalde pulsen, zodat het niet nodig is om het monster te snijden.Zou je hiermee vervuiling in het water kunnen detecteren?er is geen enkel analytisch proces dat alle vormen van verontreiniging kan detecteren.ik betwijfel of dit iets nuttigs zou doen in die situatie.contact opnemen met een bevoegd waterkwaliteitslaboratorium.Als ik de laser zou vervangen door een telescoop, kan ik deze dan gebruiken voor stellaire spectroscopie?Kort antwoord, nee.Als gevolg van bundeldivergentie, wanneer het de ster bereikt, zal de intensiteit te laag zijn om het materiaal af te breken.En zelfs als het je lukt, zou de intensiteit van het resulterende spectrum onder je detectiedrempel liggen vanwege de stellaire afstanden en het achtergrondlicht van de sterren als het bestaat.Sterrenspectroscopie is gebaseerd op het feit dat het een zon is, enz., of wordt erdoor verlicht.Tenzij je je instrument naar de ster kunt sturen en het de sterrenatmosfeer kan weerstaan, zal het waarschijnlijk niet werken."Tenzij je je instrument naar de ster kunt sturen en het bestand is tegen de atmosfeer van de sterren, zal het waarschijnlijk niet werken."Ik heb dat soort geld niet, dus ik denk van niet, bedankt.Om nog maar te zwijgen van het feit dat de heen- en terugreistijd in jaren wordt gemeten.Dat is ongelooflijk geweldig.Denk erover na om hier een open source product van te maken.Denk na over het analyseren van je eigen speeksel of bloed om erachter te komen welke dingen er zouden kunnen ontbreken (of te veel), en eet dan gewoon dienovereenkomstig.Naar mijn mening zullen producten als deze binnenkort een markt van miljardenomvang creëren.Hallo, is kwantitatieve analyse van eenvoudige metallurgische monsters redelijk?Thuisijzersmelterijen zouden baat kunnen hebben bij analyse van koolstof en andere elementen in monsters om de geschiktheid voor warmtebehandeling te bepalen.Ik werk nu 9 jaar aan een LIBS-systeem.Begonnen met een Abrams tankafstandszoekerlaser (SSY1) en ben overgestapt op dezelfde laser die hier wordt gebruikt.Mijn eerste spectrometer was een zelfgebouwde spectroscoop.Gebruik al enkele jaren een BW-tech en een Ocean Optics USB2000.Ik heb talloze elementen gekocht om een ​​Atlas of LIBS Elements te bouwen die beschikbaar is op: https://archive.org/details/atlas-of-elements.Ik ben geïnteresseerd in een amateuristisch gesprek met iedereen die geïnteresseerd is in LIBS.Wees vriendelijk en respectvol om de opmerkingensectie uitstekend te maken.(Reactiebeleid)Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen.Lees hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.Door onze website en diensten te gebruiken, gaat u uitdrukkelijk akkoord met het plaatsen van onze prestatie-, functionaliteits- en advertentiecookies.Leer meer