半導体レーザーを使った(分光用)基準光源の考察 その2

(04/Dec/2005)

とりあえず恒温槽が完成しました。全体は3つに分かれています。スイッチング電源、コントローラ部、チャンバーです。

チャンバーは100円ショップのタッパーを使いました。温度センサーはLM35です。LM35は3端子で5Vを印加すると、真ん中の足から温度に見合った電圧を出力してきます。20度の時は0.2V、30度の時は0.3Vが出力されます。熱伝対のような面倒な換算やアンプは不要です。秋月電子で150円でした。

ヒーターには半田コテ用のセラミックヒーターを使いました。木片に穴を開けて挿してあります。先っちょが高温になるため浮かせてマウントさせる必要がありました。

ベンチレータ用の空気攪拌ファンは手持ちのファンを使いました。12Vファンなのですが清音を思って5Vで駆動しました。

レーザーポインタの先端にAudio用の光ファイバーケーブルを付けてレーザー光を分光器に導きます。ポインターとのカップラーはミッテンゼーハイゲンス接眼レンズを分解してセロテープで付けてあります。光ケーブルはレンズの無い接眼鏡の穴にピッタリ刺さりました。これで着脱も簡単になり普段の日にレーザーポインターを普通にが使えるようになりました。

電源は±15Vと5Vを出力します。チャンバーは100円ショップのタッパーなのですが、この大きさを暖めるのに30V(0.2A)程度の電力が必要でした。たまたま、ゴミ捨て場にスイッチング電源が落ちていましたので拾ってきました。ちゃんと動作しました。±15Vを使ってヒーター用の30Vを作っています。

コントローラには秋月のH8・3664Fを使いました。ワンボードコンピュターです。H8はLM35からの温度を読み取って、30V電源とヒーター間にあるリレーをON/OFFして温度を一定に保ちます。また、常にRS232Cに温度をアスキーで出力するようにしました。これで、PCを接続すればハイパーターミナルで温度が観察できます。

今回、恒温槽のために購入した部品は、タッパー・LM35・木片です。合計550円でした。木片が最も高く300円でした。

これは実際にレーザーポインターの波長を測定した結果です。1ピクセルは約1Åです。すごく寒い日の日中にベランダで実験しました。多少ですが風がありました。何度かの動作確認をしてから記録を始めましたので、すでに温まっています。電源を入れてから5分程度で設定温度に(ほぼ)達するようです。その後、15分程度でレーザーモジュールの温度も安定し始めて、全体で20分程度でレーザーの波長ドリフトが収まり初めています。測定時間を20分と決めてから実験を始めました。したがって、サチレーション手前で測定が終了してしまいました。実際の観測では20分位待って使おうと思ったので、途中で実験を終了しました。次回はサチレーションするまで測定をしてみます。

次回、回路図・プログラムソースなどを公開します。これが実用になるか?まだわかりませんが


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