Pumpkammer ND YAG bzw Frabstoff

[lexa]

Moin allerseits

Mein aktuelles Projekt ist der bau eines Farbstofflaseres.
Später soll der Farbstoff gegen den schon wartenden 1,6X63,5 mm ( weiß jemand mit welchen Leistungen man da rechnen kann) ND:YAG ausgetauscht werden
z.Z. Beschäftige ich mich mit dem Bau einer Pumpkammer.
Hier die Vorstellung meines Aktuellen Gedankens.

Wenn jemand eine Schwäche in der Konstruktion sieht, bitte sagen !

Pumpkammer besteht aus Teflon. Innerer durchmesser 50mm, länge 130mm.
Die beiden Halbschalen werden mit den zwei klemmleisten durch 8 M6x80mm Schraube auf die Grundplatte 80x200 gespannt.
Recht und links kommen die Abschlussplatten die später die Blitzlampe und die Küvette aufnehmen. Ebenfalls mit je zwei M6 schrauben auf der Platte fixiert.

Probleme die ich sehe, aber nicht einschätzen kann, wegen mangelnder Erfahrung.

Die Kühlung der Halbschalten habe ich mit je 3 Bohrungen mit je 4mm angesetzt. Diese gehen längs durch den Block und vereinen sich dann wieder in einer Längsbohrung an der rechten/linken Seite. Die Querbohrung haben einen durchmesser von 4,3 mm ( für Anschlüsse mit M5 Geweinde)

Könnte zu klein sein ?!

Weiteres mit den abstand Blitzlampe/Küvette. Habe gelesen, das bei einer schlecht konstruierten Kammer die UV Belastung für den Stab zuhoch wird, und sich Farbzentren bilden. Sprich Stab kaputt... Das soll natürlich nicht mein ziel sein.

Zeichnungen und Pläne kann ich gerne alle Online Stellen.


Bin für jede hilfe sehr dankbar !!

[zero]

Hi
Bestehst du auf die Kammer?

Ich würde mit close-coupled anfangen. Du brauchst einen kräftigen, schnellen Puls für einen FLP Dye.

Wenn es die Kammer sein soll, dann mach sie eliptisch wenn du die Mittel dazu hast.

Frage zur Rate: Da du Kühlung schreibst, denke ich mal du willst schon 10hz oder mehr rausholen? Hast du dir schon Gedanken zum Netzteil gemacht?

Zu dem YAG-Stab noch eine Frage: Der ist recht dünn...wo hast du den den gefunden? Wie ist der dotiert?

[lexa]

Moin

Der Stab habe ich von Ebay.com 50$ fand ich ist ein guter preiß. Also gelich gekauft.
Dotierung wäre bei 0.5%Cr und 0.5% ND:YAG Enden sind in einem bestimmten Winkel ( ich denke mal der Brwster winkel) angeschliffen und poliert.


Netzteil dachte ich an MOT und sechs 350V 6000µF Elkos in Reihe und IGBT.
Ellipse ist auch kein ding.. aber man sage mir muss nicht sein.

[zero]

Jo der Preis ist OK. Aber das mit dem Chrom kommt mir komisch vor. Hab ich zumindest grad geistig nicht parat, daß ein Nd:YAG Stab mit Chrom dotiert ist. Normal haben Rubinstäbe Chromdotierung...und Nd:YAG eben Nd aka Neodym. Außerdem wäre das dann wohl eher ein CW Stab...die haben gewöhnlich eine Nd-Dotierung von <0.9%!
Kann es sein daß du dich vertan hast?

Das mit den Elkos ist auch nix du brauchst schnelle kurze Pulse. Der Puls wäre viiiiiel zu lang. Sind so übern Daumen gepeilt 2kJ.
Du wirtst so 10kV brauchen...oder mehr. Bei Farbstofflasern sind eine homogene Verteilung des Farbstoffs, sowie kurze Pulse und geringe Induktivität wichtig.

[lexa]

HI

Ja mit dem Chrom bin ich mir absolut sicher. So steht es zumindest auf der Schachtel

Customer: Ligtwave Electronic
Matarial: 0.5% Cr, 0.5% Nd:YAG
Contents: 1,6mm dia x 63.5mm
Serial #: 3471-91 (Top)
Print #: 504-431 Rev B1
Delivery: 6-2-2004
P.O. 71445-000

So steht es geschrieben.



Hm Elkos kann ich knicken... doof =/
Also müsste nen großer MP Kondensator her oder besser ne Passende Spule?
10kV sind ja auch nicht mehr so leicht zu erzeugen ..
höchstens 5 MOT in Reihe... das kann ja lustig werden.

Das mit dem schnellen Schalten tist dann ja auch noch ein Problem. die IGBT´s können nur 1kV . Kann man die in Reihe Schalten? oder ist dann das schalten murks?
Was hätten wir sonst noch ? Funkenstrecke, Wasserstoffhyratons.


Oder ist es sinniger alles als Dioden Gepumpten zu bauen?

Man merkt sicherlich das ich mich noch nicht all zu viel damit beschäftig habe, aber ich möchte doch schon einen ND Laser zum laufen bekommen.
wird aber wohl noch ein bissel dauern bis zum showdown

[zero]

Also für den ND:YAg geht das mit den Elkos sicherlich! Wenn das die Blitzlampe aushält. Der Stab ist nicht allzu vulominös..ich schätze mal einer der Caps auf 350V plus minus geladen reicht um den YAG anzuregen. Ich meinte eher auf den Dye Laser bezogen brauchst du kurze schnelle Pulse. Die müssen auch keine ungeheure Energie entfesseln...nur schnell und kurz. Daher bietet sich auch der TEA Laser zum Pumpen grade zu an. kW-Pulse in ms/µs...

Spiegel haste aber zu dem YAG Stab oder? Naja ist sicher kein Problem die zu beschaffen...ich rätsel immernoch wegen der Aufschrift.
0.5% Nd:YAG...der Stab ist aus YttriumAluminiumGranat mit Nd dotiert...also ich habs noch nie gehört. Ändert sicher nix daran daß das Teil lasert...so oder so

Wenn du schnelle dicke Caps für den DYE brauchst: Ich hab Pulscaps da. 10kV 1µF. Da könnte ich einen von abgeben.

Aber wenn du schon alles für nen YAG da hast, würd ich lieber damit anfangen.

Zum Schalten: Da hatte ich eine getriggerte Funkenstrecke oder einen HV Spark Gap Switch vorgesehen.

[lexa]

Hi

Ne Spiegel und Biltzlampe fehlen noch. Deswegen auch mal wieder ein bissel Theorie.

Kannst du da etwas empfehlen?

Optiken werde ich denke ich mal hier beziehen.
http://stores.ebay.com/Cheap-Optics_Mir ... idZ2QQtZkm

Blitzlampe auch ihrgent wo bei den Amerikaner..

Da ist doch ihrgent wie alles günstiger =)


Danke erstmal für die hilfe

[zero]

Jo den kenn ich. Aber der ist auch manchmal alles andere als Cheap!

Such lieber bei ebay.com...ich kann mich auch mal umsehen wenn du willst.

Lampen hab ich noch ein paar. Poste oder mail mir doch einfach mal die Maße. Blitzstrecke sollte sich ja in etwa mit der Stablänge decken...

[bernd]

Hallo Axel,

<<< Das mit dem schnellen Schalten tist dann ja auch noch ein Problem. die IGBT´s können nur 1kV . Kann man die in Reihe Schalten? oder ist dann das schalten murks? >>>

Ich hab noch nie was mit IGBT´s gemacht - Falls das mit der Ansteuerung überhaupt irgendwie geht, musst du sicherstellen das jeder nur 1 kV abbekommt... Das Thema in dem Bereich ist um Faktoren komplexer als die Diskussion zwei 12 V Lüfter an Reihe in 24 V, die wir hier hatten... Gibt es Z-Dioden mit 1 kV?

Als weiteres Problem denke ich an die wirklich synchrone Durch-Schaltung der einzelnen IGBT´s...

Nur mal so meine spontanen Kommentare dazu

Bernd

[zero]

Verbessert mich mal jemand wenn ich falsch liege aber ich glaube eine gute, getriggerte Funkenstrecke in Verbindung mit ner Lampe im Simmermodus...das sollte reichen.

Für den YAG braucht er das nicht wirklich auf kurze Pulse auszulegen. Das wäre wie gesagt nur für nen FLP Dye-Laser wichtig.

[lexa]

Hoi

also als Funkenstrecke würden ja auch Thyratron´s möglich sein.
Pollin z.B. Führt die TH3322 ( gibt leider keine daten! jemand erfahrung??)
und die TG1-2,5/4

sind das brauchbare Kanidaten oder eher weniger geeignet?.
Oder reichen die durchborten Hutmuttern auch vollkommen aus?


Mal so ne frage am rande... Wie resistent ist Titan gegen über elektrischenverschleiß ??

[zero]

Titan? Warum, haste noch ein Kilo rumliegen?

Ich habs mal mit Woflram gemacht. In einer "Plexiglaskammer"...aber die war eher zur Schallisolierung. Triggerelektrode ist wohl nicht so tragisch wenn das ne Stahlschraube ist...aber die Elektroden sollten da schon was stabiler sein. Ich hab die in Messing geschraubt und das Messing wiederrum wassergekühlt. Vllt ein wenig overkill...

Probiers wegen dem Datenblatt mal im datasheet Katalog.

Ich hab nen Spark Gap Switch da...wenn ich noch einen auftreiben kann kannste den haben.

[richardk]

Hallo Leute

Zur Info, TH3322, welches bei Pollin erhältlich ist,
ist kein Thyratron.

Es ist ein "Hohlleiter Schalter" für für Radaranlagen.
Damit wird wärend des Sendepulses der Empfänger
geschützt.


Gruss RichardK

[lexa]

Jupp
habe hier noch 5mm titan wellen.

und die würden sich ja anbieten
Oder mann nimmt einfach die enden einer alten Stroblampe... Sind ja auch aus Wolfram

Aber um mal zum Ursprünglichen zurückzukehren.

Wie schaut das den mit der Pumpkammer ? meint ihr die ist so in Ordnung?

Eine Alternative ist mir auch noch eingefallen.
Die Halbschalen aus Aluminium und die dann mit 2mm starker Teflonplatte auslegen?

[zero]

Hi

Thomas Rapp, der Selbstbaugott, hat es glaub ich mit Aluschalen aus nem alten Kondensator gemacht. Wie er sie eliptisch bekommen hat muß auf seiner Seite stehen.
Alu ist sicher nicht schlecht, weil es einfach auf Hochglanz zu bringen ist!

Hast du denn schon angefangen?

[lexa]

So... war jetzt ne ganze zeit weg..
und jetzt gehts weiter.


Nein!
Ich habe bei der Pumpkammer noch garnichts gemacht.

Alu ist sicher nicht schlecht, weil es einfach auf Hochglanz zu bringen ist!

Joar schon, aber das läuft auch immer schnell an !
Deswegen wäre Tefolon schon. Kein Polieren , einkleben/aus dem vollen Fräsen FERTIG.


Heute auf der Arbeit nen bissel mit einer getriggernten Funkenstrecke angefangen.
Bin mir aber noch nicht sicher, ob ich die Variante nehme wo eine Trigger Elektrode neben oder in einer der Hutmuttern steckt.
Welche ist die bessere Methode?

[pulslaser]

Hi, Teflon Reflektor ist ok. So kleine Blitzlampen werden mit ca. 500 - 700 Volt betrieben. Es gibt Blitzlampen deren Glas mit Cerium dotiert ist. Das dient als UV-Sperrfilter, ist aber nur nötig wenn der Kristall mit "Dauerfeuer" beschossen wird. Die Blitzlampe wird mit einem Hochspannungsimpuls außen am Glasröhrchen gezündet mit Hilfe eines dünnen Drahtes entlang der Röhre. IGBT braucht man nur wenn der Pumpimpuls sehr kurz sein soll. Zeitgleich mit der Zündung schaltet man den IGBT durch und sperrt ihn wieder wenn die vorgesehene Zeit abgelaufen ist. Der Lichtbogen erlischt bevor die Elkos ganz entladen sind.

Dein Kristall ist ein Chromium Yag. Dazu brauchst du für diese Wellenlänge die entsprechenden Resonatorspiegel.

Und ganz wichtig, Blitzlampe und Kristall gut kühlen.

Gruß Didi

[zero]

Hi
Eigentlich sollten doch so ziemlich die meisten bis alle Lampen dotiertes Glas haben, weil wohl keiner immer nur einen Puls pro Sekunde braucht Spass beiseite...ab wann macht eine Cer-Dorierung?

Ich plane auch einen Nd:YAG Laser mit 10hz Pulsfrequenz...

[lexa]

Dein Kristall ist ein Chromium Yag. Dazu brauchst du für diese Wellenlänge die entsprechenden Resonatorspiegel.

wann dann wohl heißt, keine 1064nm ?!

[lexa]

Die Blitzlampe wird mit einem Hochspannungsimpuls außen am Glasröhrchen gezündet mit Hilfe eines dünnen Drahtes entlang der Röhre.

Und ganz wichtig, Blitzlampe und Kristall gut kühlen.

Jo mit dem Draht kenne ich das auch! Aber das geht doch nicht wenn ich die Röhre mit Wasser kühle ?
Bei einer Luftkühlung habe ich angst das mit alles Verstaubt


Also muss ich wohl eine Serielle Zündung benutzen. Mit kleinen Blitzlampe habe ich das schon erfolgreich geschaft

[pulslaser]

Jep, keine 1064nm sondern irgendwas über 2100nm.

Deionisiertes Wasser ist sehr hochohmig. Systeme in denen mit einem IGBT die Pulsdauer der Blitzlampe gesteuert wird werden idr. einmal bei Systemstart im Wasser mit Hochspannung gezündet und laufen dann bei 200 - 400mA im Simmerbetrieb. Dabei beträgt die Lampenspannung je nach Länge zwischen 150 und 200V. Serienzündung ist schwieriger weil der Hochspannungsimpuls dem IGBT schaden kann. Über den IGBT wird dann der Blitzkondensator draufgeschaltet der typischerweise auf 500 - 700V aufgeladen ist. Je nach Kapazität kann/darf die Pulsdauer µs bis etwa über 10 ms betragen. Die Pulsfrequenz ergibt sich daraus wie schnell die Elkos wieder nachgeladen werden können. Somit kann man auch die mittl. Leistung berechnen. Läuft das ganze nicht im Simmerbetrieb muss eben nur vor jedem einzelnen Blitzimpuls gezündet werden, sollte aber kein Problem darstellen.

Gruß Didi

[lexa]

Jep, keine 1064nm sondern irgendwas über 2100nm.

Eigenet sich die Wellenlänge noch für Mat. bearbeitung ?

Aus dem Gefühl würde ich sagen ja weil nen CO2 mit seinen 10,6µm ja noch viel länger ist.



Habe gerade mal eine Versuchsschaltung mit Simmer Aufgebaut.

Röhre an einem Zeilentrafo angeschlossen und eine Entladung aufrecht erhalten. Mit einem Schütz nen Elko Parallel geschaltet.

Wollte jetzt nen dickeren Elko nehmen ( so was um die 12000µF) und dann mit IGBT. Aber das will nicht Durchschalten.

Habe jetzt das Gate mit mit 360k auf Grd. gelegt und an das gate mit +15V dran. nichts.
Habe da noch eine Pol der von dem Emitter weggeht.
Wofür ist der den nütze?

[pulslaser]

Eigenet sich die Wellenlänge noch für Mat. bearbeitung ?

Aus dem Gefühl würde ich sagen ja weil nen CO2 mit seinen 10,6µm ja noch viel länger ist.



Habe gerade mal eine Versuchsschaltung mit Simmer Aufgebaut.

Röhre an einem Zeilentrafo angeschlossen und eine Entladung aufrecht erhalten. Mit einem Schütz nen Elko Parallel geschaltet.

Wollte jetzt nen dickeren Elko nehmen ( so was um die 12000µF) und dann mit IGBT. Aber das will nicht Durchschalten.

Habe jetzt das Gate mit mit 360k auf Grd. gelegt und an das gate mit +15V dran. nichts.
Habe da noch eine Pol der von dem Emitter weggeht.
Wofür ist der den nütze?

Ich würde sagen, Löcher in Metall schießen geht schon aber mit 1064nm geht Materialbearbeitung noch viel besser wegen der günstigeren Absorption der Energie. Mit 12000µF und 700V blitzt deine kleine Röhre genau 1 mal, danach liegt nur noch Glaspulver überall herum weil die Explosionsgrenze total überschritten wird. Im übrigen solltest du noch ein PFN vorsehen.

Das was du Simmern nennst ist in Wirklichkeit nur eine Sprühentladung. Erst ab einem Strom von über 100mA "brennt" der Lichtbogen einigermaßen stabil. Eine Zeilentrafoschaltung liefert lediglich weniger als 2mA bis µA. Hat das denn mit dem Schützkontakt funktioniert? Hast du bedacht, dass dabei Pulsströme von mehreren 100A fließen? Kann dein IGBT das überhaupt?

Ein IGBT wird in die Minusleitung geschaltet. Außerdem sollte der Gate- Impuls zum durchschalten möglichst steil sein. Da ein IGBT eine relativ hohe Kapazität von Gate nach Emitter besitzt braucht man einen IGBT - Treiber der diesen Kondensator schnell laden und entladen kann. Ein langsamer Anstieg am Gate kann ihn zerstören weil die interne Verlustleistung zu hoch wird und zu lange ansteht. Der 2. kleinere Anschluss am Emitter ist für den Minuspol/GND des Steuersignals.

Gruß Didi

[zero]

Mal eine Frage zum Simmer: reicht da nicht eine niedrigere Spannung aus? Oder brauchts da Hochspannung? Wenn die Blitzlampe von einer Entladung durchzogen ist, kann es doch je nach Schaltung vorkommen, daß der Elko sich gar nicht läd...wisst ihr was ich meine?

Pulslaser: Hast du einen Schaltplan dazu?

[lexa]

Hier mal Wie ich das gemacht habe!

In der Blitzlampe ist eine Permanente Entladung.
Habe den Zeilentrafo so eingestellt, dass er nicht heult oder ähnliches.
Der Blitz in der Tube bewegt sich auch nicht. Ein ganz freidliches brennen.
Quasie wie ein gespannter Bindfaden.


Ist das dann immer noch eine Sprühentladung? Ich verbinde damit etwas hastiges unruighes.


Der Rest ist nach dem Plan angeschlossen.
Gibt eine Blitzfole, bei gedrückt halten von S1, von ca 5 -10 Hz.
Lasse ich den großen Elko weg Brennt die Lampe heller aber Unruhig.
Der kleine Elko fäng nach ca einer Minute an zu Rauchen... Ich denke mal durch die schnelle folge von lagen entladen und den daraus resultierenden verlusten.


Ich sehe gerade Bei der Zeichnung fehlt noch eine Diode ( 1N4007, 4 Parallel und davon 10 stk. hinter einander. Also quasi 4 A bei 10 kV)
nach dem Schütz.

[lexa]

Sow... jetzt haben wir schon viel diskutiert, aber ich bin mir mit der Pumpkammer immer noch nicht sicher ?!...


kann mir bitte jemand die Frangen Direkt und ohne Schnörkl beantworten?

- Rund oder elliptisch.
- Teflon massiv oder Alu mit 2mm Teflon beklebt.
- Reicht ein inner Durchmesser von 50mm bei einer länge von 130mm.
- Was für Leistungen würde das obrige Modell so ca. aushalten 0,5, 1, 5kW??!
- Die Pumpkammer wird wohl für den CR:YAG sowie den Farbstofflaser und evt. nen ND:YAG benutzt werden... gäbe es da Komplikationen.

Dann könnte ich auf der Arbeit schon mal anfangen mir die Sachen zu fräsen.
wärend ich auf eine Blitzlampe und Optiken warte.

[pulslaser]

Deine Fragen bzgl. Farbstofflaser kann ich nicht beantworten, nur die Fragen den Festkörperlaser betreffend. Grundsätzlich musst du die Teflon Halbschalen nicht Kühlen. Gekühlt wird immer die Blitz/Bogenlampe/n und der Kristall. Da Teflon Breitbandig und Diffus reflektiert kann man den Innendurchmesser so klein wie möglich machen. Es ist auch nicht nötig Aluschalen mit Teflon zu bekleben. Wenn du von Leistung redest, welche meinst du denn, die Ausgangs,- Pulsleistung, die der Blitzlampe oder eine der beiden gemittelten Leistungen?

Bei Lampengepumpten Cavity's kann man im besten Fall von ca. 3% Pumpwirkungsgrad bei Nd:Yag als aktives Material ausgehen. Das heisst: Pulsleistung der Blitzlampe 100kW = Laserpulsleistung 3kW.

Ein Tool zur Berechnung von Blitzelko und Drossel findest du bei http://www.fenixtechnology.com/fenixcalc.html

Damit du mal ein Gefühl für die Parameter bekommst was man dazu braucht um zum gewünschten Ergebnis zu kommen.

Gruß Didi

[zero]

Sorry für die Verspätung.

Also die Kammer kannste so herstellen wie Onkel Thomas das gemacht hat. Eliptisch ist immer besser.
Was das Teflon angeht...ich weiß nur eins: Alu reflektiert von UV bis IR recht gut. Bei Teflon hab ich keine Ahnung...
Farbstofflaser lassen sich, je nachdem welchen Farbstoff du da einsetzt, mit sehr breitem Spektrum pumpen! UV geht immer...aber auch SEHR OFT grün und blau. Von daher würd ich eher Teflon mit Alu bekleben

Was die Leistung angeht kann ich nur sagen, daß je nach set-up bereits 50J ausreichend sind. Wichtig sind geringe Induktivitäten und kurze Pulse.

Hoffe das war nicht zuviel Geschnörkel...