Janus III - ein PMG Laser Projekt

[VDX]

... in die gleiche Richtung gehen meine Vorschläge mit Speckstein oder Macor -- das läßt sich beides noch recht gut drehen oder CNC-fräsen ... zur Not sogar sägen und schnitzen.

Ansonsten findest du heutzutage nicht mehr so viele zufällig passende Keramik-Isolatoren

Viktor

[Death]

Naja...
Diane möchte viel selber machen, warum also nicht mal einen Abstecher in eine Töpferwerkstatt, die auch Keramik macht

[medusa]

War jetzt nicht so ein Problem. Die Kohle in der PVC-Dose konnte man mit Schleifpapier und einer Spitze (zum Kratzen an den hartnäckigen Stellen) relativ leicht entfernen. Vielleicht ist das einfach eine Art Wartung, die man bei der Funkenstrecke hin und wieder machen muß.
Und ja, die PVC-Dose habe ich selber ausgesägt und mit Tangit geklebt.

Heute gab es dann auch den N2-Laser. Stickstoff hatte ich von gestern noch genug in der Klistierspritze, den habe ich verbraucht.
Bei 16kV tat sich noch nix, also habe ich es mit 18kV versucht.

JanusIII_N2_337nm.jpg

Und zwischen 3 und 4mbar laserte es ganz hübsch. Übrigens nur mit HR, der Output war mit abgedecktem Spiegel kaum noch zu erkennen. Was im Übrigen beweist, daß es sich dabei um stimulierte Emission handelte.

Der Druck ist, wenn man das mit E/p = 266 V/(cm * mbar) gegenrechnet, eigentlich ein bißchen zu hoch, aber es kann natürlich sein, daß der LC-Kreis mit der longitudinalen Bore deutlich weiter überschwingt als mit der transversalen, bevor die Entladung zündet. Das würde auch die langen Funken erklären, die ich bei den ersten Versuchen mit der vollen Kondensatorbestückung gesehen habe.

Was auch immer, es lasert. Und sehr cool.

[VDX]

... jeppp, super-cool das Thema!

Bei Michels "Abstecher in eine Töpferwerkstatt" ist mir noch eine gute Quelle für "Isolatoren" eingefallen -- es gibt von ganz kleinen Tontöpfen bis riesengroße - evtl. paßt da was von den Abmessungen her? ... das Loch läßt sich leicht auf Maß aufbohren oder schleifen

Viktor

[Death]

Ja, sehr cool

Und wenn Viktors Mini-Blumentöpfe doch nicht funktionieren, setzt man halt ein Blümlein rein

[VDX]

... solltest du das mit den kleinen Tontöpfen probieren wollen - die können intern "feucht" sein -- um die Isolationswirkung zu erhöhen, am Besten im Backofen bei 200°C eine Stunde ausbacken und direkt nach dem Abkühlen mit Wasserglas einpinseln, damit keine Feuchtigkeit mehr reindiffundieren kann ... solltest du bei einem nicht glasierten Keramik-Isolator sowieso machen, weil da auch mit wechselnder Luftfeuchtigkeit die Isolationswirkung stärker schwanken kann

Viktor

[medusa]

Sagt mal, was wollt ihr mit den Töpferkursen? Ich hab doch eine PVC-Dose, die mit etwas Pflege funktioniert.
Und was die Blümlein angeht, hatte ich früher. Bei höherer Energiespeicherung werden die aber sehr ausladend. Da ist ein LC-Inverter deutlich platzsparender.

BTT:
Heute wollte ich mal He-N2 testen, das hat aber gar nicht geklappt. Da muß ich wohl die Mischung vermurkst haben. Der Blindtest mit Luft zeigte nämlich, daß die sehr gut laserte. Sogar mit nur 16kV, allerdings bei höherem Druck als ich zuerst gemessen hatte. Das wird später beim Vorjustieren der Resonatorspiegel helfen, das ist nämlich deutlich leichter, wenn in der Bore was leuchtet.

Allerdings habe ich im Keller bei meinen Laborsachen auch noch eine Flasche Neon gefunden. War auch noch ein Rest drin, also habe ich mir was abgefüllt. Nach einigem Rumprobieren laserte die 614nm-Linie von Neon schön in Orange. Nicht stark, aber immerhin.

JanusIII_Ne_614nm_spot.jpg

JanusIII_Neon.jpg

Der Spot war leider gegen die Lampe zu schwach, deswegen habe ich das Target nochmal extra aufgenommen. Der 614er Laserübergang in Neon ist nach dem 337er von N2 am leichtesten zu bekommen. Kommt bei mir bei 18kV bei 0.7mbar. Ich klappere so nach und nach die alten Bekannten ab.

Daß die beiden Entladungen in der Bore unterschiedliche Farben haben, ist mir auch erst auf dem Bild aufgefallen. Das deutet darauf hin, daß bei 0.7mbar der Druckabfall über der Bore schon deutlich ist. Auf der HR-Seite kam auch nix raus, HR abdecken hatte keinen Effekt. Ich würde sagen, da hat nur die eine Seite der Bore gelasert.
Ich muß dringend noch einen feiner justierbaren Einlaßhahn haben, sonst ist bei diesen Drücken schon das Limit erreicht.

[Death]

Beeindruckend

Und dann noch ein Biplasmacolorcreator

[VDX]

... zum "Töpferkurs" - bei einem Isolator aus Kunststoff bleiben nach einer Entladung leitfähige karbonisierte Brennspuren zurück ... bei Keramik ohne Kohlenstoff-Anteil keine - also sollte das eine längere "wartungsfreie" Zeit überstehen können ...

Viktor

[medusa]

Die Kohle in den Kanälen ist ziemlich deutlich zu sehen und läßt sich auch leicht auskratzen. PVC hat den enormen Vorteil, daß es sich mit normalen Werkzeugen leicht bearbeiten läßt und mit Tangit auch ein wirklich guter Schweißkleber zur Verfügung steht.
Einen Tonbrennofen habe ich nicht mal so eben hier rumstehen.

BTT:
Ein beliebter Trick aus der alten Zeit ist ja, wenn man mit dem Druck nicht runter kann, geht man mit der Spannung halt hoch. Wegen E/p lasert es dann auch bei höherem Druck.

JanusIII_Ne_614_2.jpg

JanusIII_Ne_614_3.jpg

Die beiden Bilderchen habe ich bei 22,5kV und um 1mbar Neon gemacht, diesmal machte sich das Abdecken des HR auch deutlich bemerkbar.
Der Rest vom Neon ist dabei draufgegangen, daß ich nach der grünen Neon-Linie 540nm gesucht habe. Allerdings ist das überhaupt nicht einfach und hat auch nicht funktioniert. Der Grund ist mein Pirani. Helium und Neon gehören zu den Gasen, die deutlich besser leiten als Luft. Helium zum Beispiel erreicht schon bei 6mbar die gleiche Wärmeleitfähigkeit wie bei Atmosphärendruck, das Pirani ist also in dem Moment schachmatt. Das war wahrscheinlich der Grund, warum die He-N2 Mischung nicht funktioniert hat. Ich hab an der vollkommen falschen Stelle gesucht. Bild ging leider nicht, weil es in der Kamera trotz aller Tricks vollkommen überbelichtet war.

JanusIII_OC.png

Zum Abschluß habe ich mal den OC montiert und ausprobiert, ob sich eine schwache Entladung in Luft mit wenig N2-Laser zum Justieren der Spiegel eignet. Das ist erstaunlich leicht gegangen, ich hab ihn bei 16kV mit 2Hz pulsen lassen und fast so wie immer an den Spiegelschrauben gedreht. N2 Laser mit Resonator ist interessant, man erahnt verschiedene Ringe von immer besserer Parallelität im Spot. Ich tippe mal auf maximal 4 Durchläufe.
Würd' mich ja jetzt mal jucken, Argon reinzufüllen....

[Death]

Wahnsinn

[Hatschi]

Ich hätte ein Argonfläschen rumstehen...

[medusa]

Nett von Dir. Ich hab natürlich auch Argon zuhause, sowohl als Schutzgas als auch sehr reines.

Zum Thema...
Heute habe ich das mit dem Spiegeljustieren weiter getrieben. Man bekommt es tatsächlich hin, daß ein N2 Laser mit Resonator einen (fast) sauberen parallelen Strahl hinzaubert. Man sieht einen groben Spot mit Ringmustern drin, und beim Drehen an den Spiegelschrauben erscheint plötzlich ein kleiner, sehr heller Spot mittendrin.

JanusIII_N2_tuned_Resonator_2m.jpg

Das ist der Spot in 2m Entfernung vom OC. Der kleine helle Teil hat über den Daumen etwa den gleichen Durchmesser wie die Bore. Genau messen ohne die Finger in den Strahl zu bekommen ist zugegeben etwas schwierig.

Natürlich habe ich auch mal eine Spritze mit Argon gefüllt und ausprobiert, nachdem ich den Resonator halbwegs ausgerichtet hatte. Hab im Bereich 2mbar bis 0.4mbar gesucht, leider ohne Ergebnis. Desgleichen mit Luft (wg. Sauerstoff) im Bereich 2mbar bis 0.3mbar, leider auch ohne Ergebnis.
Was allerdings die ganze Zeit im Widerschein des Borelights auf dem Schirm zu sehen war, war eine Spur Orange von Neon. Da muß wohl noch ein Rest in der Spritze oder in der Röhre gewesen sein.

Weiter runter komme ich im Moment nicht, weil sich das Netzteil abschaltet. Ich vermute mal, daß da wieder parasitäre Ströme über die Erdung abfließen und das NT deshalb trennt. Ist ja auch gut so.
Allerdings muß ich mich dann mal ernsthaft mit einer superrobusten Erdung der ganzen Apparatur befassen.

[Death]

Ich glaub, bald muss ein Youtube Laser-Live-Kanal her... inkl. fluchen und Hochspannungsknistern

[medusa]

Ja, das könnte euch so gefallen... ich bin aber nicht so die Selbstdarstellerin. Schimpfen kann ich aber gut, wenn was nicht klappt.

Topic:
Ich hab noch ein bißchen gelesen über die Laser in den 1960ern. Immer wieder schön ist "Ion Lasers -The Early Years" von William Bridges (einer der Entdecker des Argonlasers) [1].
Die Entdeckung des Ar+ Lasers war mehr oder weniger ein Versehen. Bridges erzählt, daß gerade der Quecksilberlaser entdeckt worden war (der erste Ionenlaser überhaupt), und daß sie den in ihrem Labor nachgebaut haben. War ein Pulslaser, gar nicht so unähnlich dem, was ich auch so baue, und laserte wohl auch schön in Rot und Hellgrün. Quecksilber wird wegen des geringen Dampfdruckes mit Helium gepuffert, weil sonst überhaupt keine Entladung stattfindet. Die Bäckerburschen haben gerätselt, ob das Helium irgend eine Rolle spielt, und haben es in ihrem Laser nacheinander durch Neon und Argon ersetzt. Das Quecksilber laserte trotzdem.
Irgendwann haben sie das Argon wieder abgepumpt und wieder Helium eingefüllt. Und siehe da, beim nächsten Einschalten laserte irgendetwas schön blau zusammen mit dem Quecksilber. Schließlich kamen sie darauf, daß das wohl ein Rest Argon sein müsse.
Tatsache ist, der der erste Argonlaser bei 488nm überhaupt war eine Verunreinigung in einem Quecksilberlaser.
Flugs hat die ganze Bande den gleichen Laser noch mal komplett neu gebaut, nur ohne Quecksilber. Und Helium und ein bißchen Argon dazu eingefüllt. Sie bekamen sofort die 5 Argonlinien, die wir von unseren Lasern auch als die üblichen Verdächtigen kennen.
Der erste dezidierte reine Argonlaser war eigentlich also ein HeAr Laser.

Ein weiterer Trick aus der alten Zeit ist also: wenn Du mit dem Druck nicht weiter runter kannst, verdünne das Lasergas mit Helium. Denn beim E/p ist es der Partialdruck des Lasergases, der zählt. Ich werde mir mal HeAr 10:1 anmischen in der Spritze.
HeO2 wäre auch eine gute Gelegenheit, reinen Sauerstoff zu verwenden, ohne daß man eine Explosion der Vakuumpumpe riskiert.

Gebt mir mal das Wochenende zum Pusseln.


Ref.:
[1] Willam B. Bridges:
Ion Lasers - The Early Years
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 6(2000) p. 885

[VDX]

... ich kann mich aus den '70-ern noch an ein "Eigenbau-Laser"-Projekt aus einem der Wissenschafts-Magazine erinnern (könnte "Spektrum der Wissenschaft" gewesen sein) -- da haben sie detailliert mit Maß-Skizzen beschrieben, wie man sich beim Glaser seines Vertrauens aus diversen Glasröhren einen Quecksilberdampf-Laser aufbaut - Hauptrohr mit einer kleinen seitlichen "Tasche" für einen Tropfen Quecksilber und an den Enden zwei schräge Scheibchen als Brewster-Polarisationsfilter, zwei seitliche Rohre für die beiden Elektroden (eins mit Absaug-Stutzen) ... auf ein Alu- oder Eisen-Profil mit den Endspiegeln drauf gesetzt ... die Spiegel mit dem "Kerzentrick" ausgerichtet ... Vakuum-Pumpe angeschmissen ... 15kV an die Elektroden ... Feuerzeug kurz unter die "Quecksilber-Tasche" gehalten -- und los gehts!!

Ja, damals war wohl noch mehr "hemdsärmeliges" Basteln angesagt

Viktor

[medusa]

Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe Dezember 1980. Die Kopie von dem Artikel habe ich noch.
Nebenbei bemerkt hat die gezeigte Form der Spiegelträger damals bleibende Spuren bei mir hinterlassen....

SdW_HeHg.png

[VDX]

... war ja wieder mal klar, daß du den Artikel aufgehoben hast!

Ich hatte mich damals eher mit Digital-Elektronik und Programmierung beschäftigt -- am eindrucksvollsten fand ich seinerzeit die Artikel (mit Praxis-Teilen/Beispielen) zu Neuronalen Netzen und ersten praktischen Anwendungen - hatte mir selber auch ein paar Programme zur schnellen Bestimmung von kürzesten TSP-Netzen (=Trading Salesman Problem) zum Optimieren der Pfade zwischen Bohrungen auf der Platine geschrieben ... oder auch später für mein Diplom - schnelle Berechnung und Simulation von Äquipotential-Feldern mit "Massiv parallelen Netzwerken" ... hab' ein paar Sachen dazu mit/für Transputer-Netze in meiner Diplom-Arbeit vorgestellt

Viktor

[medusa]

Die schlechte Nachricht zuerst: es hat nicht funktioniert. Ich hab verschiedene Mischungen He:Ar bei allen möglichen Drücken gemessen, tat sich nix.
Also hab ich noch mal in der Literatur gegraben und wenigstens den E/p Wert für gepulste Argonlaser gefunden: sollte um 1000 V/(cm * Torr) sein. Da war ich verschiedentlich, lasert nix.
Was andere Bastelfreaks sich so gebaut haben, unterscheidet sich in punkto Borelänge, Spannung, gespeicherte Energie im Prinzip nicht so sehr von dem, was ich hier habe. Allerdings verwenden die durchweg engere Bores, wodurch das Entladungsvolumen kleiner wird. Die Energiedichte ist folglich bei mir auch deutlich kleiner als 1 J/cm³, bei allen anderen liegt sie (z.T. deutlich) drüber.

Was ein anderer Grund sein könnte, ist der Resonator. Ich bin mir nicht sicher, ob ich den wirklich mit Hilfe des N2-Lasers gut ausgerichtet habe. Allerdings ist eine hemikonfolkale Anordnung bei einer weiten Bore halbwegs deppensicher. In das weite Entladungsvolumen paßt immer halbwegs eine mögliche Resonatorachse, wenn die Spiegel nicht vollkommen vermurkst sind.
Im Übrigen wäre Justieren mit Borelight ja auch noch drin - das hab ich bei kommerziellen Argons schließlich ziemlich oft gemacht.

Lange Rede, kurzer Sinn: ich muß jetzt erstmal wieder Basteln. Muß die Entladungsstrecken (iD 7mm) gegen welche mit iD 4mm wechseln, damit würde ich auf knapp 2 J/cm³ kommen.

[Death]

Wir drücken die Daumen

[VDX]

... interessante Koinzidenz - Bild von einem HeNe-Eigenabu-Laser von 1963!!

(Von hier - https://photonlexicon.com/forums/showth ... er-Builder )

Malemazian Homebuilt.jpeg

Viktor

[medusa]

Interessantes Bild. Bridges nennt sowas die "A boy and his laser" - Bilder. Ich muß glaub ich mal ein "A girl and her laser" Bild dagegensetzen.

Kurze Meldung an euch: die Quarzrohre sind da und auch schon auf die richtige Länge gebrochen. Desgleichen die Endrohre mit den DN16 Flanschen. Es geht bald weiter.

[Death]

Juhu

[medusa]

Quarz/Glasrohre und die Elektroden sind soweit, leider fehlt das Distanzrohr dazwischen noch.

neue_bore_teile.png

Ich hab inzwischen auch alle meine schönen Ionenlaserspiegel gemessen und leider feststellen müssen, daß die meisten davon plan sind. Das ist nicht so gut, weil ich dann einen breitbandig verspiegelten HR mit Radius ~1.5m brauche.
Sowas ist fast nicht zu bekommen. Die einzige Möglichkeit sind Teleskopspiegel, die es allerdings nur bis runter zu einem Durchmesser von 50mm gibt. Büschen groß.

Einer von euch hat nicht zufällig noch einen passenden breitbandigen HR herumliegen und will ihn loswerden?

[VDX]

Hi Diane,

... nein, von meinem Refraktor wollte ich mich noch nicht trennen

Du könntest aber mal bei ebay oder amazon nach alten Refraktoren schauen - meiner dürfte etwas über 1m (glaube 1.2m) Radius haben

Viktor

[Death]

Wenn ich wüsste, wie so einer ausschaut, konnte ich mal guggen hier, hab ja schon so einiges zerlegt.

Und da ich ja in sowas bekennender messi bin

[VDX]

Hi Michael,

... schaust du mal hier - https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R4 ... w=refrktor

Die heutigen sind meist kürzer und ggf. nochmal "gefaltet" -- meins ist ein viel längerer dickerer Tubus und nur ein größerer Spigel am hinteren Ende und der kleinere Auskoppel-Spiegel vorne, im Licht-Eintritt zum seitlichen Okular ...

*** EDIT *** - so schaut meiner aus - der Tubus ist 860mm lang ... der Radius also eher nur 1m bzw. noch etwas weniger:

Spiegelteleskop.png

Viktor

[Death]

Das schnall ich jetzt nicht oder hab ich die Frage von Diane nicht verstanden...


Wird jetzt ein flacher Spiegel gesucht oder ein Teleskopspiegel Breitbandigerweise

[VDX]

... sie hätte gerne einen "Hohlspiegel" mit bis um 1.5m Radius ... in meinem Refraktor ist einer mit knapp 1m Radius drin ...

[VDX]

Hi Diane,

... da fällt mir gerade noch was ein - welche Qualität sollte der Spiegel haben?

Ich erinnere mich an "Solar-Öfen" mit einem Hohlspiegel, allerdings typisch um 50cm Radius ... kleine, Oberflächenbeschichtete Hohlspiegel hatte ich mal in einem Optik-Experimentierkasten drin ... ansonsten evtl. ein Stück aus einer Satellitenschüssel herausschneiden und verspiegeln?

Viktor

[medusa]

Hi Leute,

ist ja lieb von euch. Tatsächlich wäre ein 114mm Spiegel für ein Newton die beste Lösung, die gibt es (aus China) neu schon für ziemlich wenig Geld. Optik können sie gute machen in China, bei Gerätschaften ist meistens eher die klapperige Halterung das Problem.
Der Unterschied zwischen Parabol- und Kugelspiegel wird auf der kleinen Fläche, die man braucht, auch eher keine Rolle spielen.
Allerdings ist die Brennweite des Spiegels nicht gleich dem Radius, sondern die Hälfte davon. Eure Spiegelchen haben also eher so um die 1.7m Radius.
Aber ehe ich euch gebrauchte Spiegel aus alten Lieblingen abschwatze (auch Spiegel werden mit den Jahren nicht besser, sondern lassen nach) nehme ich lieber den 50mm Spiegel, der hat auch eine Protected Alu Beschichtung und ist auch für ein paar Euro mehr mit Enhanced Alu verfügbar (lohnt sich das?).

Teleskop habe ich, nebenbei, auch eins, allerdings ein 127er Maksutov. Knackscharfes Bild, da kommt kein anderes Teleskop in der Größe hinterher. Und es ist angenehm klein für sein Kaliber und gut zu verstauen.

Zum Topic noch:
Der Onkel vom Versanddienstleister hat mir heute noch die fehlenden Rohre gebracht, ich kann über die Feiertage also basteln.

[VDX]

... dann wünsche ich noch ein Frohes Oster-Basteln!

Viktor

[medusa]

Ich hab inzwischen auch 20mm HR Spiegel mit R=1.5m entdeckt. Leider will Laser2000 laut AGB nicht mit Privatkunden reden, von Thorlabs weiß ich es noch nicht, in den AGB steht nichts.

Geben tut's alles, vieles davon aber leider nur für Gewerbetreibende.

[VDX]

Hi Diane,

... sag denen du bist Physikerin oder Ingenieurin und selbständig - da brauchst du normal keinen Gewerbenachweis.

Bei Thorlabs habe ich glaube auch schonmal ohne irgendwas bestellt ...

Viktor

[medusa]

Es existiert eine 4mm Bore...

JanusIII_4mmBore.png

Gestern abend mit Epoxy geklebt. Leider ist der Kleber noch etwas weich, ich kann sie also noch nicht einbauen, weil sie dann durchhängt. Die Zeit wird es richten.

Ansonsten habe ich mein altes Quecksilberbarometer (selbst gebaut im Jahre der Göttin 1987) wieder ausgegraben, weil das im ein- und zweistelligen Torr-Bereich auch unabhängig vom Gas einfach am genauesten mißt. Der provisorische KF-Adapter mit einem Silikonschlauch ist jetzt nicht so die Superlösung, was Dichtheit angeht, aber ein DN10KF zum Aufkleben auf das Glasrohr ist schon unterwegs.
Im Moment korrigiere ich die Skala am Pirani gerade damit.

Und bei Spiegeln gibt es noch eine positive Überraschung, hoffe ich...