Spektrometriä mielis

[janne.]

tätä ei ole vielä vissiin ollut:

https://astrojolo.com/more-than-picture ... ctroscope/

[jaava]

Tulosten keskiarvoistamisesta:
Katsoin LabView:llä tehtyä spektrianalysaattorin esimerkkiohjelmaa. Siinä keskiarvoistaminen voidaan valita seuraavasti:

Averaging mode
Peak hold
RMS averaging
Vector averaging

Weighting mode
Exponential
Linear

Netistä löytyy varmaan selitystä noista ja voipa löytyä valmiita funktioitakin.

Katselin noita ja innostuin etsimään muutakin. Vastaan tuli Savitzky–Golay filtteri, jota käytetään erilaisissa digitaalisen datan silittelyissä ( is a digital filter that can be applied to a set of digital data points for the purpose of smoothing the data, that is, to increase the precision of the data without distorting the signal tendency).
Tuota ihailin Wikipedian sivulla ( https://en.wikipedia.org/wiki/Savitzky% ... lay_filter ), jossa on hieno animaatio suodattimen toiminnasta.

Astronomit ja harrastajat suodattaa ilmakehän väreilyä ottamalla paljon kuvia (olen nähnyt kuvia, joissa on pinottu yli tuhat kuvaa). Samoinhan tehdään Sveisissä CERN:ssä: otetaan miljoonia kuvia, jotta saadaan tapahtumaan tarkkuutta. Harrastajalle tämä konsepti käy hyvin, jos laitteisiin ei sitten tarvi sitoa satoja tuhansia.

Mä kokeilin pistää "mitattujen" spektrien määräksi 100, jolloin mediaanikäyrä näyttää jo tosi siistikulkuiselta.
Tämä mediaani-menetelmä on hyvä, koska se ei oikaise oikeassa signaalissa olevan piikin tai laakson kohdalla ja poistaa "outlierit" ... jos vaan näytteitä on riittävästi. Eikä tuo mediaanin laskenta 100 lukemaa per 1nm (360 - 830nm tuottaa siis 471 mediaania) näytä vielä hidastavan ohjelmaa juurikaan. Tosin mediaanin etsinnässä 1000 lukeman joukosta saattaa jo mennä hetki. Täytyy kokeilla. Luulisi tuhannella jo saavan jakauman niin hyvin esiin, että mediaani on laadukas.

MIttaustulosten suodattaminen on tärkeää, jotta ohjelman saa etsimään datasta sitten piikkejä (peak detection algorithms) ja laaksoja, jotka kertoo valon lähteestä.

[jaava]

tätä ei ole vielä vissiin ollut:

https://astrojolo.com/more-than-picture ... ctroscope/

No ei ole ollut. Kiitos, hieno linkki.
Mä olen yrittänyt löytää näitä harrastajien sivuja, löytämättä kuitenkaan juuri mitään. Mulle tahtoo tulla vaan tutkijoiden papereita haetuista aiheista.

Tässähän joutuu miettimään vielä 3D printterin ostamista ... tosin mun ei pitäs aloittaa mitään uusia projekteja:)
Linkin kaverilla on Creality Ender 3 3D printteri, missä on käyttänyt Impact PLA filament "printtausainetta". Hänen 3D printtaamansa kotelo on hieno ja kasattu laite näyttää vakuuttavalta:


Creality Ender 3 printterin hinta on $ 189.00 USD - ei paha. Näyttää tosin aika pieneltä:
https://www.creality3dofficial.com/prod ... 3d-printer

Laitteen alkuperäisen suunnittelijan sivut :
Lowspec – A 3D printed spectroscope
https://www.meccanismocomplesso.org/en/ ... ctroscope/

[Maffer]

3D-tukostus (typo intended) on loputon suo ;) Kaikenlaista on tullut tehtyä. Kaverin urheilu-Nissaniin putken pätkiäkin sovitteineen moottoritilaan ja ovat jopa kestäneet.

[jaava]

Testasin mediaanisuodatuksen vaikutusta, kun mitattujen spektrien määrää lisätään.
Kuvassa on 5 kappaletta mustan kappaleen spektrejä eri lämpötiloissa (4000K, 4500K, 5000K, 5500K ja 6000K). Kaikissa on normaalijakautunut kohina samoilla parametreillä: keskiarvo 0.0 ja hajonta 300 yksikköä.
Se mikä pokkeaa on mittausten määrä:

• 4000K mitattu 3 spektriä
• 4500K mitattu 11 spektriä
• 5000K mitattu 51 spektriä
• 5500K mitattu 101 spektriä
• 6000K mitattu 1001 spektriä

Lämpötilojen 4000K ja 4500K punainen mediaakäyrä näyttää olevan vielä melkoisen kohinaista. 5000K ja 5500K käyrät saattaisivat jo kelvata, mutta sitten 6000K käyrä on jo erinomainen. Se tuskin poikkeaa paljoakaan algoritmin tuottamasta kohinattomasta.

Joten kohinaisesta (halvat kamerat nyt vaan kohisee) spektristä pitää saada paljon mittauksia, ennen kuin sitä voi jatkokäsitellä.

[jaava]

Oho mitä spektrometrin käsittelyä!

Tuli vastaan YouTube video: "How to Choose the Best Spectrometer"
https://www.youtube.com/watch?v=RmQusLD3nv8
Huom. Video mainostaa yrityksen tuotteita: Stellar Group, Inc. is a privately owned design, engineering, construction and mechanical services firm headquartered in Jacksonville, Florida, and founded in 1985.
https://www.stellarnet.us/

Tässä viisi ensimmäistä vinkkiä:

• Videon alussa (0:58) kaveri näyttää, ettei pudottaminenkaan aiheuta ongelmia; hän pudottaa spektrometrin noin metrin korkeudesta. Hänestä hyvän laitteen ensimmäinen ominaisuus on kestävyys.
  Ilmeisesti nämä nykyiset laitteet saadaan rakennettua ällistyttävän kestäviksi.
• Älä maksa spektrometristä ylihintaa. Moni valmistaja rahastaa erityisominaisuuksista paljon ylimääräistä rahaa.
• Valitse paras optinen rakenne. Jos laitteessa käytetään koveraa "grating" osaa taittamaan valoa, niin valon tarvitsee muuttaa suuntaansa vain kerran ennen osumistaan lineaariselle kuvasensorille. Optisia osia on vain 3: "Slit", "Grating" ja kuvakenno. Tällöin valoa siroaa vähemmän, hajavaloa tulee vähemmän, aberraatiot pienenee ja herkkyys saadaan paremmaksi.
• Valitse laite jossa on kunnollinen kuvakenno jäähdytysmahdollisuudella.

Kuva: Heidän mallinsa jossa tuo kovera grating on ainoa valoa taittava osa.

Näyttää siltä, ettei kuvan kennossa ole elektroniikkaa, jolla se voi kommunikoida. Hmm. Näköjään mukaan taitaa tulla "Standard Interface usb 2.0" (The system includes a high speed plug & play interface using USB-2 connection.). Mutta on mahdollista päivittää myös zAP2 WiFi Upgrade tai SMART-Control Interface Upgrade.
Malli BLK-CXR:n mittausalue on 280-900nm ja slit:llä Slit-25 (25um) on resoluutio 0.85nm.
Taidan nähdä tästä vielä unta:) Pitäsköhän alkaa säästämään:)

Mikähän mahtaa olla heidän halvimman spektrometrin hinta. Suomeen Yhdysvalloista tuotuna.
Hintakin löytyi sivuilta:

BLACK-Comet Concave Grating spectrometer for UV-VIS. NO mirrors, aberration corrected, flat field provides uniform resolution! Choose model C (190-850nm) or CXR (280-900nm). Price includes 16-bit electronics upgrade, slit, UV detector upgrade (UDET), integrated order sorting filters, and USB-2 interface cable.
Hinta: $3,150.00

Halvin näyttäisi olevan $2,900.00.
Kallein minispektrometri oli $29,945.00.

[jaava]

Mulla alkaa sormet syyhyämään yhä kovemmin ryhtyä toteuttamaan spektromeriä tee se itse menetelmällä, kun törmäsin paperiin, jossa perulaiset herrat ovat tehneet hyvältä vaikuttavan laitteen, jonka käyttötarkoituksen kuvaavat: "proposed as a useful meaningful learning tool for undergraduate students".

Scientific & Academic Publishing
Journal of Laboratory Chemical Education 2015
A Homemade Cost Effective Raman Spectrometer with High Performance

MUTUA: Perussa on opittava käyttämään rahaa säästeliäästi ja tämä paperi on osoitus pyrkimyksestä tavoitteeseen myös akateemisessa maailmassa.
Paperi löytyy täältä:
http://article.sapub.org/10.5923.j.jlce ... 04.02.html


Ei tuo vaikuta miltään rakettitekniikalta! Osatkin on kiinnitetty kuumaliimalla.

Muutama lainaus paperista:

Abstract

The characteristics of a low cost, easy to construct, homemade Raman spectrometer are described and its performance presented and discussed. The light sensor of the spectrometer is a consumer grade EOS DSLR camera.
The light is reflected onto a 50 mm by 50 mm reflective holographic grating (1200 grooves/mm).

Cost Effectiveness
Reflective holographic grating, VIS, 50x50mm, 1200 grooves/mm $295

Tuo "holographic grating" vaikuttaa pahuksen halvalta. No laite on ajateltu vain VIS kaistalle (ei infrapunaa, eikä ultraviolettia).

Conclusions

The results presented in this report demonstrate the feasibility of the implementation of a homemade Raman spectrometer that combines many favorable qualities: low cost, ease of construction, calibration, operation, reliability and cost effective good performance.

The Raman spectrometer described in this work is an example of what the authors call “alternative scientific instrumentation”, which denote good performance homemade scientific instrumentation implemented at low cost, because is based on the use of easily available high technology components with a worldwide and massive consumer market. By this reason, alternative scientific instrumentation is proposed as a useful meaningful learning tool for undergraduate students.

[jaava]

Spektriviivojen etsintä mitatusta datasta
Netistä tuli vastaan spektrin piikkien (ja laaksojen) etsintään algoritmi, joka pohjautuu hömölogiaan ... minusta hyvä ... (persistent hömölogy) (sanassa kuuluu olla o kirjaimet, mutta tää foorumi sensuroi jos niitä käyttää:). Ala (hömölogia) on saanut 90-luvulta alkaen paljon huomiota, kaiketi koska erilaisia muotoja ja niissä esiintyviä samankaltaisuuksia pitäisi pystyä käsittelemään hallitummin matemaattisesti ja ohjelmallisesti.
Juttua esimerkiksi täällä: https://www.sthu.org/research/publicati ... /Hub20.pdf

Tein testiohjelman, löysin aidon spektrometrillä mitatun tiedoston (numeerista dataa), ja etsitin mun ohjelmalla spektriviivojen paikkoja:

Testiohjelma löysi 31 "piikkiä" kuvan käyrästä, joista annoin piirtää vain 10 merkittävintä graafille.
Kun käyrässä on kohinaa, niin piikkejähän syntyy!
Ohjelman mielestä merkittävimmat piikit on:

1. 394nm Persistence: 1,797693e+308 (korkein huippu ja persistence on ohjelman double muuttujan max arvo)
2. 721nm Persistence: 1,64 Oikean puolen huippu
3. 400nm Persistence: 0,287 2. korkein huippu
4. 387nm Persistence: 0,236 3. korkein huippu
5. 405nm Persistence: 0,076 4. korkein huippu
6. 391nm Persistence: 0,063 Mahdollisesti kohinaa 3. ja 1. huipun välissä
7. 658nm Persistence: 0,043 Oikean puolen matalampi huippu
8. 729nm Persistence: 0,014 Mahdollisesti kohinaa
9. 724nm Persistence: 0,013 Mahdollisesti kohinaa
10. 732nm Persistence: 0,007 Mahdollisesti kohinaa

Nyt kun sensoridataa saa melkoisen hyvin jo tasoitettua mediaanisuotimella, ilman että tärkeät piikit katoaa, ja piikit löytyy algoritmisesti, niin seuraava ongelma on keksiä tapa, jolla rajoittaa merkittävien piikkien määrää, ennen kuin piikkien kanssa aletaan etsimään tietokannasta yhteensopivuuksia eri alkuaineiden spektriviivojen kanssa.

Tuo (persistent hömölogy) algoritmi on hyvä, koska se myös arvottaa piikit itsepäisyyden (persistent) mukaan. Kun piikit sorttaa järjestykseen, saa itsepintaisimmat heti taulukon alusta. Mutta montako on syytä ottaa alkuaineden piikkitaulukosta hakuun (sequence alignment).

Menin tilaamaan Saksasta hilan (grating)
Jos tekis ensimmäisen spektrometrin askarrellen:)
Ajattelin leikellä pahvista kännykkään kameran eteen ulokkeen, johon saa tuon halvan hilan:). Raon teen partakoneen teristä, joiden terävät reunat käsittelee valoaaltoja siististi.
En sortunut CD-levyn leikkelyyn, enkä puhvista tehtyyn rakoon, mitkä on spektrometria-alalla alarvoisiksi tuomittuja:)
Joltain sivulta löysin pdf kuvan, jonka tulostamalla saa leikkelyä ja liimausta vaille valmiin kännykän optiikkaosan rungon.

Eihän tuollaisella tarkkaa kuvaa saa (jo kameran takia), mutta pääsen kokeilemaan kuitenkin jotain.

[jaava]

Spektriviivojen etsintä mitatusta datasta

Nyt kun sensoridataa saa melkoisen hyvin jo tasoitettua mediaanisuotimella, ilman että tärkeät piikit katoaa, ja piikit löytyy algoritmisesti, niin seuraava ongelma on keksiä tapa, jolla rajoittaa merkittävien piikkien määrää, ennen kuin piikkien kanssa aletaan etsimään tietokannasta yhteensopivuuksia eri alkuaineiden spektriviivojen kanssa.

Tuo (persistent hömölogy) algoritmi on hyvä, koska se myös arvottaa piikit itsepäisyyden (persistent) mukaan. Kun piikit sorttaa järjestykseen, saa itsepintaisimmat heti taulukon alusta. Mutta montako on syytä ottaa alkuaineden piikkitaulukosta hakuun (sequence alignment).

Tämähän ratkesi ihmisen avustuksella: käyttäjä klikkaa niiden piikkien viivoja, jotka haluaa mukaan sormenjälkeen. Ihminen on kovasti hyvä tällaisessa. Sitäpaisti tulee asiantunteva olo voidessaan tehdä valinnan:)

Ohjelman Sequence Alignment rutiini tunnisti noista vihreiksi klikatuista viivoista:

• 643,8nm tunnistui Cadmium CdI spektriviivaksi (643,8470nm)
• 609,9nm tunnistui Xenon XeII spektriviivaksi (609,7590nm)
• 508,6nm tunnistui Cadmium CdI spektriviivaksi (508,5822nm)

Tunnistusrutiini on vielä "yksisorminen", joten mitenkään luotettava se ei ole (luulisin useilla alkuaineilla olevan samoja yhteisiä viivoja).
Kuvan spektri on keinotekoinen, joten siitä ei voi päätellä juuri muuta kuin ohjelman osaavan auttavasti hakea tietokannastaan dataa.

Kiinnostava Startuppi (Julkaistu 8.1.2015)
Tulitikkuaskin kokoinen laite, joka lähettää spektrin älypuhelimelle Bluetooth-yhteyden kautta.

Israelin Tel Avivissa vuodesta 2011 alkaen toiminut Consumer Physics on esitellyt CES-messuilla maailman ensimmäisen taskukokoisen spektrometrin. SCiO kertoo eri aineiden koostumuksen ... kemiallisen koostumuksen näkee älypuhelimen näytöllä saman tien.

https://mobiili.fi/2015/01/08/mullistav ... oisuus-ym/
Artikkelissa on linkki videoon, jossa kehittäjä antaa palaa.
Kirjoittamisen aikaan hinta on ollut 249 dollaria (silloisella euron kurssilla on 211,50 euroa).

Laitetta saa nykyään erilaisina SCIO Mini versioina ja hinnat on kivunneet yli tuhanteen dollariin:
https://www.consumerphysics.com/

[jaava]

Top Shot kauppaa valokuvaajille spektraskooppia, siis laitetta jolla voi katsoa spektriin hajotettua sateenkaarimaista valoa. Hinta vajaa 80 euroa. Onko tuollainen hintansa arvoinen?
Tällainen:

Kuvassa tosin väitetään valon, jonka CRI > 92 olevan hyvää ja sillä olevan täyden ja jatkuvan spektrin. Eihän se nyt ihan noin ole!
Mutta huomaako tuollaisen Rotolight Spectrascope:n kanssa valokuvaamisen kannalta huonon valon?

[jaava]

Ai kauhean kamala. Tuleeko tästä mitään.
Saksasta tuli tänään grating. Tulostin, leikkasin ja liimasin uuden spektrograafin ohje-pdf. Ja otin myös kuvan lampun valosta:

Tulipahan kouriintuntuvasti tuta millaista on yrittää mitata valon spektriä:)

Tulostin spektrograafiohjeen kuvan valkoiselle paperilla ja liimasin alle tuhtia mustaa puolipahvia. Joten laitteen sisus on siten täysin musta.
Kasaaminen meni helposti, mutta siitä eteenpäin ei tahtonut tulla mitään.
Ohjeessa sanotaan että kännykän kameralinssi melkein kiinni gratin-puoleen - no ei mun känny tarkentanut siitä, vaan piti ottaa etäisyyttä. Kun otti etäisyyttä, niin kuvaan tuli ylimääräistä valoa, pektrografin omien vuotojen sekaan. Lisäksi tuo kuva on epäterävä (kännykkä käsivaraisena - en tiedä valotusaikaa), ja myös nuo sateenkaaret on kummallisesti ... en pysty sanomaan mikä niistä on mikäkin. Ehkei tällainen leikkilaite ole mua varten vaan.
Ompas hutera olo - paras mennä nukkumaan!

[jaava]

Nonnii, nyt alkaa tuntua jo siltä, että mies tietää mitä tekee:)
Versio II spektrograafi (pituutta noin 28cm) ja sillä otettu ensimmäinen kuva spektristä. Kun katsoo aivan läheltä grating päästä, näkee keskellä valon tuloreijän ja kummallakin puolella (pahuksen isossa kulmassa) ensimmäisen kertaluvun spektrit.

Makro oli melkein kiinni grating-ikkunassa melkoisessa kulmassa sivulla. Jos gratingin laittaisi jo valmiiksi tarvittavaan kulmaan (1. kertaluvun spektrille), voisi kaiketi makron tarkennuksen tehdä suuremmalla aukolla, kun kuvan voisi ottaa suoraan gratingiä vasten ... oonko mä tässä yhtään oikeassa.

Tein tuohon vain reikä-slitin (ja senkin tuollaiseen mustaa pahviin - parempi olis tehdä alumiinifolioon), kun en ole löytänyt vielä kauppaa, joka myisi vanhanajan partakoneenteriä. Reikä antaa vaan tuollaisen kaposan viivan, kun pidemmällä rako-slitillä saa paksumpaa spektrinauhaa.
Laitteessa on sekä slitin pää, että gratingin pää irrotettavia, ja niitä voi kiertää - pääsen näkemään kuinka pienellä kiertämisellä rako-slitin kanssa kuva vääristyy ja katoaa (kuinka herkkä se on säätää kohdalleen).

Tuo on jo sellainen, josta saa aikaiseksi kunnon käyränkin, kunhan kamera on vaan suorassa itse spektriviivaan nähden.

Mitä opin:
Laitteessa ei saa olla mitään heijastavaa sisällä, eikä minkäänlaista ylimääräistä reikää. Mun kuva olis ollut parempi, jos myös kameran ja laitteen väli olis ollut suojattu hajavalolta.

[jaava]

Näköjään vanhanaikaisia partakoneenteriä spektrometriä varten saa helpoimmin netistä. Tilasin 5 kappaletta, mutta en malttanut olla kokeilematta pahvista rako/slit sydeemiä heti tänään, jotta saan spektrin näkymään nauhamaisena (pistemäinen aukko tekee vain kapean viivan).

Tein mattoveitsellä käyttämästäni mustasta puolipahvista (paksuus n. 0,5mm) raolle puolikkaat ja teippasin 230um etäisyydelle toisistaan. Olisi pitänyt ottaa tuoreemmat terät käyttöön - huomasin kun katsoin ensimmäisen kerran valoa vasten - spektrinauha on kovasti epätasainen. Tämä on niin huonoa tavaraa, ettei siitä saa kovinkaan hyvää käyrää aikaiseksi. Silmämääräisesti rako näyttää kyllä siistiltä.
Mielenkiintoista nähdä mikä vaikutus on partakoneenterästä tehdyllä slit:llä - jos sais rakoakin hieman pienennettyä (100um olis hyvä).
Tämä kuva on otettu oikeanpuoleisesta 1. kertaluvun spektristä (objektiivin ja spektrograafin välisen raon peitin mun mustalla fleese-puserolla) :

• Hetken katsottuani huomasin edellisen viesti kuvassa spektrin olevan toisin päin. Kumpi on nyt väärin, olenko muka tehnyt kuvalle "horizontal flipin". Piti kaivaa uudelleen spektrograafi esiin ja kyllä ne siellä ovat eri päin, 0. kertaluvun (siis raon kuvan) molemmin puolin. Sininen pää on aina lähempänä keskustaa. Olis tuo pitänyt ymmärtää kun on tullut nähtyä viime aikoina usempaan kertaan kaava, joka kertoo valon dispersiosta hilassa.
  Siis: Spektrin suunta kuvassa riippuu siitä, kummalta puolelta sen kuvaat.
• Raon/slitin kiertäminen hilaan/gratingiin nähden ei näytä olevan erityisen tarkka operaatio. 45-asteessa nauha on edelleen melko paksu ja 90-asteessa kuva on sama kuin piste-slitillä - ohut viiva. Kun rako ja hila ovat saman suuntaisia, niin asteen kiertoa tuskin huomaa kuvasta.
• Mutta kameran saaminen tarkalleen samaan suuntaan kuin spektri on erityisen hankalaa. Spektriä ei voi oikaista kuvankäsittelyllä, koska mun numeerisen spektrin tekevä ohjelma lukee suoraan kameran raaka-dataa. Kun ohjelma muuntaa kuvan spekti-käyrän numeroiksi, sotkeentuu vinossa olevan kuvan naapuri-kolumnien arvot keskenään mediaanisuodatuksessa. Joten kameran säätö tarkalleen saman suuntaiseski kuin rako ja gratingin viivat olisi spektrometrissä tärkeää. Ainakin jos hyödynnetään nauhan leveyttä mahdollisimman paljon.

[jaava]

Sain ohjelman, joka muuntaa spektrin kuvan raaka-spektriksi, valmiiksi niiltä osin, että se osaa ainakin mun Canoneiden raw-data tiedostot avata.
Jotta värikuvasta saa spektrin esiin, se pitää muuntaa mustavalkokuvaksi (monokromaattiseksi), jonka jälkeen kuvasta voi halutusta alueesta laskea intensiteetin jokaisen pikselisarakkeen kohdalta ja kirjoittaa numeerisena "raaka-spektritiedostoon" [intensiteetti/vaakapikseli] myöhempää käsittelyä varten.
Tässä tuo välitulos l. harmaakuva:

Ja alkuperäinen:

• Canonit jättää raw-kuvien vasempaan ja ylä-laitaan kuvassa näkyvät harmaat marginaalit. Niiden tarkoitus on kait antaa raw-muuntimelle mustan taso.
• Vasemmanpuoleisessa mustassa alueessa on paljon kohinaa - näkyy mun isossa kuvassa erityisen hyvin.
• Itse spektrin alue (koekuvassa reikä-slitillä saatu viiva-spektri) on melkoisen vaikean näköinen!
• Kuvan väri-pikselit on muodostettu kahdesta rinnakkaisesta senselistä allekkaisilla riveillä. Siis 4 senseliä: R, G0, G1 ja B. Tällä tavoin jokainen pikseli on mitattua dataa (vähentää saatujen pikselien määrää), eikä sisällä normaalin raw-muuntimen arvaamia kavava-arvoja.
• Harmaamuunnos suoraan laskemalla yhteen nuo värikanavat: Gray = R + G0 + G1 + B

Partakoneen terät on matkalla Englannista Suomeen. Tilasin Fruugo:sta, joka antoi toimituksen HisHersHome palveluun Iso-Britanniaan.
Tulossa on: "Gillette Seven o'Clock Sharp Edge partakoneenteriä" - 5 pack. Paketin hinta 3,95€. Saas nähdä meneekö tämä ilman tullimuodollisuuksia.

[temama]

Mulla ei erityistä sanottavaa tähän, paitsi että mielenkiintoinen ketju jota olen kyllä seurannut! Kiitoksia.

[hkoskenv]

Tuo spektri näyttää siltä, että jossain vaiheessa kirkkauden ylimmät bitit menetetään ja luku vuotaa yli (alkaa taas kirkastumaan mustasta). Kokeilitko että se toimii kunnolla normaalisti valotettuun kuvaan?

[jaava]

Tuo spektri näyttää siltä, että jossain vaiheessa kirkkauden ylimmät bitit menetetään ja luku vuotaa yli (alkaa taas kirkastumaan mustasta). Kokeilitko että se toimii kunnolla normaalisti valotettuun kuvaan?

Mulla oli vain tämä yksi kuva spektristä testikäytössä - eikä ne muutkaan olleet juuri mistään kotoisin:) Jännityksellä odotan millaisia kuvia saan pertakoneenterä slitillä.

Valotus on hankala, koska siinä ei juurikaan voi käyttää hyväksi kameran valonmittausta (kirkas spektri-viiva ja koko muu kuva mustaa). Eikä puhkipalamisen ilmaisukaan ole tarkka.
Tuo summa värikanavista lasketaan word-muuttujaan (16 bittiä - sallis 14-bittisiä lukuja kaikkiin kanaviin - 4 * 0x3fff = 0xfffc), joka saattaa ylivuotaa, eikä mulla ole siinä tarkistusta. Histogrammi, joka on koottu raw-datasta kertois hyvin koska ollaan toiminta-alueella. Sillä vois myös tarkistaa voiko harmaamuunnoksen summa ylivuotaa jossain kohtaa.

Myöskin mun käyttämä yksinkertainen summa saattaa vääristää (2 vihreää kanavaa) tilannetta. Kun muunnetaan 3-kanavaista RGB-dataa harmaaksi, löytyy paljon algoritmejä, jotka kaikki yrittää ottaa huomioon ihmisen näköaistin. Mutta jos halutaan poistaa raw-datasta Bayer-matriisin vaikutus, ei eteen ole sattunut mitään huomionarvoista. Eikä se tietysti täysin ole edes mahdollista.

Kun hommaan _oikean_ spektrometrin, niin siinä on varmasti monokromaattinen kenno.

[jaava]

Tänään tuli Briteistä partakoneenterät ja heti tekemään uutta rakoa (slit). Raosta sain 100um leveän, kun näiden uusien terien paksuus on juuri sen verran - raon valmistus on helppoa: terien väliin pystyyn vain toinen terä.

Ei tästä riemu revennyt! Spektrinauha on jotakuinkin samanlainen kuin pahvi-slitillä sain.

Olisko ongelma mun valonlähteessä. Olen kuvannut vajaan metrin päästä työmaavaloa (oliskohan Xenon-höyryä), jonka polttimo on pitkulainen. Lampun polttimontyypiksi sanotaan QT/DE-12, ja maksimitehoksi 150W. Spektrometrin slit on ollut poikittain polttimoon nähden.

Osramin QT/DE-12 tyypistä sanotaan:
- 230V halogen lamp, 120W
- Brilliant colour rendering Ra = 100
- With 2,300 lumens it achieves 324% of the brightness of a 60W incandescent lamp
- Cosy, warm-white light
- € 6,25

[jaava]

Nonnii, ensimmäinen spektrikäyrä saatu omasta spektrometristä!
Slitin raon leveys 100 mikrometriä ja grating 1000 uraa/mm. Kamerana Canon EOS 5DSR.
Kun mä muunnan kuvan monokromaattiseksi, on tilanne tällainen:

Kuvaa on pienenny rajusti, koska alkuperäisessä on yli 4000 pikseliä sivusuunnassa. Tuon isonkin saa ladattua (jotenkin), kokoa on 7,6 megatavua.

Kuvassa hennosti näkyvät kaksi vaakasuoraa ohutta valkoista viivaa on mun asettamat: Niiden väliseltä alueelta lasketaan jokaisesta pikselisarakkeesta mediaani, joka edustaa sen kohdan ("aallonpituuden") intensiteettiä.

Kun valkoisten viivojen välistä lasketut mediaanit tulostetaan käyränä, saadaan tällaista jälkeä:

Kuvan X-akselilla näkyy jokaisen pikselisarakkeen indeksi (tai "aallonpituus") ja Y-akselilla on sarakkeelle laskettu mediaani (intensiteetti).

Aika rajun näköistä käyrää. Luulisin kuitenkin erityisesti vasemman laidan piikkien olevan vain kameran kohinaa.
Tuosta mun työmaavalosta ei tiedä mitä sen polttimo on syönyt. Voisko kiinalainen polttimo tuottaa tuollaista - vai onko mun sydeemeissä vaan vikaa?

PS. 31.3.2020 Vaihdoin kuvat tuoreempiin. Vanhoissa oli muutama ohjelma-bugi.
Mustavalkokuvat on aika rajun näköisiä, koska mun kuvan tulostava rutiini pisti kuvasta löytyvän suurimman senseliarvon maksimi-valkoiseksi. Muutin tuota hieman maltillisemmaksi. Erityisesti kuvassa näkyvä kohina on saanut näyttävän aseman.
Toinen syy rajuuteen on kuvan senseliarvojen pimeys. Raosta tuleva kirkkain piste saa noin 560 arvoja. Liu'ut ei ole oikein tasaisia tämän vuoksi.
Kun huomasin tuon, mun piti ottaa kameralla täysin puhki palanut kuva ja katsoa mitä siitä saa irti senseliarvoiksi. Liikuttiin eri dekadilla (14000).

[jaava]

Laajensin aluetta, josta mediaani lasketaan (nostin ylemmän valkoisen viivan lähelle kuvion yläosia) ja irtosi tällainen spektrikäyrä:

Raw-kuvasta ei ole poistettu mustan tasoa, gamma on lineaarinen eikä tehty valkotasapainon säätöä.
Kohina pieneni ja osa huipuista on säilynyt samoissa aallonpituuksissa. Mutta on noi käyrät eri näköiset!
Mikä ihme aihettaa noi vasemman ja oikean laidan piikit. Kohiseeko mun kameran kenno laidoillaan enemmän:) Ja miksi niiden korkeus on sama, huippu noin 260.

Mun täytyy tutustua aiheeseen: Kuinka saan kuvattua tasaisemman spektrinauhan.

• Lämpökohina ei todennäköisesti tule olemaan ongelma spektreissä, joissa on mahdollisuus ottaa satoja kuvia.
• Kameran vikaantuneet pikselit, pikselien ominaisuuksien vaihtelut ja taustan vakiona pysyvän osan poistamisen voi hoitaa kuten astrokuvaajat tekee.
• Miten lamppua pitää kuvata, mikä on oikea suunta ja mihin kohdistaa. Onko paras kuvata integroivassa kammiossa, josta valo ei säteile suoraan slitiin.
• Onko mun slit likainen ja onko sen terät kolhiintuneet. Pitäiskö partakoneenterien kiiltoa himmentää vaikka mustaamalla kyttilän liekin tekemällä noella. Kuinka paljon vaikuttaa terien sijainti toisiinsa nähden (muu kuin raon leveys).
• Mun gratingissä näkyy tahra, jota en ole viitsinyt yrittää poistaa. Tuo on tyyppiä, jossa valo menee läpi, joten siinä on kait "urat" läpinäkyvän aineen sisällä. Gratingin pinta ei myöskään säily tasaisena, vaan kupruilee.