Monochromator/ja
調整可能なモノクロメータ。モノクロメータは、光を取り込んで狭い波長帯域に透過する装置です。機械的なフィルタリング (回折) の形式を使用して、ユーザーは特定の波長 (色) を選択して、出口スリットから出射することができます。モノクロメータは、表面からの反射光や透過光の測定など、さまざまな科学的用途に使用できます。2 つのアセンブリを分岐させることで、1 つを励起波長にして、2 つ目を狙って放射光を分析することができます。
このプロジェクトの基礎は、BpromanとAjrettig が手頃な価格の研究機器を作ることを目的として開発した初期のプロジェクトから派生したものです。設計では固定された CD 全体を使用していたため、波長を集中させるのが難しく、出口スリットは印刷されたシュラウドをスライドさせて手動で設定する必要がありました。この設計では、以前のコンセプトを使用し、回転反射面を追加して波長を出口スリットに向け、最終的に目的の波長に調整できるようにしました。
以前のデザイン: [1]
新しいデザイン:
部品表
- PLA 印刷フィラメント (1 kg) - $14.99 [2]
- 空白CD（任意のCDと交換可能）25枚パック - $7.79 [3]
- ボックスカッターブレード 100 個パック - $9.98 [4]
- M3 8mm ソケットヘッドキャップスクリュー 25個入り - $3.23 [5]
- M3 25mm ソケットヘッドキャップスクリュー 100個入り - $11.79 [6]
- ボールペンスプリング（任意のスプリング）$9.99 100pk - [7]
CADとSTLはこちらからダウンロードできます [8]
必要なツール
- MOST Delta RepRapまたは同様のRepRap 3-Dプリンター
- M3メトリックショートアームアレンレンチ[9]
- 万能ナイフ - [10]
- LED懐中電灯 - [11]
必要なスキルと知識
- モノクロメーター[12]
技術仕様と組み立て手順
部品（全数1個）
- 本文2
- ボディカバー
- ライトスリット左
- ライトスリット右
- ライトリフレクターギア
印刷
- 材質: PLAまたは同等品
- サポート: なし
- 層の高さ: 0.2mm
- プリンター速度: モデルによって異なります。最高の印刷品質を得るために速度を選択してください。
- 印刷温度: 最高の印刷品質を得るために材料の選択に基づいて選択します
- 特定部品の指示:
ギア
- 密度: 100%
- 壁: 4
残りのコンポーネント:
- 密度: 15%
- 壁: 2
推定所要時間 - 7 時間
インストール
所要時間 - 30 分
- 左と右のスリットを取り、3M 8mmネジを使用して各コンポーネントにボックスカッターブレードを取り付けます。下の写真を参照してください。
- 3M 25mm ネジを使用して、右スリット部分の側面にある穴に通します。
- ペンのバネをネジの上に置きます
- ガイドレールを使用して、左右のスリットを固定します。(これはスリットの厚さの調整ネジなので、締めすぎないようにしてください)
- 鋭利な刃物を使ってCDから小さな反射部分を切り取ります
- 反射面を大きいギアのタブに接着します。配置については下の写真を参照してください。
- ギアを本体コンポーネントのそれぞれのシャフトに配置します。これらは回転できる程度に緩んでいる必要があります。プリンターの品質に基づいて、必要に応じてクリーンアップします。
- スリット アセンブリをボディ アセンブリと一緒に配置します。ぴったりとフィットする必要があります。位置合わせについては、以下の図を参照してください。
- 穴を合わせてボディカバーをアセンブリ全体に置きます。
10. M3 25mmネジで固定する
使い方・調整方法
- 開口部に光源（できれば単一の白色 LED 光源）を配置します。
- アセンブリの背面にある小さなギアを動かすことで波長を調整できます。
- スリットの厚さは、スリットアセンブリの側面にある M3 25mm ネジを締めたり緩めたりすることで調整できます。
よくある問題と解決策
CD の粉砕 - CD をサイズに合わせてカットするときは、必ず新しい刃を使用し、まっすぐな刃を使って CD を完全に切り取るまで慎重にカットしてください。
反射面 - 切断する際には、反射面が剥がれたりはがれたりする場合がありますので注意してください。そのような場合は、新しい部分を切断してください。
コスト削減
生産コスト
$0.37 - ギアA + B
$0.22 - ライトスリット左
$0.13 - ライトスリット右
$0.70 - ボディカバー
$0.99 - 本体
$0.31 - 空白のCD
$0.20 - ボックスカッターブレード 2 枚
$0.52 - M3 8mm ネジ
$0.47 - M3 25mm ネジ
$0.20 - ペンスプリング 2個
合計= $4.11
商業的に同等
ニューポート：5000～8000ドル[13]
エドモンド・オプティクス - ミニクロム（特定範囲）：1500ドル[14]
サイエンステック：5000～10000ドル[15]
貯蓄
ミニクロム比較 - 364.96%
スタンダードエディションの比較（$5000） - 1217%
恩恵を受けたインターネットコミュニティ
オープンサイエンスハードウェアのための集会（GOSH） - [16] - 知識の追求と成長をサポートするために、科学ツールの多様な作成者とユーザーの間の障壁を減らすことを目指す運動。
Spiderwort - [17] - いくつかの科学的デザインをリリースし、学校、研究室、ガレージで使用できるオープンソースキットの開発を続けているオープンソースグループ。
Open-Labware - [18] - 自社のガレージで複雑な製品のプロトタイプを作ることを推進する「メーカームーブメント」に基づいた消費者向け3Dプリンターに焦点を当てたコミュニティ。
PhysicsOpenLab - [19] - 人々が自宅で作れる科学機器の設計図を公開する物理学ベースのコミュニティ。
SciencetoyMaker - [20] - 楽しく学べる、子供向けの安価で楽しい科学玩具を作ることに重点を置いています。
参考文献
- モノクロメータ Wiki はこちら: https://en.wikipedia.org/wiki/Monochromator.html
- 島津製作所 - モノクロメータの基礎資料はこちら：https://www.shimadzu.com/an/uv/support/fundamentals/monochromators.html#2
- Castor Classes Youtube.com - モノクロメータービデオが利用可能です: https://www.youtube.com/watch?v=87-omb2tSv8 。