[Suche] Unterstüztung bei JuFo Projekt

[HVflash]

Hallo zusammen,

momentan baue ich unter der Leitung eines Professors der Uni Stuttgart an dieser einen UHV Pumpstand auf, um dort unter anderem Plasmaexperimente durchzuführen bzw eine Weitere, genauere Möglichkeit der Druckmessung bei Drücken >10^7mbar zu finden. Dazu wird allerdings noch ein Laser, bevorzugt (wg besserer Sichtbarkeit) 532nm und min. 300mW, benötigt.
Zu den 300mW, ja ich bin mir der Gefahr bewusst und habe deshalb auch schon im Vorfeld einiges abgeklärt, so hab ich an der Uni nun einen eigenen Abschließbaren Raum OHNE Fenster und den Zugang zu professionellen Schutzbrillen.

Jetzt gibt es nur ein Problem: Das Budget ist, auf Grund der Tatsache dass ich noch Schüler bin, sehr begrenzt und quasi aufgebraucht. Nur, wie ihr am besten wisst, sind DPSS Laser dieser Leistungsklasse und der benötigten Stahlqualität nicht unter 300€ anzutreffen, wodurch ich gezwungen bin euch zu Hilfe zu rufen.

Ich habe einiges an HV Kram zum tauschen da, ob damit jemand allerdings was anfangen kann ist die andere Sache.
Falls doch, wäre ich diesem jemand unheimlich Dankbar, wenn er bereit wäre etwas passendes abzugeben.
Natürlich wird er auch bei Teilnahme als Sponsor Namentlich erwähnt. (auch wenn das den meisten vermutlich weniger nützt...)

Viele Grüße,
HVflash

[Dr.Ulli]

Erst einmal: Viel Erfolg bei deinem Vorhaben! Ein Projekt, das Unterstützung verdient!

Wenn sich nicht ein (eventuell auf begrenzte Zeit) "Sponsor" unter uns Freaks findet...(vielleicht Guido?)
...Hast du schon einmal bei Coherent, Spectra Physics, Newport, Jenlas, ....oder sonst einem namhaften Hersteller/Händler gefragt, ob sie eventuell für eine gewisse Zeit einen Laser zur Verfügung stellen können?
Wenn das möglich wäre, kämst du dann eventuell auch an einen wirklich stabilen, verlässlichen und für "wissenschaftliche Zwecke" geeigneten Laser ran...(die Laser, die wir für die Shows verwenden haben eben nicht solche guten Eigenschaften, wie diese...Gaaanz zur Not hätt ich von sowas ca. 200mW 658nm, 100mW 405nm, ca. 50mW 473nm oder ca. 100mW 532nm "rumfliegen"...und würde die ausleihen...).

Stell den besagten Firmen doch dein Projekt einfach mal vor...wenn sie dadurch ein wenig Werbung haben, bei JuFo......

[HVflash]

Hi,

erst mal vielen Dank für deine Antwort! Angefragt hab ich schon ein paar. Allerdings noch nicht alle von dir aufgezählten.
Hole ich aber gleich nach! Normalerweise hatte ich mit Sponsoring anfragen immer sehr viel Glück, auch bei kosten intensiveren Bauteilen (siehe meine DRSSTC) Doch Laser scheint wohl eine ganz andere Branche zu sein...
Entweder man erhält gar nicht erst eine Antwort, oder es wird nachgefragt und nach der 3. Mail erhält man keine Antwort.

[Dr.Ulli]

Jaaaa, dass kann "zäh" sein...vielleicht mal anrufen, oder ein schöner Brief mit Projektunterlagen...Eigentlich sollte für ein ernsthaftes und gutes Projekt immer was zu bekommen sein..

Vergessen hab ich noch Linos...deren "Nano" Serie...feine Dinger....

[flybasti]

Schau doch mal hier kostet zwar was aber ist ja von deinen 300€ nicht weit entfernt.

http://www.laserfreak.net/forum/viewtop ... 44&t=51747

[HVflash]

Hi!

Jo, das hab ich schon gesehen. Trotzdem Danke. Und ich hab nie gesagt, das ich noch 300€ zur verfügung hab. Das letzte bisschen muss außerdem noch in UHV Flansche investiert werden. Aber mal schauen, was bei den Anfragen rauskommt

[HVflash]

Könntest du mir vll einen Link zu den Linos Laser schicken?
Ich finde da nichts...

[Dr.Ulli]

Sorry, die heissen jetzt ja auch Qioptik...bzw. gehören dazu...(Linos war gaaaz früher Spinler&Hoyer):

http://www.qioptiq.com/

[HVflash]

Ah, ok. Du meinst sicher die: http://www.qioptiq-shop.com/en/Instrume ... r-DPL.html
Max Ausgangsleistung: 100mW
Schade...

[goamarty]

Mich hätten als erstes die 4 stelligen Preise im Vergleich zu deiner Frage irritiert. Was ist denn das für eine Anwendung, daß du zu Meßzwecken 300mW brauchst? Kann man da nicht am Aufbau etwas ändern, damit man mit weniger Leistung auskommt? 300mW haben ja schon eine thermische Wirkung.

[HVflash]

300mW haben ja schon eine thermische Wirkung.

Genau das ist unter anderem ja auch erwünscht

[fesix]

Ich glaube kaum dass eine Firma ein so teures und gefährliches Gerät einem 14-jährigen zur verfügung stellt...

[Dr.Ulli]

...ich hab mir auch mal überlegt, wie man denn mit Licht Drücke messen soll....

Direkt und bei "dichter" Atmosphäre gings ja über Streuung, wofür die Leistung nötig wäre..oder über Brechung, gemessen per Interferenz - dafür braucht man dann aber keine Leistung. Für beides wäre dann 445nm oder 405nm besser...

Wenns aber um Drücke um die 10^-7 Bar geht (...geschrieben hast du zwar 10^7 - ohne Minus...meinst du eigentlich mit >10^-7 10^-6 oder etwa doch 10^-8 (..von wegen UHV..was dann aber < wär))...da ist wohl nix mehr mit Streuung oder Brechungsindex...hier könnte ich mir nur eine gasgefüllte Kammer mit Membran vorstellen, deren Auslenkung durch den äusseren Unterdruck man dann interferometrisch misst...(wieder keine Leistung nötig).

Nun bin ich aber doch mal gespannt, was du dir überlegt hast (wobei man dann die Erwärmung per Laser nötig hat...).

...einem 14-jährigen...

@fesix: Wo steht das?

[VDX]

... zum 'Druckmessen mit Licht' - evtl. eine von den handelsüblichen 'Lichtmühlen' aufknacken und and den Vakuumtank anschließen.

Die Drehrate bzw. Beschleunigung des Flügelrads sollte im UHV-Bereich irgendwie proportional zum Restdruck sein

Viktor

[Dr.Ulli]

@VDX: Wie soll das denn gehen? Der Druck ist da doch von allen Seiten gleich...oder meinst du, das Rad mit Laser zu beleuchten, damit es sich dreht...und dann durch die Reibung am Gas gebremst wird...(wobei das Gas doch überhaupt nötig ist, damit es sich dreht ...siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle "Der Glaskolben wird auf etwa 5 Pascal (das sind 0,05 Millibar) evakuiert und dann zugeschmolzen. Lichtmühlen funktionieren weder im Hochvakuum noch bei Normaldruck". )? Bei 10-7 Bar wird sich da aber wohl nix mehr tun....bei den paar Atomen pro m^3....

[VDX]

... ich kann mich noch erinnern, daß die Lichtmühle 2 'Betriebsmodi' haben soll:

- der Erste bei minimalem Restdruck funktioniert über den 'Rückstoß' von Gasmolekülen, die an der schwarzen Seite mehr aufgeheizt werden und dann einen höheren 'Preßdruck' erzeugen, als die an der Spiegelseite.

- der Zweite bei Super-UHV bzw. ohne Restgas läuft dann über die Impulsübertragung von Photonen - während die absorbierten Photonen auf der geschwärzten Seite jeweils 1xImpuls einbringen, übertragen die reflektierten Photonen auf der Spiegelseite 2xImpuls, so daß die Mühle dann andersrum drehen sollte ...

Also mit dem Laser auf die Spiegelflächen leuchten und schauen wann/wie die Mühle sich dreht

Viktor

[Dr.Ulli]

über die Impulsübertragung von Photonen

Vielleich mit MW....lies mal den Link....

"Crookes glaubte anfänglich, dass die Drehbewegung aufgrund des unterschiedlichen Strahlungsdrucks (an der hellen Seite wird Lichtenergie reflektiert, an der dunklen absorbiert) entsteht. Eine genauere Analyse (unter anderem von James Clerk Maxwell) ergab allerdings, dass dieser Effekt zu gering ist, außerdem würde das eine Drehung in Richtung der dunklen Seite (im Gegensatz zur beobachteten Richtung) bewirken.

Eine weitere Widerlegung der Strahlungsdruck-Theorie gelang durch Versuche, die zeigten, dass zwischen Flügelrad und Glashülle eine Wechselwirkung stattfindet und folglich die Bewegung nicht von einer äußeren Kraft herrühren kann."

[VDX]

... evtl. hat bisher nur noch niemand ein genügend reines Vakuum herstellen können

Der Strahlungsdruck sollte auch schon bei einigen Hundert mW was bewirken - da dürfen nur keine Gasmoleküle mehr da sein, die einen Gegen-Schub von der anderen Seite her machen ... und die Lagerung sollte perfekt sein ...

Apropos - das sollte heutzutage evtl. leicht zu überprüfen sein ... falls jemand eine Lichtmühle da hat und bei völliger Dunkelheit mit einem Laser von einigen (Zig) Watt Leistung abwechselnd mal auf die geschwärzten, mal auf die spiegelnden Flügel leuchtet

Bei den Spiegelseiten dann unbedingt den reflektierten Strahl beachten!

*** EDIT: - den Laserstrahl natürlich schön aufgeweitet, sonst gibt's noch einen 'Rückstoß-Antrieb' durch verdampfenden Ruß oder Oberflächenmaterial

Viktor

[Dr.Ulli]

falls jemand eine Lichtmühle da hat

Die ist mit Gas gefüllt!

da dürfen nur keine Gasmoleküle mehr da sein,

Bei 10^-8 Bar sind kaum noch welche da...

Nochmals: Lichtmühlen funktionieren weder im Hochvakuum noch bei Normaldruck!

[VDX]

falls jemand eine Lichtmühle da hat

Die ist mit Gas gefüllt!

da dürfen nur keine Gasmoleküle mehr da sein,

Bei 10^-8 Bar sind kaum noch welche da...

Nochmals: Lichtmühlen funktionieren weder im Hochvakuum noch bei Normaldruck!

... das steht so im Wikipedia-Eintrag ... und in der einschlägigen etwa 50 Jahre alten Fachliteratur ... und in den Zitaten der Zitate ... nur hat's jemand mit den heutigen Möglichkeiten mit viel reinerem UHV und stärkeren Lichtquellen (á la Laser) mal nachgestellt?

Der Lichtdruck ist nicht zu unterschätzen (siehe z.B. NASA- und ESA-Pläne für Solar-Segler für Weltraummissionen) - allerdings hier in Konkurrenz zum Impuls-Antrieb der noch vorhandenen Restgas-Moleküle in der Lichtmühle relativ schwach.

Mit der Bestrahlung durch einen Laser nur auf die Spiegelseite sollte das thermische Gleichgewicht weniger zum Tragen kommen, so daß evtl. trotz des Gases in der Lichtmühle eine entsprechende Wirkung festzustellen sein könnte?

Viktor

[Dr.Ulli]

Ok - mit satt Power wird sich das Teil sicher drehen....auch im UHV...(wobei wir heute ja schon ein besseres Vakuum im Labor machen, als im Weltall herrscht...10^-9 Bar ist da schon ein "gute" Marke...und wenn man an die Vakui für Bose-Einstein-Kondensate denkt - wohl auch UHV satt und genug...). Laser wird ja auch bei "Normaldruck" als "Lichtpinzette" eingesetzt.

Solar-Segler für Weltraummissionen

Auch die nutzen wohl eher den Sonnenwind (Partikel-Strom!), als den "Lichtdruck"...

Aber für dieses JuFo-Projekt liegen dann die Laser-Leistungen wohl doch im Bereich, wo es ans "Eingemachte" geht.

...und etwas wirtschaftlich anwendbares für eine Messung von UHV würde dabei sicher auch nicht rauskommen...wohl schon mit einem "kleinen" Laser im x*100mW - Bereich nicht (gegenüber den heute gebräuchlichen Methoden). Es muss ja immer nicht nur genauer und besser sein, sondern auch noch billiger....(Wenn ich da am mein "geliebtes" Laserlab zur Spektralanalyse von Metallen UND Nichtmetallen denke...es wird weiter mit einem Funken "rumgebrutzelt", trotz der vielen Vorteile des (noch zu teuren) Lasers.)

[VDX]

... hmm ... für etwa 300€ gibt's IR-Dioden mit 8-10 Watt bei 808 oder 975nm ... oder eine 5Watt-Diode mit abgebrochener Faser für ein paar Euro - da gäb's allerdings schon stärkere Sicherheitsbedenken

Ich muß mal schauen, ob evtl. die alte Lichtmühle bei meinem Vater noch da ist ... ein paar 100 Watt IR bekäme ich schon noch zusammen

Viktor

[fesix]

...einem 14-jährigen...

@fesix: Wo steht das?

Hui, so viele Beiträge...
Um mit der Unklarheit oben aufzuräumen: Das weiß ich aus einem anderen Forum.

[Dr.Ulli]

Uiiii, da zitiere ich mal die BGV-B2:

§11 Beschäftigungsbeschränkung
(1) Der Unternehmer darf Jugendliche in Laserbereichen, in denen Lasereinrichtungen der Klasse 3 B oder 4 betrieben werden, nicht beschäftigen.
(2) Absatz 1 gilt nicht für die Beschäftigung Jugendlicher über 16 Jahre, soweit
1. dies zur Erreichung ihres Ausbildungszieles erforderlich ist
und
2. ihr Schutz durch Aufsicht eines Fachkundigen gewährleistet ist.

§ 15 Lasereinrichtungen für Unterrichtszwecke
(1) Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, daß für Unterrichtszwecke nur Lasereinrichtungen der Klassen 1 oder 2 verwendet werden.
(2) Beim Betrieb von Lasereinrichtungen der Klasse 2 für Unterrichtszwecke hat der Unternehmer dafür zu sorgen, daß besondere Schutzmaßnahmen getroffen werden, insbesondere durch zusätzliche Leistungsbegrenzung, Abgrenzung, Kennzeichnung, spezielle Unterweisung und Unterrichtung.
(3) Die Absätze 1 und 2 gelten nicht für Lasereinrichtungen, die in der Lehre in Hochschulen, bei der individuellen Ausbildung und in der Erwachsenenbildung verwendet werden.

Also wird das wohl nix mit 300mW...oder lässt §15 (3) doch noch ein Türchen offen?

[VDX]

... oder eine Komplett-Umhäusung - dann wird's wieder Klasse 1

Viktor

[Dr.Ulli]

...schon richtig....aaaaber wer justiert denn???

[HVflash]

Hallo, und danke für die zahlreichen Antworten!
Ich versuche ein paar befriedigend zu beantworten:

...ich hab mir auch mal überlegt, wie man denn mit Licht Drücke messen soll....

Direkt und bei "dichter" Atmosphäre gings ja über Streuung, wofür die Leistung nötig wäre..oder über Brechung, gemessen per Interferenz - dafür braucht man dann aber keine Leistung. Für beides wäre dann 445nm oder 405nm besser...

Wenns aber um Drücke um die 10^-7 Bar geht (...geschrieben hast du zwar 10^7 - ohne Minus...meinst du eigentlich mit >10^-7 10^-6 oder etwa doch 10^-8 (..von wegen UHV..was dann aber < wär))...da ist wohl nix mehr mit Streuung oder Brechungsindex...hier könnte ich mir nur eine gasgefüllte Kammer mit Membran vorstellen, deren Auslenkung durch den äusseren Unterdruck man dann interferometrisch misst...(wieder keine Leistung nötig).

Nun bin ich aber doch mal gespannt, was du dir überlegt hast (wobei man dann die Erwärmung per Laser nötig hat...).

Schön, das du die auch Gedanken gemacht hast. Ich meine natürlich Drücke im Bereich 10^-7-10^-9mbar
Wobei, wenn ich ehrlich bin, das eine sehr entfernte und wie erwähnt eher unkonventionelle Methode wäre,
aber wer sich schon mal näher mit JuFo beschäftigt hat oder sonst mal auf Sponsoren suche war, weis, das die Kassen deutlich schneller klingeln, wenn tatsächlich irgendwie was "produktives, einsetzbares" rauskommen "könnte";)

Und zwar geht es um folgendes: (ihr seit erstaunlich nah dran gekommen)
Unser Ziel ist es, den Impuls des Lichtes nachzuweisen.
Dazu wird ein entsprechend starker Laserstrahl auf ein magnetisch drehbar gelagerten "Arm" aus Nickel gerichtet (natürlich bei entsprechendem UHV) und die dabei hoffentlich entstehende Drehbewegung beobachtet.

"über die Impulsübertragung von Photonen"

Vielleich mit MW

Das darf man auf keinen Fall unterschätzen! Photonen haben besonders bei entsprechender Anzahl mehr Impuls als man denkt. Hier mal eine Excel Mappe zum "rumspielen":

JuFo Projekt.xls

Das ist noch ganz am Projektanfang gewesen, als wir noch von einer Linearen Bewegung ausgingen.
Wichtig ist also nur der Gesamtimpuls bzw evt die Geschwindigkeit.

Ich hoffe ich habe so weit alles geklärt und hab euer Interesse gewegt!

Viele Grüße,
HVflash

[goamarty]

Brauchst du die Strahlqualität des grünen DPSS, oder könntest du eine andere Wellenlänge auch verwenden? Blaue Dioden gibt es ja bis über 1W, rote ca. bis 300mW, bei schlechteren Strahldaten auch mehr. IR gibt es noch mit deutlich mehr Leistung.

[Dr.Ulli]

Vieeelen Dank für die Aufklärung! Also gehts garnicht um Druckmessung...
Zur Quelle: Wär da nicht eine 445nm Diode besser? Wie Goamarty schon schreibt: Leistung satt und billig (<100Euro incl.Treiber), sowie Impuls pro Photon größer als bei 532nm. Leider schlechte Strahldaten...aber hier wohl egal...
Aber auch an die Sicherheitsvorschriften denken! Ansonsten viel Erfolg!

[VDX]

Hi HVflash,

... wenn das mit den Sicherheitsvorkehrungen von den Verantwortlichen/Sponsoren geklärt bzw. zugesichert wird, könnte ich dir sowohl eine 445nm-Diode mit Treiber, als auch günstige (ausgeschlachtete) 5W-, 9W- oder 25W-IR-Dioden mit 975nm Wellenlänge und Faserankopplung anbieten - entweder als Kauf oder leihweise.

Die 1W@445nm werden bei 1Ampere erreicht, die 5W IR bei 5Ampere, die 9W und 25W jeweils bei 9Ampere - als Treiber dafür verwende ich parallelgeschaltete LM317 (1A) oder LM338 (2-3A) in Stromkonstanter-Konfiguration ...

Viktor

[HVflash]

Hallo,

vielen Dank für dein Angebot, VDX.
@Dr.Ulli: Hast du mit der Datei mal rumgespielt?
Dann würdest du sehen, das die Wellenlänge keinen Einfluss auf das Ergebnis hat, da einmal dur diese geteilt und dann mit dieser Multipliziert wird. Und da kommen wir einfach zu dem Schluss, das bei Grün das Verhältnis zwischen kosten und guter Stahlqualität am besten ist. Der Witz bei der Sache ist, das der Spiegel, der beschienen wird, sehr leicht sein muss.
Das heist entweder man verwendet ein sehr kleines Stück Nickel (3x3x0,2mm) und hält dies mit einem Levitron in Position, oder man nimmt Blattgold und lässt das "nach hinten klappen". Allerdings ist hier das Problem, das es vermutlich einfach durchbrennt bzw zu wenig reflektiert, sodass die Impulsumkehrungsenergie der Photonen nicht an das Gold abgegeben wird.
Daher ist es erforderlich, das der Strahl max. 2mm Durchmesser hat, und diesen auch beibehält,
da sich das bestrahlte Objekt auch bewegt und somit Fokussieren nicht funktioniert.
Sollte allerdings jemand einen Laser mit diesen Stahleigenschaften und möglichst hoher Leistung und einer Wellenlänge im Sichtbaren Bereich abgeben, wurde das natürlich auch gehen!

An alle, die mir einen Laser verleihen wollen:
Dies ist echt super lieb gemeint, allerdings extrem ungünstig. Wir wissen noch nicht, wie lang der Laser benötigt wird,
und falls wir auf weitere blöde Ideen wie diese hier kommen kann es auch schnell passieren das das ganze noch zusätzlich über JuFo hinausschießt. Deshalb wäre und ein "Eigentumslaser" deutlich lieber

Viele Grüße,
HVflash

[VDX]

Hi HVflash,

... hab' dir eine PN mit Zusatzinfos geschickt ...

Viktor

[Dr.Ulli]

Habbich gespielt....
Hab ja auch geschrieben: pro Photon...

Warum nicht fokussieren? ...bei nur etwa 1mm (oder weniger) erwartetem Weg.....und langer Brennweite der Linse...

Zum Spiegel: Wäre nicht ein leichter Träger, hauchdünn mit Alu bedampft eine Alternative zu "Vollmetall" (wobei Blattgold ja schon extrem dünn ist)?
Z.B. gibt es da Mylar-Folie...die spiegelt...oder ein seeehr dünnes Glasplättchen/ etc.. bedampft...(müsste doch an der Uni kein Problem sein - mit dem Bedampfen)

Wie misst du die Auslenkung?
Wenn der Spiegel Teil eines Interferometers wäre, könntest du in den 100nm Bereich kommen...
Eine andere Idee wäre, den Spiegel an einen Torsionsfaden zu hängen und den Strahl als Zeiger zu nutzen (Wie bei einer Gravitationswaage)...

[VDX]

... ist Quecksilber UHV-Stabil?

Früher wurde zur reibungslosen Lagerung von leichten Teilen Quecksilber verwendet - heute meist Ferrofluid (die UHV-Varianten sind allerdings sehr teuer!) oder Galinstan...

Viktor

[medusa]

Spontan würde ich da sagen, daß Blattgold mit einer mopsigen IR-Diode eine gute Wahl ist. Gold reflektiert im IR sehr gut, seine Wärmeleitfähigkeit ist hoch, und es gibt wohl kaum ein anderes Material, das sich so dünn auswalzen läßt. Einen Rest würdest Du vermutlich für lau bei einem Vergolder bekommen (da eine meiner Exxen eine solche war, hätte ich auch noch was).

Und eine IR-Diode würde Dein Budget wohl auch am wenigsten belasten.

~medusa.