TEA / TERP Stickstofflaser Baubericht

[NiklasH]

Hallo Freaks,

ich eröffne mal hier mein erstes eigenes Thema, weil das Thema nicht so in die laser-engravers/deinlaserforum reinpasst. Kurz als Vorstellung, ich bin der Niklas, aus Köln, Maschinenbauer und mittlerweile verbissener Laser-Enthusiast. Hab mit nem CO2-Laser angefangen und versuche jetzt, alles an Lasern zu bauen, was ich so hinkriegen kann
Also, das Projekt, wie oben beschrieben: Ein TEA-Stickstofflaser, der auch auf TERP (also mit Niederdruck im "Resonator") aufgerüstet werden soll. Ein schönes Einsteigerprojekt, auch um mal Farbstofflaser auszutesten.
Hier ein Foto:

WhatsApp Image 2021-05-30 at 20.47.37.jpeg

Hier einer der ersten Tests:
[youtube]https://youtu.be/dMfMC6R9eKE[/youtube]
Das grundsätzliche Design ist von Les' Lab https://www.youtube.com/channel/UC0ptp5 ... 8kRV8dqZDA (Klare Empfehlung, super Kanal!!) übernommen, das Schöne daran ist die Kompaktheit.
Das Gerät hat gut was an Divergenz:
[youtube]https://youtu.be/kvc-fG5Q7dc[/youtube]
Ich denke mal, das ist normal bei so einem Aufbau.
Ich habe dafür 3x 35kV 1nF Doorknob-Kondensatoren genommen. Das Dielektrikum ist eine 190um Mylarfolie (mit dem CO2-Laser ausgeschnitten ), die Alufolie ist 50x200mm und hat ungefähr 1.3nF mit der Folie. Wie viel Spannung durch die Funkenstrecke kommt kann ich nur schätzen, ich würde etwa 10-15kV schätzen. Das Netzteil kann bis 35kV, aber da gibt die Mylarfolie auf
Die Elektroden sind polierte 10mm Sechskant Messingstäbe. Die Justierschrauben hab ich aus HDPE gedreht. Das Polystyrol ("Bastlerglas")-Gehäuse ist zum halten der Justierschrauben und soll hinterher relativ luftdicht sein, damit ich den Druck reduzieren kann. Mal sehen, wie gut ich das hinkriege, aber das soll die Leistung ja nochmal gut ansteigen lassen. Die Funkenstrecke kann unter Druck gesetzt werden - am besten mit Stickstoff. Das verkürzt den Funken bei gleicher Überschlagsspannung und reduziert die Induktivität. Die hab ich aus verschiedenen Teilen (3/4" Doppelnippel PVC, 3/4" Messingendkappen, Messingelektroden selbst gedreht) hergestellt. Am Ende ist ein CO2-Laserspiegel (poliertes Molybdän), der den "Rückwärtsstrahl" wieder nach vorne lenkt. Ist nicht ideal, ich guck mich mal nach 337nm Spiegeln um. Aber reflektieren tut er den Strahl definitiv recht gut.

Letztliches Ziel ist es, Farbstoffe zu pumpen. Aber erstmal muss ich da noch mehr Leistung raus holen Wenn das alles nach meiner Zufriedenheit läuft, poste ich hier mal Baupläne und so.

Wenn ihr Tipps habt, da noch mehr Leistung rauszuholen (außer Druck reduzieren, mit Stickstoff spülen und Funkenstrecke mit Stickstoff druckbetanken) oder Ideen für mehr Anwendungen habt, immer her damit

LG

Niklas

Achja: Ich hab mal meine Brille in den Strahl gehalten, die blockt den komplett ab (zumindest fluoresziert das Papier dahinter nicht mehr). Polystyrolglas dagegen lässt das sehr gut durch! PMMA hab ich grad nicht hier.

[lightwave]

Hallo und willkommen im Forum!

Schön mal wieder ein Selbstbauprojekt zu sehen - weiter so...

[JETS]

So wie es auf dem Foto aussieht ist deine Entladung nicht gerade homogen, d.h. du regst nur eine kurze Strecke der zur Verfügung stehenden Länge an. Du solltest mal versuchen deine Elektroden sauber auszurichten / einzustellen.

[NiklasH]

Hi JETS,

ja das ist mir auch aufgefallen. Da aber die Entladung genau in der Mitte ist, denke ich mir, dass die Elektroden schon ziemlich gut ausgerichtet sind. Es ist aber möglich, dass die leicht konvex gebogen sind und daher trotz Ausrichtung in der Mitte feuern. Da müsste ich gucken, ob ich es schaffe, das da raus zu schleifen/fräsen.
Oder übersehe ich was?

LG

Niklas

[VDX]

... hmmm ... verändert sich nach dem esten Zünden evtl. die Luftzusammensetzung im mittleren Bereich hin zu "weniger Sauuerstoff", so daß die Stickstoffkonzentration minimal höher wird und es besser zünden kann?

Viktor

[NiklasH]

Hi Viktor,

das ist eine interessante Idee.. Ich habe aber mal die Elektroden mit 70L/min (Teichpumpe mit 4mm ID Silikonschlauch) durchströmt, das hat nichts verändert. Ich denke, das ist es nicht.

LG

Niklas

[Death]

Niklas, coole Sache.

Also haben wir dich ja passend angefixt in den beiden anderen Foren

Gruß
Michael alias Gewindestange

[NiklasH]

Sehr geehrte Freunde des gebündelten Lichts,

Grad eben hab ich die zweite Version des Stickstofflasers fertiggestellt! Vorab: Falls ihr das nachbauen wollt, findet ihr die 3D-Dateien hier: https://github.com/NiklasHammerstone/N2_TERP_Laser

Die Idee für das neue Design stammt von hier: http://technology.niagarac.on.ca/people ... sersN2.htm

Der Laser wurde beinahe komplett ummodelliert und arbeitet nun mit Stickstoff bei ca. 100mbar Absolutdruck. Die Kammer selber besteht nun aus zwei 10mm Plexiglasplatten, die ich gefräst habe. Zusammen mit den Elektroden (Kupferblech, gefräst) und ner Menge Dow-Corning Vakuumfett ist die Kammer (ausreichend) vakuumdicht. Die Elektroden können nicht mehr ausgerichtet werden, wenn die Kammer zu ist, aber bei so geringen Drücken ist das auch nicht mehr annähernd so kritisch wie bei Atmosphärendruck. Es ist ein UV-Spiegel von Thorlabs verbaut, der feinjustiert werden kann und die Leistung ca. verdoppelt. Die Laserfenster der Kammer sind aus Glas-Objektivträgern.
Der Stickstoff kommt aus einer kleinen Druckflasche und kann über ein Nadelventil mit Feinjustierung in die Kammer geleitet werden. Mit der Flasche kann auch die Funkenstrecke unter Druck gesetzt werden (ca. 2-3bar Überdruck). So kann bei gleicher Spannung der Elektrodenabstand verringert und die Induktivität gesenkt werden. Bei 2bar Überdruck und 1mm Elektrodenabstand ist die Durchschlagsspannung ca. 10kV.
Die Kondensatoren sind gleichgeblieben, 3x800pF. Der "Sekundärkondensator", also die Kupferplatte zwischen Funkenstrecke und Kammer, hat jetzt ca. 500pF. Das ist glaub ich nicht ideal, vorher waren es ja 1.3nF.. Das liegt daran, dass die Kupferplatte sich beim Löten etwas verbogen hat und mehr perfekt plan aufliegt. Ärgerlich, aber klappt ja trotzdem. Vielleicht leg ich da noch ne Alufolie drunter, mal sehen.

Hier mal ein Video von dem System, auch in Aktion. Bitte entschuldigt die Kameraführung und unideale Belichtung
https://youtu.be/hvVUGpObM68

Trotz dessen, dass ich für das neue System keine neuen Kondensatorwerte bestimmt habe (wüsste auch nicht wie ), ist die Leistung beträchtlich gestiegen! Man vergleiche die Spots vom ersten Post und den untenstehenden Bildern. Ich denke, ich kann nun bald anfangen, Farbstofflaser zu pumpen. Dafür brauche ich aber noch eine Zylinderlinse, Küvetten und (vielleicht) Rhodamin 6G, Fluorescein hab ich schon. Rhodamin 6G hab ich auf Ebay nicht gefunden Auch richtig cool wäre es, einen Solid-State-Farbstofflaser zu bauen, also die Farbstoffe in Epoxy oder PMMA einzumixen/dotieren. Beides hab ich in Papern schon gesehen. Mal sehen, da stehe ich noch am Anfang der Reise

Jetzt versuche ich erstmal, den Pr:Ylf-Laser im Grünen emittieren zu lassen.

Wie immer freue ich mich sehr über Kommentare und Verbesserungsvorschläge!

Liebe Grüße,

Niklas

[VDX]

... sieht gut aus!

Viktor

[Death]

Top

[NiklasH]

Hallo zusammen,

nach recht langer Zeit ein neues Update zum N2/Dye-Laser Projekt: Ich habe mit einer kleinen Zylinderlinse von Thorlabs und einer Quarzglasküvette von Ebay die ersten erfolgreichen Experimente gemacht! Mein Aufbau für die Halterung der Linse und der Küvette ist einstellbar, so dass nach fertiger Justage nur noch die Küvette gewechselt werden muss und der Pumplaser ist noch an genau der richtigen Stelle.

Ich habe jetzt die folgenden Farbstoffe (alle von Ebay) ausprobiert, alle in reinem Ethanol gelöst: Coumarin-1, Rhodamin-6G, Rhodamin-B und Fluorescein. Letzteres hab ich auch mal spaßeshalber mit nem Schwarzlicht belichtet Die Farbstoffkonzentration habe ich nicht gemessen, das habe ich eher nach Gefühl gemacht.
Alle Farbstoffe verwenden die Wände der Küvette als Resonator"spiegel", die Verstärkung im gepumpten Bereich ist enorm. Ich arbeite an neuen Spiegelhaltern, vielleicht lässt sich die Leistung mit einem richtigen Resonator noch steigern.

Die Funkenstrecke ist jetzt bei ca. 3-4 bar, Absolutdruck Kammer 100mbar, Spannung ca. 15kV.
Ich muss sagen, ich bin wirklich beeindruckt von den schönen Farben! Das ist der Wahnsinn. Als nächstes könnte man mal versuchen, die Farben irgendwo einzubetten, vllt in PMMA oder Epoxid..

Liebe Grüße!

Niklas

[VDX]

... sieht gut aus!

Kanst du die Puls-Spitzenleistungen und die "Nachleucht"-Zeit bzw. die Puls-Dauer messen?

Viktor

[NiklasH]

Ich fürchte, das Messequipment dafür fehlt mir

[VDX]

... hmmm ... um Puls-Spitzenleistungen in etwa abschätzen zu können, haben wir seinerzeit Rasierklingen "durchlöchert" und für Pulslänge und -Verlauf einmal den "Körperschall" in der Rasierklinge mit einem aufgepreßten Piezo aufgenommen und bei einigen Aufbauten auch ein Piezo-Plättchen direkt hinter die Rasierklinge gelegt und mit "durchlöchert", wobei im Piezo ein deutlich schärferes Signal erzeugt wird ...

Viktor

[NiklasH]

Ich denke, für das Durchlöchern von Rasierklingen reicht der N2-Laser nicht aus.. Abgesehen davon, dass die Pulsenergie vermutlich recht gering ist, ist es sicherlich auch nicht trivial, den Strahl sauber in einen Punkt zu fokussieren. Sowas kann bei mir nur der Yag

[VDX]

... mein kleiner N2-TAE mit einem etwa 40mm langen "Laserbereich" (ist ja kein richtiges Lasern, aber ähnlich) schafft bei 3-6Bar N2 etwa 200ps lange Pulse mit etwa 400kW Puls-Spitzenleistung mit max. 30Hz ... also nicht viel mittlere Leistung (unter 1mW), aber als Pulsenergie ist das schon was ...

Viktor