Bowen Image-Slicer

Hi Udo,

ich denke, ein wenig genauer darf es werden. Aber das wäre für mich kein Grund davon auszugehen, es ging nicht. Wo ich ein Problem sehe ist bei der die Spaltbreite bestimmenden Planparallelplatte. Die dürfte einmal mindestens die Genauigkeit eines Fangspiegels brauchen und dann die geringe Dicke. Das wäre wohl was für eine Planoptik-Spezialfirma wegen des Schleifens. Die Prismen halte ich für weniger kritisch.

CS

Narvi

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
den Image-Slicer seit 1938 im Einsatz
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Hallo

wir schreiben jetzt Sternzeit 2006[:D]
weis nicht ob dir das hilft aber wenn mann ein rundes Bündel Glasfaser dick genug um das Seeingbeugungsscheibchen aufzunemen in den Focus setzt kommt auf der anderen Seite ein 5/100mm Spalt raus, jedenfalls wenn man die Adern so konfektioniert, witzigerweise entlastet das auch den OAZ[;)]

Gruß Frank

Hi Udo,

Das ist ja wirklich ein schicker Aufbau, den sich Bowen & Walraven da ausgeknobelt haben. Es braucht eine Minute im Hirn bis man die 3D Anordnung der Bauteile aus der Skizze kapiert hat. Und dann noch ein Weilchen bis einem klar wird was der Trick dahinter ist. Ein Lichtstrahl wird in eine planparallele Platte eingekoppelt und huepft mittels Totalreflektion darin hin und her. Niedlich! Dann kommt eine scharfe leicht schraege Kante zum Auskopplungsprisma daher und schnippelt kleine Scheibchen aus dem Strahlenbuendel ab. Die Breite der Scheibchen ist durch den Winkel der Kante des Auskopplungsprismas bestimmt. Der Stapelabstand wird durch die Dicke der planparallelen Platte bestimmt. Das kritischste Teil ist die Verbindung der Kante des Auskopplungsprismas mit der Platte. Der Uebergang von Glas-nach-Glas zu Glas-nach-Luft muss haarscharf erfolgen. Die von Profis fuer so eine Sache bevorzugte Methode ist die Glasflaechen anzusprengen. (Hat nichts mit Dynamit zu tun) Ist die Herstellung molekularer Bindungen zwischen den Glasoberflaechen. Das wird von Praezisionsoptikern regelmaessig gemacht. Man bekommt eine gewisse Uebung darin, wenn man etwa 100 mal so eine Verbindung hergestellt hat. Wichtig ist: Kein Staub und gut aneinander passende Flaechen. Die zu verbindenden Teile werden wahnsinnig gut gereinigt und aufeinander positioniert. Dann wird angefangen an eine Stelle zu druecken, bis die Newtonringe verschwunden sind. Zeichen dafuer, dass der Abstanad kleiner als 1/2L ist. Etwas spaeter verschwindet die sichtbare Grenzflaeche. Diesen Bereich dann durch weiteres Druecken ueber die ganze Flaeche ausdehnen. Am Ende haften die Teile voellig ohne Kleber perfekt aufeinander. (Frage nicht, wie man sie wieder auseinander bekommt!)

Ok, gibt es eine Poor-Man-Solution? Irgendein Kleber macht immer eine Fuge an der Kante. Mikroskopisch betrachtet ein elendes Geschmiere. Vielleicht bekommt man es ja mit einer hauchduenen Schicht Canadabalsam hin. Propier es doch einfach mal aus. Das Einkoppelprisma ist total unkritisch. Das kann man wohl aufkleben.

Man koennte die ge-sliced-te Abbildung des Sternscheibchens doch ueber eine Zwischenabbildung verkleinern. Sagen wir mit einem 10X Mikroskopobjektiv? Dann kann man den Slicer ziemlich grobschlaechtig bauen und das matschige Ergebnis dann schoen verkleinern.

Wo im Strahlengang liegt denn der Slicer? In der Fokalebene? Wie waer's wenn man kraeftig vorvergroessert und hinterher verkleinert?

Insgesamt ein nettes Projekt.

Viel Erfolg dabei!

Gert

Hallo Lichtzerhacker,

als Ansprechpartner zur Aufwand und Kostenabschätzung würde ich Alois Ortner und Raphael Bugiel empfehlen (und ganz bestimmt nicht die beiden im Spektroskopie Forum erwähnten). Beides sind ausgebildete Optiker bzw. Optikermeister, die schon x-mal Planflächen hergestellt und angesprengt haben und sicher wissen, wie genau die Flächen sein müssen. Ich vermute, ähnlich wie Gert schon geschrieben hat. Raphael berteibt eine kleine Firma und könnte eventuell sogar so eine Platte herstellen. Ich hoffe, sie muss nicht 170 my dünn sein, ich kann mit nicht vorstellen, wie man sowas hinkriegen soll.

Hallo Stathis,

danke für den Hinweis auf diese Diskussion!
Also man kann nur einen Teil der Bauteile standardmäßig kaufen. Mindestens das große Prisma muss man aber wegen der schrägen Kante und der nötigen Quatität dieser speziell herstellen. So weit ich das Teil auf die Schnelle verstehe könnte man das kleine Einkoppelprisma auch mit der Platte zusammenkitten, sprich kleben. Die Hypothenusen der Prismen müssen meiner Meinung nach nicht übertrieben genau sein wenn man nur die ptische Wirkung betrachtet. Die Katheten an denen das Licht reflektiert wid sollten schon einigermassen sein um den Strahl nicht unnötig aufzuweiten und somit Licht zu verlieren. Bei dem großen Prisma muss zudem die schräge Seitenfläche poliert sein. Dort seicht aber eine einfache Politur mit der man das Streulicht reduziert und die man braucht um die nötige scharfe Kante zu erzeugen. Die Platte muss gut planparallel sein. Platten mit Dicken von nur wenigen µm stellt man im übrigen auch durch Ansprengen her. (Man poliert eine dicke Scheibe auf der ersten Seite, sprengt diese auf einer Trägerplatte an, schleift runter und poliert auf Enddicke. Dann versuchen die Glas-Folie wieder abzusprengen *g*). Man sagt, zum Ansprengen sollte man besser als einen halben Ring sein, also besserals lambda/4. Das muss aber bis hinaus zum Rand eingehalten werden. Randabfall oder so zählt da mit - und wenns nur der äußere halbe mm ist.
Die scharfe Kante die man braucht stellt man uch mit Ansprengen her. Man sprengt ein zweites Pisma an eine der Fläche an und poliert das als sei es ein Werkstück. So werden auch die hochgenauen Dachkantprismen hergestellt bei denen die Fläche kompromisslos bis ganz aussen ohne Oberflächenabweichung und ohne Aussprünge sein muss.

Die Baugruppe ist nicht gerade einfach, aber auch nicht unlösbar. Ob man das als Hobbyist selber herstellen kann!? Ich glaube nicht, zumindest nicht ohne intensieve Unterstützung von jemandem der die Techniken beherrscht. Dazu ist's dann doch zu schwierig. 10k €, wie befürchtet darfs aber nicht kosten

Viele Grüße,
Raphael

Hallo,

&gt; Wenn noch jemand eine Idee hat?

Bei manchen Spektrografen wird das mit Faser-Bündeln gemacht:

http://www.newport.com/Oriel-R…/378726/1033/catalog.aspx

http://www.fibertech-optica.com/custom/examples/ex04.htm

Gruss
Michael

Hallo!

Wie dick und wie plan sind eigentlich die dünnsten Objektträger-Plättchen aus der Mikroskopie?

Da gibt's doch auch die saumässig dünnen, die vielleicht ein erfahrener Glaswurm zwischen 2 Planflächen noch sauber glätten könnte. Wenn dabei von 50 Plättchen 20 put gehen und 19 nicht brauchbar sind, ist immernoch ein gutes dabei [;)] und die Dinger kosten ja nicht so viel, falls es denn erst im 2. Versuch gelingt oder mehrere Plättchen gebraucht werden...[:D]

Just my 2 cents - von Spektroskopie selber versteh'ich ja nichts...[:D]

Edit: noch dünner als die Objektträger sind die Deckgläser; da gibt's solche (Borsilikatglas!) mit Stärke Null, das ist zwar noch deutlich dicker als 170um, aber auch schon saumässig dünn...

http://www.marienfeld-superior.com/pgr01_d.htm (etwa bis in die Mitte runter scrollen)

Hallo Freunde einzelner Photonen,

es gibt noch eine andere Strategie, um mit wenig Licht zu spekroskopieren: Statt eines Spalts, durch den man alles Licht durchquetschen muss, nimmt man einfach deren viele, d.h.eine Multislit-Anordnung mit einem raffiniert ausgetüftelten Muster. Am Empfänger bekommt man dann eine wilde Überlagerung der einzelnen Spektren, die man aber leicht wieder auseinanderfieseln kann, wenn man es geschickt anstellt. Das geht über eine Hadamard-Transformation. Dafür gibt es auch einen sehr effektiven Algorithmus, der ähnlich wie eine FFT (Fast Fourier Transformation) arbeitet.
Das Verfahren wird vor allem in der Infrarotspektroskopie und auch bei hochenergetischen Spektren angewendet, wo die Aufnahme sonst ewig dauern würde.
Dieses so genannte Multiplexverfahren war wohl früher nicht so gefragt, weil sich hinterher immer eine Riesenrechnerei anschloss [:(!]. Das sollte heute aber kein Problem sein, das erledigen kleine schwarze Kästchen so nebenbei [:)].
Die Mathematik dahinter ist ganz amüsant, muss aber vom Praktiker nicht wirklich voll verstanden werden.
Ob sich das auch für 'normale' Spektroskopie im sichtbaren Bereich eignet, kann ich so spontan nicht sagen. Versuch macht kluch...

Falls jemand einen brauchbaren Artikel darüber im Netz kennt oder findet, immer her damit: Stichworte Multiplex/Multislit-Spektroskopie, Hadamard-Transformation, Silvester-Matrix.
Ich habe leider nur noch irgendwo eine alte schlecht lesbare Papierkopie.

Spektrale Grüße
Karl-Heinz

Hallo Udo,

&gt; das Problem bleibt auch durch den Einsatz der Fasern bestehen.

Mir ist jetzt nicht klar welches Problem bei Fasern bestehen bleibt, und beim Bowen-Walraven-Slicer nicht auftritt.

Gruss
Michael

P.S. Hier ist noch ein Link:
http://www.zeiss.de/c12567bb00…faf32727141256d660048c150

Und noch ein Nachtrag:
Im Prinzip könnte man die beiden Prismen und die planparallele Platte durch zwei Oberflächenspiegel ersetzen. Beide Spiegel müssen jeweils eine scharfe Kante ohne Fase haben. Der Nachteil ist natürlich dass bei der Mehrfach-Reflektion einiges an Licht verloren geht. Aber die Herstellung wäre deutlich einfacher. Und man kann ja Spiegel mit 98% Reflektion nehmen. Angenommen das Scheibchen wird in 5 Streifen zerlegt, dann wäre die Anzahl der Reflektionen und die Intensität:
1. Streifen: 0 100.0%
2. Streifen: 2 96.0%
3. Streifen: 4 92.2%
4. Streifen: 6 88.6%
5. Streifen: 8 85.1%

Gruss
Michael

Also meiner Meinung nach spricht gegen die Fasern:
1) Teilweise sehr starkte Dämpfung, Abhilfe schaffen bedingt Flüssigkeitswellenleiter. Diese sind aber auch sehr teuer und nicht dünn genug
2) Lichtverlust durch Mantel der Faser. Durch die Runde Form und den nötigen Mantel bei Lichtwellenleitern hat man vielleicht 75% Fläche wo effektiv eingekoppelt werden kann.

Gegen Spiegel spricht:
1) Mir ist momentan noch nicht ganz klar, wie da die Einkopplung zu lösen ist
2) Selbst wenn es klappt, die Herstellung der scharfen Spiegelkante ist mindestens so schwierig wie die Herstellung des Prismas
3) Sehr Justieranfällig

Die Idee mit den Prismen ist genial!

Viele Grüße,
Raphael

Hallo Raphael,

&gt; 1) Mir ist momentan noch nicht ganz klar, wie da die Einkopplung zu lösen ist

siehe unten.

&gt;3) Sehr Justieranfällig

eigentlich nicht, weil die beiden Spiegel direkt verklebt werden können, mit einem parallelen Abstandhalter dazwischen. Man braucht nur noch die ganze Anordnung als Ganzes zu justieren.
So zum Beispiel:

Ich hab einfach zwei kleine Oberflächenspiegel zusammengeklebt, mit einem Stück 1.5mm Platine dazwischen als Abstandhalter. Die verspiegelten Seiten nach innen. Der Laserstrahl wird schön in viele Teile zerlegt. Der Laserstrahl trifft zuerst auf den hinteren Spiegel, wobei ein kleiner Streifen über die Kante hinweg geht und den ersten Punkt bildet. Dann wird der Strahl zwischen den beiden Spiegeln hin- und her gespiegelt, und jedesmal wenn er auf den hinteren Spiegel trifft geht ein kleiner Streifen über die Kante hinweg und bildet den nächsten Punkt.
Bei meinem Versuchsaufbau ist die Kante vom hinteren Spiegel gebrochen und daher nicht ganz gerade, so dass die Punkte nicht gleich hell werden.

Gruss
Michael

Hallo Michael,

gut, das mit der Justierung, der Punkt geht an Dich
Mit der Einkopplung hast Du mich noch nicht ganz überzeugt. Ohne es jetzt probiert zu haben vermute ich, dass man den Strahl nur komplett einkoppeln kann wenn der Abstan der Austretenden Strahlen größer ist als der Strahldurchmesser. Man kann glaube ich keine zusammenhängende Lichtlinie erzeugen, oder!?

Den Aufbau mit der Platine finde ich süss

Viele Grüße,
Raphael

Hallo Uli,

&gt; Michael, Ausgangspunkt der Diskussion ist doch, daß das Seeing-Scheibchen zu groß ist. Wenn es aus dem Teleskop kommt, wenn es aus dem LWL kommt. Der Slicer schneidet es doch in Streifen. Ein optisches Verkleinern weitet den Öffnungswikel des Strahls auf (das F/D-Verhältnis, z.B. F/2). Wenn der dann in den Spektrographen gelangt, erzeugt man Streulicht wenn der nur einen F/6 Strahl verdaut. Oder man muß den Kollimator im Durchmesser vergößern und damit das Gitter. Die Gittergrößen sind auch in der professionellen Astronomie begrenzt.

Ich sehe immer noch nicht wieso das gegen LWL sprechen soll. Sowohl der Slicer wie auch ein faseroptischer Kreis-Linie-Wandler ändern das Öffnungsverhältnis nicht. Allerdings geht bei den Fasern Licht verloren, weil der eingangsseitige Füllfaktor nicht 100% sein kann, wie Raphael schon gesagt hat. Die Dämpfungsverluste innerhalb der Faser scheinen mir bei der geringen Baulänge des Wandlers vernachlässigbar zu sein.

&gt; Kann man denn schon erkennen, ob die gesliceten Punkte schmaler werden als der original Laserstrahl es war?

ja. Muss ja auch so sein, denn der Spiegel-Slicer ist optisch völlig äquivalent zu der Version mit Prismen. Man kann grundsätzlich jede Anordnung von Prismen, bei der nur Totalreflektion und keine Refraktion verwendet wird, durch eine äquivalente Anordnung von Spiegeln ersetzen.
Beispiele:
Zenitprisma --&gt; Zenitspiegel
Pentaprisma --&gt; "hohles" Pentaprisma bestehend aus 2 Spiegeln
Dachkantprisma --&gt; Matsumoto-Spiegelsystem http://www.page.sannet.ne.jp/mazmoto/index-e.htm

Gruss
Michael

Hallo Raphael,

&gt; Mit der Einkopplung hast Du mich noch nicht ganz überzeugt. Ohne es jetzt probiert zu haben vermute ich, dass man den Strahl nur komplett einkoppeln kann wenn der Abstan der Austretenden Strahlen größer ist als der Strahldurchmesser. Man kann glaube ich keine zusammenhängende Lichtlinie erzeugen, oder!?

Das ist richtig, aber bei der Prisma-Version muss es auch so sein.

Gruss
Michael

Hallo Michael,

bei der Prismenvariante kannst Du den Abstand der "Lichtschnippsel" durch die Dicke der Platte variieren. Ist die Platte wurzel(2)*Strahldurchmesser dick, dann legst Du genau eines ans andere. Ist sie dicker, steigt der Abstand, ist sie dünner, werden sie überlagert.

*nochmal nachdenk*
stimmt das!? ...
...Ja, sollte schon
ok, abschicken

Grüße, Raphael

Hallo Raphael,

&gt; bei der Prismenvariante kannst Du den Abstand der "Lichtschnippsel" durch die Dicke der Platte variieren.

richtig, und bei der Spiegelvariante zusätzlich auch noch durch Änderung des Winkels.

&gt; Ist die Platte wurzel(2)*Strahldurchmesser dick, dann legst Du genau eines ans andere. Ist sie dicker, steigt der Abstand,

stimmt.

&gt; ist sie dünner, werden sie überlagert.

das kann ich noch nicht nachvollziehen.

Gruss
Michael

Hallo Michael,

hab nicht ganz fertig gedacht, wenn die dünner ist, steht das Einkoppelprisma im Weg und verhindert die Totalrefleion. Man beschneidet dann den Strahl und landet wieder bei den genau aneinandergesetzten Teilen. Kann ich den obigen Beitrag löschen, bevors peinlich wird?
Winkel kann man bei der Platte auch ändern, nur nicht so leicht *g*

Gut. Dann kann man wohl wirklich Spiegel nehmen. Aber dass die Kanten genauso scharf sein müssen wie beim Auskoppelprisma ist wohl so. Was dann fertigungstechnisch weniger Aufwand ist weiß ich nicht. Wenn man sich mit einer nicht ganz exakten Kante zufriedenstellen lässt, kann man die Spiegelversion besser selbst herstellen.

Meine Gratulation

Viele Grüße, Raphael