分光器自作メモ をテンプレートにして作成

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#norelated *分光器自作メモ(作成2025/03/11)(最終更新2025/08/16) #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-Raman... CENTER:自作分光器と自作測定プログラム（python）で簡易ラマ... ---- （以下SolExProメモの後半に書いていた部分を分光器利用に絞... *分光器を自作する 　SolExという「自作できる太陽分光望遠鏡」があって、それを... *SolExの分光器部分を汎用分光器として使ってみる 　SolExの分光器は3Dプリンターで印刷できて、入射側コリメー... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-opti... 　そのままでは汎用の分光器としては使いづらいので、まずは... 　ただよくあるNA0.22の光ファイバーを使うとして、コリメー... 　ソーラボに組み込むもう１つの方法は後で出てきますが、M42... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-w-ta... 　SolExは望遠鏡に取り付けて使うことを想定しているため、平... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/neon-2Dimage-... 　光ファイバー入力にしたSolEx Proを少し使ってみました。右... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/neon-SolExPro... 　532 nmレーザーをルビーに照射して生じた蛍光(R1,R2)を見て... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-ruby... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-ruby... 　比較的安く分光器を入手する方法の１つとしてSolExはいいか... **ラマンスペクトルを撮ってみる 　ここまで来ると個人的にはSolExでラマンスペクトルが測定で... -レーザー：ソーラボの532 nm、4.5 mWペンタイプで、ラマン用... -対物レンズ：5倍でマイクロネットで以前購入したもの（ただ... -集光レンズ：f=100 mmのエドモンドのアクロマートレンズ、こ... -カメラ：Player One AstronomyのNeptune-CIIを使ってます。... -フィルター類：レーザー側にはレーザーラインフィルター、ス... 　これらを使って適当に組み上げた光学系を下に示します。実... 　ただラマン散乱は弱いのでちゃんと調整しないと見えません... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-Rama... 　まずはルビーの小片を使って光学系を調整しておきます。今... 　CMOS上では光ファイバーのコアのイメージ（または回折イメ... 　今回はダイヤモンドを測定しました。ダイヤモンドのラマン... 　測定例を下に示します。横軸は校正していなくて、ピクセル... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-diam... 　長時間の測定するとNeptune-CIIでは画面の片方の端が明るく... 　次に（特にラマン強度が強い訳でもない）一般的な試料とし... 　研究用に使えるかはちょっと疑問ですが、ラマンを使った簡... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-Rama... 　その後（2025年7月）、532 nmの100 mWレーザーで使ってみる... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/iron-poor-oli... **SolEx Ver.2を使った分光器 　上記はSolEx Proを使っていたのですが、そちらは本来の太陽... 　SolEx Proは回折格子のアオリ角を調整しやすくする工夫がさ... 　私の目的（実験室での分光）ではレンズを80 mmから100 mmに... 　なお回折格子は6 mm厚のものだと交換可能です。厚さが異な... 　下の写真は光ファイバーからの光を分光する場合のSolEx Ver... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2-fiber... 　以前B&W OEMの中古装置（実質的にラマン分光装置だった）か... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/POA-ruby-spec... **（光ファイバーではなく）直接接続 　その後、3Dプリンターでソーラボの30 mmケージに接続できる... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniRaman-var... 　それを使って上のファイバー光学系の時のラマン光学系をほ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniRaman-who... 　可変スリットのいいところは幅を広げておいて、さらに0次反... 　下は２秒露光のCMOS画面。中央から少し左の明るい２点がオ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-2Dima... 　最初は2D画像をSharpCapかAstroDMx Captureで取得してfits... （以下に書いているように現在はpythonでPlayer One Astronom... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-miniR... 　カメラ側のレンズ筒部分を作り直しました。オリジナルだと... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2_new_c... 　さらにもう1台SolEx Ver.2を印刷しました。今回はコリメー... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2-custe... **Player One Astronomyのカメラ画像を直接スペクトルへ 　これまで2D画像をSharpCapかAstroDMxで取得してfitsファイ... 　Macの場合はreadmeにlibusbをインストールする必要があると... 　私はminicondaでインストールしたpythonを使っています。an... 　SDKにあるpythonコードはPOA_Camera_test.pyとpyPOACamera.... 　これでPlayer One AstronomyのCMOSカメラを繋いで、POA_Cam... 　これをベースにちょっと直してみました。イメージはNumpyの... 　現在はTKinterでGUI化した測定プログラムを作ってます。ス... [[POA-spectrum.pyのデモ動画:https://mkanzaki.sakura.ne.jp... 　上記の簡易ラマン分光装置で自作プログラムを使ってみまし... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-Raman... 　次は水晶を測定したもので、1秒露光で20回積算。どちらもス... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/quartz-Raman-... 　使っていて１つ気付いたのはカラーカメラだと隣合うピクセ... ------- **SolExではないミニ分光器 　ついでにSolExではない自作分光器（最近作った）も紹介しま... 　現在これを温度測定用に使う予定です。BlackFlyもPythonの... 　その後、3Dプリンターでケースを設計して作りました（上下... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/visible-spect... 　波長の校正はHg-Ar校正用ランプを持っているので、それで校... 　その後、Wien式のフィッティングを線形化して計算し、プロ... 　さらにその後、二点の温度を測定したいとの要望があったの... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/temperature-m... 　2025年6月後半に２台目のミニ分光器を作りました（下の写真... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/2nd-minispect... 　２台目で測定したHg-Ar校正光源のスペクトル。25ミクロンの... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/2nd-miniSpect... **ラズパイ5を測定に使う 　上記はMac上でソフトを作ってきましたが、Windowsでも少し... 　sudoで実行しなくてもよい方法を見つけました。SDKにudevと... 　その後、ラズパイ用のTouch Display2を入手しました。Touch... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/RaspPi-spectr... 　天文目的の画像取得ソフトのAstroDMx Captureにはラズパイ... **ラズパイHQカメラを使う #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/RaspPi5-HQcam... 　SunScanではラズパイボードに直接接続するHQカメラが使われ... 　なおHQカメラには赤外フィルターが内蔵されています。近赤... 　最近上記のSolExではない分光器にHQカメラを繋いでみました... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniSpectrome... 　さらにPlayer One AstronomyのCMOSカメラ用に作ったプログ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/HQcamera-HgAr... 　HQカメラで必要なライブラリやアプリなどはラズパイOSに最... $ rpicam-hello $ rpicam-hello -t 0 　次は撮影してjpegで保存するコマンド。 $ rpicam-jpeg --output test.jpg 　次は動画を保存するコマンド。 $ rpicam-vid -t 10s -o test.h264 　他にもいくつかありますし、オプションも色々あります。htt... 　それでpythonから制御する場合は、以下でpicamera2ライブラ... from picamera2 import Picamera2, Preview 　単に撮影して、matplotlibを使って表示するには以下の簡単... import time import matplotlib.pyplot as plt from picamera2 import Picamera2, Preview picam2 = Picamera2() picam2.start_preview(Preview.NULL) capture_config = picam2.create_still_configuration() picam2.configure(capture_config) picam2.start() time.sleep(0.1) img = picam2.capture_array() plt.imshow(img) plt.show() 　次は撮影して、np配列に入れて、それを上下にbinningしてス... import time import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from picamera2 import Picamera2, Preview from libcamera import Transform picam2 = Picamera2() picam2.start_preview(Preview.NULL) controls = {"ExposureTime":100000,"AnalogueGain":300.0} capture_config = picam2.create_still_configuration(contr... picam2.configure(capture_config) picam2.start() time.sleep(0.1) img = picam2.capture_array() # put data into array data = img[:,:,0] # 3D to 2D h = data.shape[0] w = data.shape[1] x = np.arange(w) y = np.sum(data[1450:1550],axis=0) # vertical binning fr... plt.plot(x,y,color="r") plt.show() 　 　ただよく見ると560 nm以下があまり見えてないようです。理... data = 0.299*img[:,:,0] + 0.587*img[:,:,1] + 0.114*img[... とすればいいようです。これはグレースケール変換で一般的に... 　なおPlayer One AstronomyのカメラではImg[:,:,0]で0以外に...

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#norelated *分光器自作メモ(作成2025/03/11)(最終更新2025/08/16) #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-Raman... CENTER:自作分光器と自作測定プログラム（python）で簡易ラマ... ---- （以下SolExProメモの後半に書いていた部分を分光器利用に絞... *分光器を自作する 　SolExという「自作できる太陽分光望遠鏡」があって、それを... *SolExの分光器部分を汎用分光器として使ってみる 　SolExの分光器は3Dプリンターで印刷できて、入射側コリメー... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-opti... 　そのままでは汎用の分光器としては使いづらいので、まずは... 　ただよくあるNA0.22の光ファイバーを使うとして、コリメー... 　ソーラボに組み込むもう１つの方法は後で出てきますが、M42... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-w-ta... 　SolExは望遠鏡に取り付けて使うことを想定しているため、平... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/neon-2Dimage-... 　光ファイバー入力にしたSolEx Proを少し使ってみました。右... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/neon-SolExPro... 　532 nmレーザーをルビーに照射して生じた蛍光(R1,R2)を見て... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-ruby... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-ruby... 　比較的安く分光器を入手する方法の１つとしてSolExはいいか... **ラマンスペクトルを撮ってみる 　ここまで来ると個人的にはSolExでラマンスペクトルが測定で... -レーザー：ソーラボの532 nm、4.5 mWペンタイプで、ラマン用... -対物レンズ：5倍でマイクロネットで以前購入したもの（ただ... -集光レンズ：f=100 mmのエドモンドのアクロマートレンズ、こ... -カメラ：Player One AstronomyのNeptune-CIIを使ってます。... -フィルター類：レーザー側にはレーザーラインフィルター、ス... 　これらを使って適当に組み上げた光学系を下に示します。実... 　ただラマン散乱は弱いのでちゃんと調整しないと見えません... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-Rama... 　まずはルビーの小片を使って光学系を調整しておきます。今... 　CMOS上では光ファイバーのコアのイメージ（または回折イメ... 　今回はダイヤモンドを測定しました。ダイヤモンドのラマン... 　測定例を下に示します。横軸は校正していなくて、ピクセル... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-diam... 　長時間の測定するとNeptune-CIIでは画面の片方の端が明るく... 　次に（特にラマン強度が強い訳でもない）一般的な試料とし... 　研究用に使えるかはちょっと疑問ですが、ラマンを使った簡... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExPro-Rama... 　その後（2025年7月）、532 nmの100 mWレーザーで使ってみる... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/iron-poor-oli... **SolEx Ver.2を使った分光器 　上記はSolEx Proを使っていたのですが、そちらは本来の太陽... 　SolEx Proは回折格子のアオリ角を調整しやすくする工夫がさ... 　私の目的（実験室での分光）ではレンズを80 mmから100 mmに... 　なお回折格子は6 mm厚のものだと交換可能です。厚さが異な... 　下の写真は光ファイバーからの光を分光する場合のSolEx Ver... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2-fiber... 　以前B&W OEMの中古装置（実質的にラマン分光装置だった）か... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/POA-ruby-spec... **（光ファイバーではなく）直接接続 　その後、3Dプリンターでソーラボの30 mmケージに接続できる... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniRaman-var... 　それを使って上のファイバー光学系の時のラマン光学系をほ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniRaman-who... 　可変スリットのいいところは幅を広げておいて、さらに0次反... 　下は２秒露光のCMOS画面。中央から少し左の明るい２点がオ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-2Dima... 　最初は2D画像をSharpCapかAstroDMx Captureで取得してfits... （以下に書いているように現在はpythonでPlayer One Astronom... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-miniR... 　カメラ側のレンズ筒部分を作り直しました。オリジナルだと... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2_new_c... 　さらにもう1台SolEx Ver.2を印刷しました。今回はコリメー... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/SolExV2-custe... **Player One Astronomyのカメラ画像を直接スペクトルへ 　これまで2D画像をSharpCapかAstroDMxで取得してfitsファイ... 　Macの場合はreadmeにlibusbをインストールする必要があると... 　私はminicondaでインストールしたpythonを使っています。an... 　SDKにあるpythonコードはPOA_Camera_test.pyとpyPOACamera.... 　これでPlayer One AstronomyのCMOSカメラを繋いで、POA_Cam... 　これをベースにちょっと直してみました。イメージはNumpyの... 　現在はTKinterでGUI化した測定プログラムを作ってます。ス... [[POA-spectrum.pyのデモ動画:https://mkanzaki.sakura.ne.jp... 　上記の簡易ラマン分光装置で自作プログラムを使ってみまし... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/olivine-Raman... 　次は水晶を測定したもので、1秒露光で20回積算。どちらもス... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/quartz-Raman-... 　使っていて１つ気付いたのはカラーカメラだと隣合うピクセ... ------- **SolExではないミニ分光器 　ついでにSolExではない自作分光器（最近作った）も紹介しま... 　現在これを温度測定用に使う予定です。BlackFlyもPythonの... 　その後、3Dプリンターでケースを設計して作りました（上下... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/visible-spect... 　波長の校正はHg-Ar校正用ランプを持っているので、それで校... 　その後、Wien式のフィッティングを線形化して計算し、プロ... 　さらにその後、二点の温度を測定したいとの要望があったの... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/temperature-m... 　2025年6月後半に２台目のミニ分光器を作りました（下の写真... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/2nd-minispect... 　２台目で測定したHg-Ar校正光源のスペクトル。25ミクロンの... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/2nd-miniSpect... **ラズパイ5を測定に使う 　上記はMac上でソフトを作ってきましたが、Windowsでも少し... 　sudoで実行しなくてもよい方法を見つけました。SDKにudevと... 　その後、ラズパイ用のTouch Display2を入手しました。Touch... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/RaspPi-spectr... 　天文目的の画像取得ソフトのAstroDMx Captureにはラズパイ... **ラズパイHQカメラを使う #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/RaspPi5-HQcam... 　SunScanではラズパイボードに直接接続するHQカメラが使われ... 　なおHQカメラには赤外フィルターが内蔵されています。近赤... 　最近上記のSolExではない分光器にHQカメラを繋いでみました... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/miniSpectrome... 　さらにPlayer One AstronomyのCMOSカメラ用に作ったプログ... #image(https://mkanzaki.sakura.ne.jp/images/HQcamera-HgAr... 　HQカメラで必要なライブラリやアプリなどはラズパイOSに最... $ rpicam-hello $ rpicam-hello -t 0 　次は撮影してjpegで保存するコマンド。 $ rpicam-jpeg --output test.jpg 　次は動画を保存するコマンド。 $ rpicam-vid -t 10s -o test.h264 　他にもいくつかありますし、オプションも色々あります。htt... 　それでpythonから制御する場合は、以下でpicamera2ライブラ... from picamera2 import Picamera2, Preview 　単に撮影して、matplotlibを使って表示するには以下の簡単... import time import matplotlib.pyplot as plt from picamera2 import Picamera2, Preview picam2 = Picamera2() picam2.start_preview(Preview.NULL) capture_config = picam2.create_still_configuration() picam2.configure(capture_config) picam2.start() time.sleep(0.1) img = picam2.capture_array() plt.imshow(img) plt.show() 　次は撮影して、np配列に入れて、それを上下にbinningしてス... import time import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from picamera2 import Picamera2, Preview from libcamera import Transform picam2 = Picamera2() picam2.start_preview(Preview.NULL) controls = {"ExposureTime":100000,"AnalogueGain":300.0} capture_config = picam2.create_still_configuration(contr... picam2.configure(capture_config) picam2.start() time.sleep(0.1) img = picam2.capture_array() # put data into array data = img[:,:,0] # 3D to 2D h = data.shape[0] w = data.shape[1] x = np.arange(w) y = np.sum(data[1450:1550],axis=0) # vertical binning fr... plt.plot(x,y,color="r") plt.show() 　 　ただよく見ると560 nm以下があまり見えてないようです。理... data = 0.299*img[:,:,0] + 0.587*img[:,:,1] + 0.114*img[... とすればいいようです。これはグレースケール変換で一般的に... 　なおPlayer One AstronomyのカメラではImg[:,:,0]で0以外に...

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