Spectroscopen
Op deze webpagina ziet u mijn verzameling vroege optische instrumenten die in het chemisch laboratorium worden gebruikt. Deze collectie bestaat uit oude hand spectroscopen.
Deze instrumenten zijn specifiek ontworpen voor het uitvoeren van metingen aan of het doen van experimenten met chemische stoffen of voor gemmologie. De instrumenten dateren uit de late 19e tot de vroege 20eeeuw.
Elders op deze website kunt u mijn uitgebreidere verzameling antieke koperen microscopen zien die dateren uit het einde van de 18e tot het begin van de 20e eeuw. Ik ben altijd geïnteresseerd in het verwerven van nieuwe wetenschappelijke instrumenten voor deze collecties. Ik zal trachten alle vragen te beantwoorden.
spectraalanalyse
Als we licht van een gloeilamp door een prisma schijnen, dan krijgen we een volledige ‘regenboog’ aan kleuren te zien. We noemen dit een continu spectrum (zie de onderstaande afbeelding).
Als we licht van een gloeilamp door waterstof laten schijnen, dan zal het meeste licht hier dwars doorheen schijnen. Alleen licht met specifieke frequenties zal worden geabsorbeerd. Als gevolg worden er in het spectrum van het licht een aantal zwarte lijnen zichtbaar (zie de onderstaande afbeelding). We noemen dit absorptielijnen en het bijbehorende spectrum noemen we een absorptiespectrum
Het geabsorbeerd licht wordt later in willekeurige richting weer worden uitgezonden. Het spectrum van dit licht is hieronder afgebeeld. We noemen dit een emissiespectrum en de lijnen worden spectraallijnen genoemd. Zoals verwacht vinden we in dit spectrum alleen de frequenties licht die geabsorbeerd waren uit de lichtbron.
Elke stof heeft zijn eigen unieke spectrum van spectraallijnen. Als gevolg kunnen we aan de hand van het spectrum achterhalen door welke stoffen licht geschenen is. Deze techniek wordt bijvoorbeeld gebruikt om te achterhalen uit welke stof de zon of de sterren bestaan. In de kern van de zon wordt met behulp van kernfusie een continu spectrum aan licht geproduceerd. Als dit licht zich echter door de zon naar buiten werkt, worden een aantal frequenties geabsorbeerd. Hierdoor ontstaan spectraallijnen in het zonnespectrum. We noemen deze lijnen de Fraunhoferlijnen. Hieronder zien we de meest prominente absorptielijnen in het visuele gedeelte van het spectrum van de zon.
Spectraallijnen periodiek systeem der elementen
Type spectroscoop
In de gemologie maken we gebruik van twee verschillende soorten spectroscopen, elk met zijn eigen kenmerken.
Spectroscoop met diffractierooster
De diffractierooster spectroscoop is gebaseerd op het diffractieprincipe.
Licht komt binnen door een nauwe spleet en wordt vervolgens afgebogen door een dunne film van diffractierooster materiaal. Dit produceert een lineair spectrumbeeld met een algemeen groter zicht op het rode gedeelte dan een prismaspectroscoop.
Deze spectroscopen hebben geen ingebouwde schaal.
Prisma spectroscoop
De prismaspectroscoop is gebaseerd op dispersie. Het licht komt binnen door een smalle spleet (bij sommige modellen kunt u de breedte van de spleet aanpassen) en wordt vervolgens verspreid door een reeks prisma’s. Sommige modellen hebben een bijlage met een ingebouwde schaal.
Deze modellen zijn over het algemeen duurder dan hun neven van het diffractietype.
Omdat prismaspectroscopen zijn gebaseerd op dispersie, is het blauwe gebied van het spectrum meer verspreid en zijn de rode delen meer gecondenseerd dan de diffractieroosters.
Kroon- en Flintlens een woordje uitleg
Dispersie is de afhankelijkheid van de brekingsindex van de golflengte. Aangezien de golflengte zelf afhangt van de voortplantingssnelheid, resulteren verschillende snelheden in verschillende brekingsindices.
Het verschil in snelheid van golven van verschillende frequenties komt bijzonder duidelijk tot uiting in sommige materialen, zoals een prisma, waarin wit zonlicht wordt opgesplitst in zijn spectrale kleuren.
Dit verschijnsel leidt tot de vorming van de regenboog door waterdruppels in de atmosfeer.
Chromatische aberratie
Wanneer licht door een optisch afbeeldingssysteem “ kroon- of dubbelbol- of biconvex lens ” gaat, moeten alle stralen uit één punt in het voorwerp idealiter samenkomen in één punt in de afbeelding. Stralen met verschillende golflengten zullen vanwege de dispersie echter in het algemeen in verschillende afbeeldingspunten gefocusseerd worden. Dit effect is vaak erger aan de randen van het beeld dan op de optische as van het afbeeldingssysteem.
Basis correctie
Ultieme correctie
De chromatische aberratie kun je bij grotere lenzensysteem ultiem corrigeren door een kroonlens te plaatsen tegen een dubbelhol of biconcaaf lens met daarachter nogmaals een vlakkere kroonlens.
Ernst Leitz model W
Carl Zeiss Jena
R & J Beck " London"
Deze handspectroscopen van R & J Beck zijn gebaseerd op de eerdere ” Thorp’s diffractie spectroscope met onmiddellijke aflezing. Ze verschillen enkel in de uitvoering. Het diffractierooster is vervangen door prisma’s.
Gelakte messing handspectroscoop (lengte 10 cm) met verstelwiel en messing schroefdop in de zwart met leer beklede scharnierende kast bekleed met blauw fluweel en paarse zijde (11 cm x 6 cm).
Getekend “R & J. BECK. LTD | Londen”
Beck's diffractie spectroscoop
Deze handspectroscopen van Beck zijn gebaseerd op de eerdere ” Thorp’s diffractie spectroscope met onmiddellijke aflezing.
De grootste is een latere uitvoering.
Zwart gelakte handspectroscoop 20 cm lang gesloten 21,5 wanneer uitgetrokken en iets minder dan 2,5 cm in diameter. Naast het produceren van het spectrum verschijnt de spleet ook als een heldere lijn. Door aan de gekartelde knop aan de zijkant van het instrument te draaien, wordt het spectrum over het gezichtsveld verplaatst terwijl de heldere lijn gefixeerd blijft. Het zit in zijn originele hoes van blauw fluweel en blauwe zijde
De kleinste is een goedkope pocket spectroscope. Zwart gelakte koperen handspectroscoop met diffractierooster. Lengte 50 mm tot 56 mm wanneer uitgetrokken en iets minder dan 10 mm in diameter. Het past in de met leer bedekte koker
Gesigneerd: “BECK | LONDEN “Half 20e eeuw.
Rayner "England"
De discussie over gevulde of synthetische robijnen of gevuld corundum gaat door. Het lijkt erop dat in bepaalde kringen van de handel de belangen van de juweliers prioriteit krijgen omdat ze deze materialen als “robijn” willen verkopen. Het is jammer dat consumenten zijn gelokt om deze stenen in sieraden voor honderden dollars te kopen zonder te beseffen wat ze kochten.
Links is een bijna mint “Gemmological Microscope” gemaakt door Rayner; het werd voor het eerst geïntroduceerd in het Journal of Gemmology, Vol. V, nr. 1, 1955. Ik vraag me af hoeveel van deze eenheden er nog steeds zijn. Een van de afbeeldingen links toont de Rayner Prism Spectroscope met instelbare spleet die met de microscoop kan worden gebruikt.
J.A. Hilger " 192 Tottenham Court Road London W."
Pocket spectroscoop uit Hilger reeks, Londen; 1890, zapon gelakte messing in een messing beschermingscilinder. Directe spectroscoop vervaardigd volgens het Browning-systeem.
Er is een precisieschaal om de golflengte te lezen, met een vergrootglas voor het lezen van de schaal. De spectrometer heeft een instelbare spleet met een micrometerinstelling om de spleetbreedte te regelen.
De Duitser Otto Hilger (1850 – 1903), die aanvankelijk bij Browning (1870 – 1875) had gewerkt, hielp zijn broer Adam Hilger (1839 – 1897) bij het opzetten van een werkplaats in Londen in 1878. Otto Hilger zette dit bedrijf voort na de dood van zijn broer. Het bedrijf Hilger bestaat tot vandaag.
John Browning Ltd " 138 Strand London"
John Browning was misschien het best bekend als de toonaangevende fabrikant van spectroscopen. Zijn spectroscopen werden beschouwd als de hoogste kwaliteit in Engeland. In 1878 bracht hij het handleiding uit: Hoe te werken met de spectroscoop: een handleiding voor praktische manipulatie met spectroscopen van alle soorten, John Browning kreeg een overzicht van het veld van spectroscopie en het boek werd bekend bij spectroscopisten. De eerste editie van 1878 bevatte alleen wit-zwart afbeeldingen, de tweede editie van “How to Work With the Spectroscope“” Hoe te werken met de spectroscoop” bevatte een opvallende kleuren lythografie (foto). Het was van het regenbandspectrum door advocaat en wetenschapper John Rand Capron.De handleiding is heruitgegeven door Cambridge University Press in maart 2011 (ISBN:9780511709470)
De meest verkochte en de meest gekende spectroscoop was de ” Grace’s spectroscope” 63 Strand, London. Penrose heeft later de uitvoering gekopieerd.
Penrose & C° " London & Paris "
Franz Schmidt & Haensch Berlin S
1864
We zijn in Berlijn in de tweede helft van de 19e eeuw. De monteur Franz Schmidt werkt in een kleine werkplaats voor fysieke instrumenten in de Alexandrinenstraße. De monteur en opticien Herrmann Haensch leidt een klein bedrijf in de Adalbertstraße 82 en later in de Karlsstraße 8. Ze waren opgeleid tot monteur bij dezelfde meester-vakman, Wilhelm Langhoff. Met een erfenis van 8000 Thaler ( Daalter of taler: besluiten beiden in april 1864 om hun activiteiten samen voort te zetten en zo de basis te leggen voor een bedrijf dat vandaag de dag met trots terugkijkt op zijn meer dan 160-jarige erfgoed.
1880
Elektrisch gegenereerd licht werd nog niet gebruikt zoals nu, om nog maar te zwijgen van het creëren van een gedefinieerde golflengte-, interferentie- of randfilter. De bunsenbrander op gas bestond echter al. Zuivere elementen zoals natrium, kalium en ook kwik werden verbrand in de bunsenbrander en ze zonden licht uit met specifieke golflengten. Daardoor was het mogelijk om met hoge precisie de zogenaamde standaardgolflengte te produceren. In de vorm van spectrale lichtbronnen, die chemische elementen ze spelen vandaag de dag nog steeds een belangrijke rol, omdat ze zeer stabiel slechts één discrete golflengte uitzenden.
Watson & Sons, Ltd " London"
Spectroscoop "NEDOPTIFA" " Dr. Caroline Bleeker"
Handspectroscoop – Dr. Caroline Emilie Bleeker, “Nedoptifa”
RVS handspectroscoop (lengte 11 cm) met aan de ene kant een verstelbaar oculair en aan de andere kant een verstelbare split. Op het blokje een trommel met daarop de golflengteschaal met een verdeling in intervallen van 20nM, beginnend bij 435 nM tot 750 nM voor de spectroscoop met nummer 3408. De spectroscoop met nummer 63913 daar is de verdeling van de intervallen per 10 nM . Door aan de gekartelde knop aan de zijkant van het instrument te draaien, beweegt de heldere lijn over het gezichtsveld terwijl het spectrum gefixeerd blijft. Inclusief de originele standaard met glazen tafel en spiegel.
Het zit in de originele hoes van blauw fluweel en blauwe zijde.
Gesigneerd “NEDOTIFA” Utrecht | 3408”, Ca. 1950
BLEEKER, Caroline Emilie (geb. Middelburg 17-1-1897 – gest. Zeist 8-11-1985), natuurkundige en onderneemster. Dochter van Johannes Lambertus Bleeker (1849-1938), predikant, en Gerhardina Barta Döhne (1861-1939). Lili Bleeker had een langdurige relatie met Gerardus Johannes Dienus Jacobus Willemse (1902-1980), natuurkundige en ondernemer.
Op 5 juni 1930 startte Bleeker het Physisch Adviesbureau, waarmee ze voorlichting gaf over ontwerp, gebruik en constructie van wetenschappelijke instrumenten. In september van dat jaar begon ze, eveneens in Utrecht, een instrumentenfabriek.
Op advies – en met een financiële bijdrage – van de Groningse hoogleraar en uitvinder Frits Zernike breidde Lili Bleeker het bedrijf in 1937 uit met een afdeling voor de productie van optische apparatuur. Vanaf 1939 zetten Willemse en zij de onderneming voort onder de naam Nederlandse Optiek en Instrumentenfabriek dr. C.E. Bleeker (NEDOPTIFA).
Tijdens de Tweede Wereldoorlog moest het bedrijf veel personeel ontslaan, met als gevolg dat Bleeker ook regelmatig zelf moest bijspringen. Zie krantenartikel ” 21 Januari 1948″. In de fabriek waren Joodse onderduikers verborgen. Na de oorlog pakten Bleeker en Willemse het herstel van het bedrijf voortvarend aan en in november 1949 opende de toenmalig minister van Economische Zaken in Zeist een gloednieuwe fabriek. ‘Tot directeuren (werden) benoemd de heren [sic!] dr. C.E. Bleeker en dr. G.J.D.J. Willemse’, aldus het Algemeen Handelsblad (12-2-1949). Bleeker Optiek was het eerste bedrijf ter wereld dat complete fasecontrastmicroscopen produceerde. Bleeker had voor de ontwikkeling daarvan nauw samengewerkt met Zernike – in 1947 hadden zij samen het octrooi verworven. Toen Zernike in 1953 voor zijn uitvinding de Nobelprijs voor de Natuurkunde ontving, deelde Bleeker mee in de eer.
Blauwdrukken van de onderdelen zakspectroscoop " Dr. Caroline Emilie Bleeker"
Prisma
Spiegelglas
Objectief compl.
Kroonlens
Flintlens
Ooglens
Optisch glas
Objectief compl.
Reflectie prisma
Prisma
Spectroscoop "Hemato-spectroscoop chromatische analysator"
Hematospectroscope analyseur chromatique du Dr. Henocque 1872-1876
Hemato ( student) spectroscoop voor bloedonderzoek
Henocque, Albert William Léon, 1840-1902;
Geboren: 16 mei 1840 – Overleden: 1902
Bedrij(f)(ven)
Anatomische Vereniging van Parijs: lid in 1868 — titulair in 1872 — honorair in 1874, 1868
Biografie
Doctor in de geneeskunde. Extern in de geneeskunde in 1863 — Stagiair in 1865
Proefschrift: Over de wijze van verdeling en beëindiging van zenuwen in gladde spieren (1870) Adjunct-directeur aan de École pratique des Hautes Études
Plaats van praktijk: Parijs (200 rue de Courcelles; 11 avenue Matignon)
Bibliografie
Toepassingen van hematoscopie op klinische en therapeutische toepassingen, 1888.
Over de wijze van distributie en beëindiging van zenuwen in gladde spieren, 1870.
Methode van hematoscopie, apparaat voor de spectroscopische analyse van bloed, 1892.
Biologische spectroscopie, 1895-98.
ENCYCLOPÉDIE SCIENTIFIQUE DES AIDE-MÉMOIRE
· Spectroscopie: DES ORGANES DES TISSUS ET DES HUMEURS
· Spectroscopie: DE L’URINE ET DES PIGMENTS
· Spectroscopie DU SANG (bloedspectroscopie)
A.henocque heeft een drietal spectroscopen laten bouwen. De prisma’s voor deze werden ontworpen door Dr. Philibert Pellin. Samen met André Broca vond hij een type prisma uit met constante afwijking, het Pellin-Broca-prisma.
Ca. 1872-1876
PELLIN François Philibert (1847-1923), ook wel Philippe genoemd
Geboren op 29 juli 1847 in het voormalige 2e arrondissement, zoon van Jean Philibert PELLIN, een 49-jarige eigenaar, en Marie Louise DURAND, 20 jaar oud, getrouwd op 9 juli 1844. Hij heeft een bachelor in wetenschap en techniek van de Ecole Centrale des Arts et Manufacture in Parijs (klas van 1870). Hij is getrouwd met Joséphine Marie Rosa DEYVEAUX-GASSIER.
Hij was stichtend lid van het “Syndicat de l’Optique et des Instruments de Précision” in 1890 (voorloper van de GIFO), was er penningmeester, vervolgens vice-voorzitter en voorzitter.
Philibert Pellin, ingenieur van kunst en nijverheid (Centrale Parijs, Klasse van 1870), ging een partnerschap aan met Jules Duboscq en nam bij zijn dood het hele bedrijf over onder de naam Pellin, gevestigd in Parijs op 21 rue de l’Odéon en vervolgens op 5 avenue d’Orléans. Hij bouwde tal van optische instrumenten voor wetenschap en industrie, vaak gebaseerd op de fysische eigenschappen van licht (spectrum, polarisatie). Samen met André Broca vond hij een type prisma uit met constante afwijking, het Pellin-Broca-prisma.
Philibert Pellin, laureaat van de Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale, stichtend lid van het Franse tentoonstellingscomité, “had een leven van groot werk en wordt herinnerd als een man met diepe bescheidenheid en een groot hart”. In 1898 werd hij bevorderd tot Officier van Openbaar Onderwijs en in 1912 tot Officier in het Legioen van Eer. Hij is ook de houder van talrijke buitenlandse orden.
I Zonnespectrum: Zichtbaar licht spectrum: Zichtbaar licht is een onderdeel van het elektromagnetische spectrum en zit qua golflengte tussen ultraviolette straling en infrarode straling in. De absorptielijnen zijn afkomstig van gassen die tussen zich tussen de lichtbron en de prisma bevinden. Dit laat onder andere ook toe de chemische samenstelling bepaalde gassen van op afstand te bepalen.
II Zuurstof hemoglobine: Hemoglobine is een specifiek ijzerrijk eiwit dat aanwezig is in rode bloedcellen. Hemoglobine transporteert zuurstof uit de longen naar de weefsels van het lichaam en brengt kooldioxide terug van de weefsels naar de longen. Hemoglobine zorgt met andere woorden voor de goede werking van cellen en verwijdert ook alle afvalstoffen uit de cellen.
III Verlaagd hemoglobine: Bij een laag hemoglobinegehalte is sprake van bloedarmoede (anemie) doordat het aantal rode bloedcellen verlaagd is.
IV Carboxyhemoglobine: Hemoglobine is een eiwit in je bloed dat zuurstof bindt en transporteert doorheen je lichaam naar je organen. Koolstofmonoxide (CO) bindt veel sterker aan hemoglobine dan zuurstof. Daardoor ontstaat carboxyhemoglobine. Op die manier neemt CO de plaats in van zuurstof in je bloed. De hemoglobine is dan niet meer in staat om zuurstof te binden en te transporteren. Daardoor ontstaat een zuurstoftekort en sterven weefsels af. De meest kwetsbare organen daarvoor zijn je hart en je hersenen.
Methode voor het schatten van hemoglobine
V Zure hematine: Salhi’s methode:
een van de oudste, waarbij hemoglobine wordt omgezet in een bruinachtige verbinding.
Zure Hematine is een vorm van hematine die wordt geproduceerd wanneer hemoglobine wordt behandeld met een zuur, meestal zoutzuur. Het is nuttig bij de analyse van bloed en hemoglobine.
Salhi’s Methode is een specifieke methode die is ontwikkeld voor het bepalen van de concentratie hemoglobine in het bloed met behulp van zure hematine. Hier is een overzicht van het proces:
Monstervoorbereiding:
- Bloed wordt behandeld met een verdunde zoutzuuroplossing.
Vorming van zure hematine: Het zuur zet hemoglobine om in zure hematine, dat neerslaat. - Spectroscopische meting: De resulterende oplossing wordt vervolgens
- spectrofotometrisch geanalyseerd om de hemoglobineconcentratie te bepalen op basis van de absorptie bij specifieke golflengten.
Deze methode maakt het mogelijk om het hemoglobinegehalte te kwantificeren en is met name nuttig in klinische omgevingen voor het diagnosticeren van verschillende bloedaandoeningen.
VI Alkalische hematine: Alkalische-hematine-methode:
Alkalische hematine is een verbinding die wordt gevormd wanneer hemoglobine wordt behandeld met een sterke alkalische oplossing, vaak natriumhydroxide. Deze reactie resulteert in een donkere, geprecipiteerde vorm van hematine, die in verschillende biochemische toepassingen wordt gebruikt.
Alkalische Hematine Methode verwijst naar een methode die deze verbinding gebruikt voor het analyseren van hemoglobine of bloedmonsters. Het gaat meestal om de volgende stappen:
- Monstervoorbereiding: Bloedmonsters worden behandeld met een sterke alkalische oplossing.
- Vorming van hematine: Hemoglobine wordt omgezet in hematine, dat minder oplosbaar is.
- Spectroscopische analyse: De resulterende hematine wordt spectroscopisch geanalyseerd om verschillende eigenschappen of concentraties te bepalen.
Deze methode is vooral nuttig in laboratoria voor het kwantificeren van hemoglobinespiegels en het diagnosticeren van aandoeningen die verband houden met bloed.
Handspectroscope Dr Pellin 1847-1923
Handspectroscoop – Ph.Pellin
Vernikkelde messing monoprisma handspectroscoop (lengte 92 mm / 115 mm uitgetrokken). Het heeft een verstelbare splitsing en wordt al vele jaren gebruikt voor de identificatie en verificatie van edelstenen door observatie van hun absorptiespectrum. In zijn met blauw leer beklede scharnierende koffer bekleed met blauw fluweel.
Gesigneerd “Ph.Pellin | Paris”, vóór 1880 (na 1880 werd Duböscq of Henocque erbij vermeld).
