Laser-Blues

Betrieb, Bau und Modifikation von Gaslasern.

Moderator: mikesupi

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medusa
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Laser-Blues

Beitrag von medusa » Fr 23 Dez, 2011 9:04 pm

Hi Freaks,

eigentlich nicht Blues, weil das Ding UV macht. Aber die Überschrift "Laser-UVes" liest sich so blöd. Und wer weiß, was sich mit externem Resonator noch so treiben läßt... :mrgreen:
Gut... mein Schatz und ich sind ja Heiden, deshalb feiern wir Jul am 21.12., und ich hab mein "Weihnachts"-Geschenk schon. Dies Jahr ist es ein alter Omnichrome 56 HeCd-Laser (UV, wie schon erwähnt), der von Dr. Burne hier aus dem Forum stammt. Ein Omnichrome 100x-Netzteil gab es dazu.
Der Kopf war laut Aufkleber 1997 mit neuer Röhre ausgestattet und hatte nur 3 Stunden auf dem Zähler. Das Netzteil, laut Dr.Burne aus einer anderen Quelle, war in unbekanntem Zustand (eigentlich nicht mal klar, ob es zum Kopf überhaupt paßt). Kabel gab es keine, ich konnte mir aber welche leihen (kann nicht sagen von wem, sonst kann er sich vor Bettelmails nicht retten, nur soviel: wir kennen ihn alle).

Dann ging es los. 115V-Trafo verdrahtet, angeschlossen - wider Erwarten knallt es nicht im NT, sondern da zündet tatsächlich eine Gasentladung. Allerdings ganz und gar nicht stabil, sondern mit wilden Schwankungen der Spannung und Farbwechseln wie in einer Disco. Verdächtig auch das Glimmen am kathodenseitigen Flansch, da wird doch wohl nicht die Entladung direkt auf Masse springen?!?
Aufschrauben und inspizieren machen mit einem kurzen Testlauf und dem Meßerät klar: Kathode wird nicht geheizt. In der Kapillare liegen dunkle Ablagerungen. Wer immer das Ding zuletzt in Betrieb hatte (unser lieber Forumskollege war es mangels Kabeln ja wohl nicht), hat es wohl auf die harte Tour ausgeschaltet.
Die Fehlersuche stellte klar, daß der Filamentregulator abgeraucht war, weil irgendein eifriger Mensch auf der Suche nach einer Schraube die kühlende Verbindung zum Frontblech gelöst hatte. :evil:
Glücklicherweise hatte ich noch einen Röhrentrafo und meinen Variac sowieso. Externe Versorgung (die Kathode einer Omni 56 nimmt 5.5V, 1.2A zum Heizen) zeigte, daß beide Kathoden noch in Ordnung waren. Ein provisorischer Spannungsteiler stellt sicher, daß die LEDs, die eigentlich auch vom Filamentregulator mitversorgt werden, halbwegs die richtige Spannung bekommen. Als Kühlung mußte erstmal mein guter alter ALC60-Tarzan herhalten, weil am Kopf kein Fan war. Das war, wie sich später herausstellte, massiv Overkill. :roll:
omni56.jpg
Dann hab ich erstmal auf Standby geschaltet, die Kathode extern angeheizt und gesehen, was passiert. Die wilden Spannungsschwankungen ließen nach ein paar Minuten im Standby nach, und die Spannung kam etwa bei 2kV zur Ruhe. Im Verlauf der nächsten halben Stunde begann sie zu steigen, um schließlich gestern Abend bei 2.4kV stehen zu bleiben. Heute fiel sie im Verlauf von drei Stunden wieder langsam ab (das Bild stammt von dieser Sitzung), bis sie bei 2160V stabilisierte. Die Farbe der Entladung wurde dabei richtig schön goldgelb oder Dottergelb (fast wie eine Natriumdampflampe), und spektroskopisch waren nur noch He-Linien ohne jeden Untergrund zu beobachten.
Tja, und dann hab ich's probiert und auf Operation geschaltet. Leider macht der Tarzan so einen Sturm im Laserkopf, daß der Cd-Heizer keine Chance hat, auf die richtige Temperatur zu kommen. Aber für einen schwachen blauen Fluoreszenzpunkt auf weißem Papier knapp oberhalb der Schwelle reichte es heute abend schon. Interessanterweise wird die Fluoreszenz beim Rückschalten auf Standby kurz ziemlich stark, ehe sich das Cd aus der Kapillare verabschiedet. Das paßt gut zu Angaben aus der Literatur, daß bei niedrigem Cd-Partialdruck der Entladungsstrom geringer sein muß (Standby = 80mA, Operation = 100mA).

Erstmal lasert es, auch wenn der provisorische Aufbau mit massivem Flickwerk auf meinem Tisch ziemlich wüst aussieht. Den Kathodenanschluß durch die Lüftungsschlitze nach draußen zu ziehen ist eigentlich ja nicht so die feine Art. Das Omni-100 NT ist ganz hinten offen zu sehen, weil ich mir das Kathodenpotential für den Röhrentrafo von einem der Gleichrichter abnehmen muß. :freak:

Euch allen schöne Feiertage und mindestens genauso spannende Geschenke!

~medusa.
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Re: Laser-Blues

Beitrag von tracky » Sa 24 Dez, 2011 9:10 am

Beiträge von Dir lese ich am Liebsten! Fauchwissen Hoch 10 machen diese einzigartig.
Es könnte hier soooo schön sein, wenn .......
Gruß Sven

Laser? Was ist das? Licht aus super erschwinglichen Restbeständen

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Re: Laser-Blues

Beitrag von kilovolt » Sa 24 Dez, 2011 1:01 pm

Wow, da ist er nun also in seiner ganzen Pracht, der sagenhafte HeCd, den Du ja schon mal in einer PN vorangekündigt hast! Wirklich ein sehr beeindruckendes Weihnachtsgeschenk, wenn man das so sagen darf :mrgreen: Der Aufbau sieht etwas abenteuerlich aus. Alleine die beanspruchte Fläche auf dem Tisch spricht für sich ;-) Ich mag solche fliegenden Aufbauten sehr.

Eine Frage noch: Braucht der Laserkopf überhaupt eine aktive Kühlung? Mir scheinen diese HeCds vom elektrischen Standpunkt her ähnlich wie HeNes, welche ja auch nicht so viel Abwärme erzeugen.

Noch was: Du hast nicht zufällig das Schema des Netzteils irgendwo dazu? Ich wäre sehr interessiert, mal die Schaltung eines HeCd-Netzteils zu sehen.

Danke vielmals für's vorstellen dieses Lasers. Ich werde diesen Thread mit grossem Interesse weiterverfolgen.

Beste Grüsse und schöne Festtage @All
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medusa
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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Sa 24 Dez, 2011 11:32 pm

@tracky:
danke für das Kompliment. Da gibts glatt ne Zugabe. :D

@kilovolt:
hab ich und kriegst Du per PN, morgen oder so. HeCds müssen aktiv gekühlt werden, sie verbraten etwa 200W plus Cd-Heizung. Hauptsächlich muß es aber an der Röhre kühle Stellen geben, an denen sich das Cd niederschlagen kann, ohne Schaden anzurichten.
Technisch finde ich die Röhren ungemein interessant, da sie in der Mitte zwischen HeNe (koaxiale Glasröhre mit internen Spiegeln und He-Buffer) und Ionenlasern (aktives Medium Cd+, geheizte Kathode, Gasreservoir mit Nachfüllvorrichtung) stehen.

Allgemein:
ich hab heute Abend noch mal etwas rumgebastelt. Möglicherweise war der Tarzan doch kein Overkill, sondern es könnte sein, daß ich da einen "Hack" entdeckt habe, um Omni-Röhren im Überdruck wieder zum Lasern zu kriegen.
Mein Tarzan hat ja so einen Aluwinkeladapter, mit dem er normalerweise auf einen ALC 60 aufgesetzt wird. Auf den schmaleren Omni 56 paßt er auch, umso mehr, da es an diesem zwei Öffnungen gibt, die mit Lüftern ausgestattet werden können: eine oben und eine hinten, die nicht benutzte wird mit jeweils einem Blech verschlossen. Die Offnungen sind quadratisch mit Bohrungen für einen 80mm-Lüfter. Da die Öffnung am Tarzan viel größer ist, kann man diesen nur teilweise auf die Öffnung im Kopf setzen, so daß er sozusagen seitlich Luftballast zieht und sich der Durchfluß durch den Laserkopf durch Verschieben relativ gut regeln läßt.
Ich hab auf diese Weise heute erstmal versucht, auf den eigentlich eingestellten Setpoint meiner Röhre bei 1732V zu kommen. Das klappt soweit auch, nicht so sehr stabil, aber die Überraschung war: KEIN Laser an diesem Punkt! Alles klar, die Röhre ist durch die lange Lagerzeit im He-Überdruck. Das ist die übliche Krankheit. Immerhin weiß ich aber jetzt, daß der Cd-Heizungsregler im NT wohl funktioniert.
Weil es ja gestern bei 1950V gelasert hat, habe ich dann durch Verschieben des Tarzan auf dem Kopf den Luftstrom reguliert und damit die Temperatur des Cd-Reservoirs, weil der Heizer im Zweifel ja nun mal keine Chance gegen den Tarzan-Sturm hat. Und siehe da, wenn die Spannung über 1800V steigt, fängt es wieder an zu lasern! Mit ein bißchen Frickeln habe ich so grob bestimmt, daß die maximale Fluoreszenz vom Spot in meiner Röhre im Moment um 1880V kommt. Leistung hab ich noch nicht gemessen.

Das ist natürlich auch keine Dauerlösung, sondern ich werde wohl das Poti für den Setpoint durch eins mit größerem Regelbereich ersetzen und den vorgesehenen 80er Lüfter einbauen. Aber falls jemand noch einen "toten" Omnichrome 56 oder 74 rumliegen hat und auch über einen starken Lüfter verfügt, probiert das einfach mal aus, vielleicht läßt sich auch anderen Röhren so noch ein Lebenszeichen entlocken!

~medusa.
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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Mo 26 Dez, 2011 8:54 pm

Gibt noch ein paar Neuigkeiten.

Ich hab rausgefunden, daß das Poti für VTadj am Kopf schon genug Regelbereich zuläßt, so daß es sich jetzt mit zwei PC-Fans und geändertem Setpoint doch noch etwas leiser lasert.
Interessanterweise brennt das He zur Zeit recht rapide runter. Ich hab jetzt einige Stunden vollen Betrieb hinter mir, und umgerechnet auf Standby dabei anfangs etwa 10V/h Brennspannung verloren. Scheinbar ist die Röhre zwar leicht im Überdruck, aber nicht so stark, daß sich das Runterbrennen des He nicht noch in vernünftiger Zeit machen ließe. Zur Zeit (nach 9 Stunden vollem Betrieb) liegt sie im Standby bei 2090V, im Betrieb lasert sie jetzt zwischen 1780-1920V. Wir bewegen uns also langsam aber sicher auf die Normalität zu.

Leistung hab ich jetzt mal gemessen, relativ ist sie zwar etwas stärker geworden (Solarzelle, hat einen furchtbaren Wirkungsgrad bei UV). Absolut (TEC) liegt sie aber immer noch unter 1mW. Ich arbeite aber dran, wie man so sagt... :freak:

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Re: Laser-Blues

Beitrag von andythemechanic » Di 27 Dez, 2011 4:01 pm

medusa hat geschrieben: Interessanterweise brennt das He zur Zeit recht rapide runter. Ich hab jetzt einige Stunden vollen Betrieb hinter mir, und umgerechnet auf Standby dabei anfangs etwa 10V/h Brennspannung verloren. Scheinbar ist die Röhre zwar leicht im Überdruck, aber nicht so stark, daß sich das Runterbrennen des He nicht noch in vernünftiger Zeit machen ließe.
Hallo Medusa,

ich hatte vor einiger Zeit mal einem Kimmon HeCd Laser in den Fingern und feingetuned. Es ist schon so lange her, das die Erinnerung etwas schwach ist, aber der hatte glaube ich eine aktive Regelung des He Druckes. Um diesen zu regulieren wurde eine Glasmembran zwischen der Röhre und dem He Puffer geheizt, so dass bei zu niedrigem Druck He durchdiffundierte und den Druck erhöhte. Evtl ist das ja hier auch so und du wirst im späteren Betrieb auch so eine Regelung brauchen, da die Röhre sonst schneller im Unterdruck ist als dir lieb ist. Zeitkonstante der HE Regelung war im 8-24 Stunden Bereich, was einem ja so ein bischen ein Gefühl gibt wie schnell das He ausdiffundieren kann.

Grüße
Andreas

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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Do 29 Dez, 2011 4:12 pm

Die Omnichrome HeCd- Laser haben so ein Reservoir auch. Bei meinem hat die Geschwindigkeit, mit der der Druck abnimmt, jetzt aber stark nachgelassen.

Allgemein brennt das He in den Röhren langsam runter, weil das Cd, das sich nach getaner Arbeit in der Nähe der Kathode niederschlägt, dabei He unter sich begräbt. Deshalb wird im laufenden Betrieb immer wieder mal He nachgefüllt.
Das Problem ist lange Lagerung bei HeCds. Omnichrome bzw. Melles Griot behaupten, daß das nichts ausmacht, weil in der Kälte kein He durch die Glasmembran diffundieren kann. Besitzer von HeCds berichten aber immer wieder, daß Probleme mit Überdruck nach langer Lagerung auftreten. Ich fürchte mal, das liegt an dem He, das langsam aus den Cd-Ablagerungen ausdiffundiert (vom Prinzip her ähnlich wie bei Ionenlasern).

Die einzige Möglichkeit ist Runterbrennen. Bei Omnis bedeutet das in leichten Fällen tagelang laufen lassen. In schweren Fällen wird das Cd verbraucht sein, bevor das He genügend runter ist.
Es würde auch funktionieren, den Strom der Entladung runterzuregeln, nur lassen die NTe das meistens nicht zu. Beim Omnichrome 100 NT ist ein Trick, den Laser warmlaufen zu lassen und dann auf Standby zu schalten. Die Laserleistung wird dann kurz stärker bzw. es lasert dann kurz überhaupt mal.

~medusa.
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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Do 29 Dez, 2011 6:08 pm

PS. Noch ein Stimmungsbild (ich hab das Rhodamin von meinen Farbstofflaserversuchen vor gefühlt 100 Jahren wiedergefunden). Das sind jetzt knapp 1mW UV.
omni_beam.jpg
Der Bereich, in dem es lasert, hat sich jetzt etwa auf 1740-1950V vergrößert, der Peak ist auf 1850V runtergewandert. Standby hat sich nicht mehr verändert (2090V).
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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Mo 02 Jan, 2012 4:08 pm

Statt Feuerwerk zum neuen Jahr ein buntes Gaslampenphoto von meinem Omnichrome 56...
omni65_cd_reservoir.jpg
Ich hab in den oberen Fan Port ein Fenster eingesetzt und diesen Schnappschuss vom Anodenende der Röhre im Betrieb genommen. Deutlich zu sehen ist an der Anode die gelbe Helium-Entladung, während jenseits des geheizten Cd-Reservoirs die Entladung durch die Kataphorese weiß ist.
Die Frontfläche des Reservoirs ist leider überbelichtet, mit bloßem Auge sieht man hier drin die Cd-Kristalle an der Wand kleben und darüber ein schwaches blaues Glimmen (oder Widerschein).

Ich brenne immer noch He ab, aber das geht jetzt sehr langsam. Bin schon bei über 100 Stunden...
Euch allen ein frohes Neues,

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Re: Laser-Blues

Beitrag von die-zunge » Mo 02 Jan, 2012 5:41 pm

Hi Medusa

Ist einfach Toll was du zur Zeit immer ins Forum stellst.
Du berreicherst zur Zeit das Forum enorm. :)
Lese deine Beiträge mit großem Interesse, nur weiter so.
Grüßle
Uwe

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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Di 03 Jan, 2012 5:48 pm

Ein Grund dafür ist, daß ich die Infos hier reinstelle, die ich in vergleichbarer Situation im Web suchen würde. Es gibt nichts schlimmeres, als eine interessante Röhre irgendwo aufzugabeln und dann genau NULL Informationen darüber zu finden.
Der andere Grund ist, ein Forum ist nur so gut wie die Beiträge, die darin geschrieben werden. Also laßt uns was dafür tun. :freak:

Jetzt aber Schluß mit OT,

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Re: Laser-Blues

Beitrag von medusa » Do 05 Jan, 2012 7:48 pm

Gibt noch mal einen Nachtrag zum Omnichrome 56 HeCd....

Da das Abrennen des Heliums mir jetzt doch zu lange dauert, hab ich mir anders geholfen. Ich hatte oben ja schon mal erwähnt, daß man allgemein in HeCd-Lasern bei zu hohem Heliumdruck die Stromstärke senken kann und dann auch zu einem Punkt gelangt, an dem es noch (stärker) lasert.
Speziell bei einigen Omni 56s im leichten Überdruck ist zu sehen, daß es beim Schalten von Operate (100mA) auf Standby (82mA &Cd-Heizer aus) kurz stärker loslasert, bevor das Cd aus der Kapillare wegkataphorisiert. Ich hab mich gefragt, ob man das NT "hacken" kann. Man (frau erst recht) kann.

Im Omnichrome 100 Netzteil bestimmt ein Widerstand den Unterschied zwischen dem Strom im Standby- und im Operate-Modus, nämlich R82. Der wird im Operate via Transistor einfach parallel zu den Widerständen geschaltet, die als Referenzwert für den Stromregler des NTs dienen. Ergo bleibt der Strom auch im Operate-Modus auf 82mA, wenn man R82 einfach auslötet.
R82 findet sich mitten auf der großen Hauptplatine, ungefähr da, wo die Kante der kleineren Platine WB2 drüberläuft. Der Wert beträgt nominal 15k, eine Anmerkung im Schaltplan sagt aber, daß der Wert in der Fabrik so ausgesucht wird, daß der Strom dann gerade möglichst genau 100mA beträgt. Bei meinem NT hat er den Wert 18k.

Was ich nun getrieben habe ist folgendes: ich hab auf der Platine an der Stelle von R82 erstmal Kabel eingelötet. R82 findet sich jetzt in Reihe mit einem (logarithmischen!) 100k-Poti an der Frontplatte des Gehäuses. So läßt sich der Strom im Operate-Modus im Bereich 86-99mA regeln. Ein Omni 100 mit Einstellknopf für den Entladungsstrom ist doch mal was cooles... :mrgreen:

Ein bißchen Sorgen hatte ich schon, ob der Schaltwandler im NT solche Spielchen auch einfach so mitmacht, und hab deshalb mein Oszilloskop mal an die Buchsen zur Strommessung im Laserkopf gehängt und vorsichtig ausprobiert, den Strom im Betrieb zu regeln. Der 40kHz-Ripple von der Wandler/Inverterstufe blieb aber völlig unbeeindruckt davon, keine bösartigen Schwingungen zu sehen. Inzwischen läuft die Kiste schon seit mehreren Stunden mit der veränderten Einstellung, ohne daß Probleme aufgetreten sind.

Die Einstellung des Standby-Modus bleibt übrigens unverändert von dem Hack. Und ich hab jetzt rund dreimal mehr Laserleistung als vorher, ohne wochenlang die Büchse laufen zu lassen und sowohl Strom als auch Cadmium für fast nix abzufackeln.

Ist jetzt vielleicht sehr speziell, vielleicht kann es aber einem der wenigen Omni-Besitzer helfen, die verzweifelt nach irgend einer Möglichkeit googlen.

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Re: Laser-Blues

Beitrag von Panamericano » Di 26 Jun, 2012 2:22 pm

Der Laser-Blues sieht ganz schön abenteuerlich aus :) Ich bin mir aber sicher, dass er super funktioniert, nachdem du so viel Zeit und Energie eingesetzt hast :)

Ich wünsche dir (oder deinem Herzblatt) viel Spaß mit dem Gerät und auf das alles so klappt, wie du dir das vorstellst :)

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