laser LEN2 par nikoones

[nikoones]

voilà, je me lance donc dans la fabrication ( amateur ) d'un laser à azote excité électriquement par de la haute tension

les paramètres sont les suivant :

- je dispose d'une alimentation haute tension, 28kv à vide conçue comme suit = un transformateur 2x5000 volts 100-130mA puis vienne deux fois 4 diode 40kv 1A et 4 condo téflon 10nF 20kV ainsi qu'au départ des 5kv j'ai mis une résistances équivalentes ( donc 2 fois ) de 93 Kilo-ohms 120 watt 5400 volts les résistances étant monté sont ventilé par un puissant ventilateur 120x120 en 230 volts ac celui-ci relier a l'abri de la ht , le montage et un banale montage multiplicateur de tension par 4 et comme système de mesure de la tension j'utilise 10 résistance 10kV 1 Watt 100 mégohms relier en séries sur un micro-ampèremetre donc le calibre maxi est de 100µA cela m'indique en effet la tension exact que j'avais calculer soit aux alentour de 30kV mais pas au dessus ( 28kv exactement !! ) et d'après quelque simple calcule je pense obtenir , comme les multiplicateurs sont monter en parallèle et sorte du "plus" ( + ) , j'obtiens ( sans l'avoir vérifier physiquement ) 30mA !!! donc largement létal , et très surdimensionné pour cette utilisation où il ne faudrait qu'aux alentours de 2-3mA en 25kV

- le tube du laser et un tube en pyrex de 7.8mm de diamètre extérieur et de 2mm de diamètre intérieur sur 150mm de long environ;

- le spark gap et les diverses pièces sont en ce moment en cours d'usinage chez djalex ( le spark - gap serra du type simple , c'est à dire non déclenché,mais il serra par contre pressurisé a environ 2 bars , par un compresseur annexe qui marche en 12 volts ( batterie de voiture et compresseur de pneumatique )

- les fenêtre du laser sont en quartz très fine ( couvre objet de microscope )

- les otique sont composé d'un oc mopalite monté sur un très rigide et réglable support ( rocketman ) et un miroir uv de grande taille ( surplus shed ) monté lui sur un support fait maison ,

- une pompe à vide avec filtre et manomètre ( enfin plutôt vacuumètre puisqu'il va de 0 à - 1 bars ) et a font , tout boucher et la pompe en route j'arrive a moins 0.85 bars mais ce ne sera pas la pression du laser car trop importante , en effet, j'ai constater qu'avec une légère fuite ( fuite réglé par un limiteur de pression sur l'autre coté du tube qui fait office de régénérateur d'air , en plus ... )

- un support en plexi de 20mm d'épaisseur sur 100mm de large monter sur des pied réglable

- une petite turbine 12 volts monter du coté masse du circuit pour le refroidisseur du tube

- et pour finir , un circuit de refroidissement de l'azote ( enfin de l'air ) réalisé avec un radiateur de watter cooling plat et deux cellule peltier 12 volts 9 ampères sur un circuit a part alimenté du coté primaire en 230 volts et 24 volts sur le secondaire pour alimenter les deux tec en serie et contrler par une sonde ctn reliée a un contrôleur et à un relais de puissance auto 30A
par contre ce système je ne sais pas encore si je vais l'utiliser car je n'ai pas assez de longueur de tuyau pour que ne se produise pas l'ionisation du gaz sur le radiateur ( il faudrai un tuyau de gros diamètre et long de plusieurs mètres mais du tuyau d'aquarium devrai convenir je pense ... et relier le rad à la terre aussi ...

bon voici quelque photo de la version final de se laser mais je l'ai pas encore monter, j'ai juste monté les truc que j'avais c'est a dire les fixation et l'armature du laser comprenant 4 condo de 3nF ( deux fois deux en serie ) 20kV ( donc deux fois 1.5nF 40kV un lot pour le spark gap l'autre pour l'impulsion ht ...

je me suis basé sur ce schéma, mais j'ai augmenter la taille du tube et de la tension et l'intensité ainsi que je n'ai pas monter de self mais deux résistances ht de 92kilo-ohms

bon mieux qu'un long discourt voici la bête et ses composants ( enfin pas tous hein !! )

laser len2au 15-12-2012 1.jpg

miroir uv.jpg

condensateur 10nf 20000 volts teflon.jpg

refroidisseur de gaz.jpg

[nikoones]

je viens de me relire et je constate que je n'ai pas fini cette phrase = "effet, j'ai constater qu'avec une légère fuite" la fin, c'est que avec plus de fuite et donc plus de pression on obtiens ( par experience je l'ai apris ) plus de puissance ;

mais je me méfie de la pre-ionisation, car c'est sa qui avait cassé mon tube ( mais ce n'était un tube qui n'avait rien à voir avec ceux que j'ai reçu de rocketman il etait tout fin ( lampe de scanner vider et coupé ) la au lieu de 0.8mm d'epaisseur j'ai quand même 3mm çà change tout !! )

[shrad]

j'ai eu le meme probleme avec le tube de lampe de scanner

la, j'ai un tube de 2mm d'epais et avec un petit fil passe autour (comme les lampes flash) je n'ai pas eu de claquage

mais mieux vaut rester prudent et tester par etapes

je dois toujours fixer mon laser sur un support plus rigide... j'ai trop de trucs a faire pour le faire maintenant, mais je le ferai sans doute semaine prochaine

[rocketman340]

j'ai eu le meme probleme avec le tube de lampe de scanner

la, j'ai un tube de 2mm d'epais et avec un petit fil passe autour (comme les lampes flash) je n'ai pas eu de claquage

mais mieux vaut rester prudent et tester par etapes

je dois toujours fixer mon laser sur un support plus rigide... j'ai trop de trucs a faire pour le faire maintenant, mais je le ferai sans doute semaine prochaine

il te faut faire un couplage capacitif non pas avec un fil mais avec un feuille de cuivre ou d'aluminium si possible auto collante sur une face pour avoir un bon couplage. Donc avant le décharge principal la paroi de verre forme le diélectrique, la feuille de cuivre une électode du condensateur et l'autre électrode qui est virtuelle se crée durant la pré-décharge par reptation des charges électrique qui forment des micro streamers produisant du rayonnement UV qui préionise le gaz permettant d'avoir un décharge principal plus homogène.
Si tu entour d'un fil, tu produit plutôt un streamer unique servant a rendre conducteur la gaz comme pour les tubes flashs et ça tu n'en a pas besoin avec la tension très élevée ou tu travail
Rocketman 340

[nikoones]

salut rocketman,

sur le couplage capacitif, quelle longueur est bonne, je veux dire, moi je vais mettre du papier alu autocollant qui par de l'électrode positive jusqu'à environ 2 cm de la masse avec entre les deux une "barrière d'isolant ( j'ai un truc en polymère qui devrait faire l'affaire , je vais le glisser de force sur le tube et comme c'est une sorte de caoutchouc/plastic ( amortisseur de potence flex tem de vtt ) il n'y aura ni trop ni trop peu de pression sur le tube et ce sera étanche aux arc électrique ;

sinon, pour l'instant ,je me pose une question : est ce que c'est utile de refroidir le gaz avant de l'aspirer dans le tube , et je vais mettre environ 5 mètres ou plus de tuyau d'aquarium de diamètre 12 int 16 ext ( 2 euro le mètre donc je peut en mettre pas mal ) et mettre un raccord juste avant le radiateur à la masse pour éviter que la ionisation ne va jusqu'aux peltiers ( c'est ce qui m'était arrivé avec du tuyau "gaz de ville" trop court , sa faisait des étincelles ( petites hein, mais présentes ) car je n'avais rien mis à la masse par peur que l'ionisation soit aussi présente dans ce tube et donc baisse un peu le rendement du laser !

donc , est ce que je garde ou je vire le système de refroidissement ??

[rocketman340]

salut rocketman,

sur le couplage capacitif, quelle longueur est bonne, je veux dire, moi je vais mettre du papier alu autocollant qui par de l'électrode positive jusqu'à environ 2 cm de la masse avec entre les deux une "barrière d'isolant ( j'ai un truc en polymère qui devrait faire l'affaire , je vais le glisser de force sur le tube et comme c'est une sorte de caoutchouc/plastic ( amortisseur de potence flex tem de vtt ) il n'y aura ni trop ni trop peu de pression sur le tube et ce sera étanche aux arc électrique ;

sinon, pour l'instant ,je me pose une question : est ce que c'est utile de refroidir le gaz avant de l'aspirer dans le tube , et je vais mettre environ 5 mètres ou plus de tuyau d'aquarium de diamètre 12 int 16 ext ( 2 euro le mètre donc je peut en mettre pas mal ) et mettre un raccord juste avant le radiateur à la masse pour éviter que la ionisation ne va jusqu'aux peltiers ( c'est ce qui m'était arrivé avec du tuyau "gaz de ville" trop court , sa faisait des étincelles ( petites hein, mais présentes ) car je n'avais rien mis à la masse par peur que l'ionisation soit aussi présente dans ce tube et donc baisse un peu le rendement du laser !

donc , est ce que je garde ou je vire le système de refroidissement ??

Le papier autocollant comme celui dont j'ai joint les 2 tubes capillaires tu le trouve chez Mr.Bricolage et il faut toujours le mettre coté masse et sur la plus grande longueur possible avec la rondelle isolante contre la HT.
Inutile de les refroidir pour faire quoi ? Ce ne sont pas les gaz que tu vas excités pour l'effet laser.
Par contre comme déjà dit le coté aspiration des gaz avec la pompe à vide coté masse (très important un tuyau de 4 mm intérieur et 1 mètre de long pour l'aspiration va très bien.
Coté entrée gas sur la pièce que ton copain va usiné le diamètre du trou le plus petit possible 0.2 mm ou plus petite puis tu parts sur une torche de tuyau diamètre int 2 mm et 10 mètre de long de façon a avoir une pression supérieur dans ce tronçon de tube que dans la cavité laser et surtout plus long pour que le courant durant la décharge traverse le capillaire et pas le tuyau d'ammenée de gaz qui va à la bouteille d'azote et relie le bouteille d'azote avec une tresse de cuivre à la masse du système

[nikoones]

on ok je vire le système de refroidissement ok, je ne savais pas si c'etait bien ou pas bien de la faire , tu as répondu à ma question

pour la pompe à vide , bien sur toujours du coté masse du tube laser et un tube plus long ( même beaucoup, beaucoup plus long du coté aspiration de gaz sa c'est aussi claire

par contre je vais usiner un gicleur de 0.2mm de diamètre pour le mettre dans le tuyau d'amené du gaz , car sur le plan il faut 2mm si je me souvient bien et en haut du tube il fait 4mm pour que je puisse fixer le régulateur de débit ( qui lui ne sera pas branché à la masse sinon, çà ne lasera pas, mais qui sera isoler et j'ai fait un outil pour régler le débit en bois et en plastique avec juste le bout en métal , que j'ai coller sur un embout en plastique enfin bref, j'ai mis du ht sur cette partie il n'y as aucune fuite de courant ( sa fait environ 25cm de long ) ) qui sera à l'air libre pour le moment ( le temps que je me trouve une bouteille d'azote ( encore que c'est pas sur que je ferai cet investissement car c'est cher et je suis aussi sur un autre projet le laser rouge 638nm ) ...

donc il faut que je bride le trou de deux millimètre en un trou de 2/10 de mm va faloir aussi que j'achette une mini perceuse avec des foret de 0.2mm !! mais sa c'est pas trop cher

par contre aussi, moi j'avait mis ma feuille en alu sur le coté "plus" je le mettrai coté masse alors !! ( oui j'ai vu le scotch en alu, c'est ce que je pensai prendre ) ...

[shrad]

pour le trou de 0.2mm, ne fais pas cet investissement

fais un trou classique de 2mm par exemple, et soude un petit bout de feuille de cuivre dessus, puis perce avec une aiguille

l'avantage c'est que si tu rates le trou, tu peux recommencer en ressoudant une feuille a la place de l'autre

[nikoones]

bon, j'ai acheter une mini perseurse meuleuse et tout , mais c'est pas exprès pour sa c'est plus pour le reste c'est toujours utile d'en avoir une !!!

par contre je pense que le trous de 0.2mm ne sera pas nécessaire tant que je n'aurai pas de bouteille de gaz "azote" et puisqu'en plus je passe par un regulateur de débit qui ouvre ou qui ferme plus ou moins l'orifice d'arrivé de l'air , donc pas utile ... ... pour l'instant ; enfin je pense ??

[rocketman340]

Salut Nikoones,

il te faudra une fois que ton laser fonctionne bien encore l'amélioré en fesant pendant la charge de tes condensateurs de décharge une préionisation du milieu amplifiant.
Réfléchit sur le schéma suivant et tu me dis ce que tu en pense? et explique moi le fonctionnement comment tu le perçoit.
Etude la subtibilté du schéma !
La tu vas encore double l'énergie de sortie !
Et après quand tu auras réalisé ce montage je t'en proposerai un qui te permettra de doublé encore une fois l'énergie de sortie soit 4 fois plus que ce que tu auras si tu travail la topologie de ta construction qu'il faut amélioré.

Rocketman340

[xiantia]

Salut :

Nikoones , Shrad, RocketMan340

Comme d'ab je comprend rien a vos "délire" de laser maison, mais pour pas mourir bête et oui la fin de monde j'ai une question au cas ou le ciel me tombe dessus

Le SG. c'est le truc gate ? c'est un eclateur ? c'est a dire qu'au dessus d'un tension X le gaz dans lequel il est va ce ioniser ? ça fait un arc quoi et ca court circuit un condo ou autre ?

By Yannick

Ps: Déjà avec un pauvre train électrique en 12v je prend une châtaigne alors la Ht c'est pas du tout mon truc (machin a laver inclus !)

[electron190]

Essaye ça :

DSC03264.JPG

Petite alim que j'ai monté pour tester sur le petit CO²

[nikoones]

le SG c'est le Spark Gap = un eclateur comme tu l'as bien compris , et son fonctionnement aussi ; impec !!

[enzo]

Bonsoir a tous
suite a la question posé par xiantia, et la réponse très clair de nikoones, je soumet une idée qui vaut ce qu'elle vaut

Ca serait bien de créer un petit lexique avec explication , simple a la porté de tous des termes que on peut lire en ce moment sur
deux parties du forum ("laser a milieux gazeux" et "laser à milieu solide").

Les sujets sont a mon avis très passionnant, mais des fois, je ne comprend pas a cause des termes employés , en plus je suis nul en anglais, et la plupart des ouvrages sur les lasers a gaz sont en anglais

Voila c'était l'idée de ce soir

Merci de m'avoir lu

Enzo

[electron190]

On mettra le mot "CHAT"
Définition :
Élément de propulseur , toujours en nombre pair , de même couleur et de même poids

Tient , je pense , mon alim peut peut-être fonctionner pour un LEN²

[nikoones]

C0 ne serai t il pas le conducteur qui entoure le tube ?? en tout les cas il doit servir a la prè - ionisation, en maintenant une tension élevé mais pas trop ... pendant l'après décharge de c1 non ??

[rocketman340]

[quote="nikoones"]C0 ne serai t il pas le conducteur qui entoure le tube ?? NON cet un
condensateur externe au circuit.

en tout les cas il doit servir a la prè - ionisation, en maintenant une tension élevé mais pas trop ... pendant
l'après décharge de c1 non ?? NON

Analyse le circuit étape par étape
1. Charge des condensateurs C1 et C2 différence de potentiel aux bouts de électrode du tube capillaire = 0 volts
2. Déclenchement du SG ............etc...

continue l'explication j'aimerai savoir si tu as compris ce qui se passe c'est très important , sinon tu ne pourras pas
progresser dans la technique des lasers à gas pulsée . (ce n'est pas pour t'embeter mais pour que tu apprennes à raisoner sur
les circuits de décharge )

Rocketman340

[electron190]

C0 ne peut se charger que pendant la décharge , comme il n'est relié qu'à deux électrodes indépendantes du tube
Ensuite , il doit se comporter comme un oscillateur avec la self-induction de la cavité
Non ?

[nikoones]

bon, il y a déjà un truc qui m'échappe , j'ai fait ce schéma ( dans la fin du message ) et après j'ai pas continuer car je l'ai fait sans le truc qui me tracasse c'est a dire la masse du coté gauche du circuit ( ?? )
alors la question est = est ce une erreur ou c'est moi qui debloque ?? ( je suis d'avis mitigé )

donc voilà ou j'en suis :

circuit rocketman 1 paint.jpg

donc tu voies c'est pas gagné, mais je vais essayer de trouver , mais c'est pas évident comme problème , mais la question est : il faut cette masse ou pas ??

[shrad]

moi je pense que la masse a gauche ce n'est pas une erreur

[nikoones]

mais alors les deux condo se decharge dans la masse ?? c'est là que je comprend pas !! à la fermeture de l'interrupteur "SG" il y a c1 qui est relier des deux coté a la masse et c2 en court circuit , à moins que "R" soit de forte valeur ??donc je suis bloqué pour l'instant, j'attend déjà la réponse de rocketman

[rocketman340]

bon, il y a déjà un truc qui m'échappe , j'ai fait ce schéma ( dans la fin du message ) et après j'ai pas continuer car je l'ai fait sans le truc qui me tracasse c'est a dire la masse du coté gauche du circuit ( ?? )
alors la question est = est ce une erreur ou c'est moi qui debloque ?? ( je suis d'avis mitigé )

donc voilà ou j'en suis :

circuit rocketman 1 paint.jpg

donc tu voies c'est pas gagné, mais je vais essayer de trouver , mais c'est pas évident comme problème , mais la question est : il faut cette masse ou pas ??

Bon, je t'explique pas à pas la décharge de ce circuit

1. L'alimentation HT DC charge au potentiel +U, les condensateurs C1 et C2 , C1 à la masse et C2 à la masse à travers R2 (environ 500 Ohms à 2 kOhms)
le potentiel à ce moment sur Co est de 0 volt.
2. Le sparkgap SG décharge le condensateur C2 donc les polarités durant le 1er cycle sont inversé le coté + devient -
donc la tention aux bornes de C1 et C2 devient C1+C2 soit 2U ( en réalité pas tous à fait perte résistive et inductive et capacitive)
3. La tension 2U apparait sur les électrodes Q1 et P1.
En face se trouvent les électrodes Q0 et P0 relier au condensateur Co
Le condensateur Co est déchargé donc il va y avoir une étincelle entre Q1 et Qo et une autre étincelle entre P1 et Po qui va
transféré la charge C2+C1 sur Co.
4. Ces 2 étincelles vont émettre de la lumière ultraviolette qui va préionisé le gaz à l'intérieur du capillaire permettant d'obtenir
une décharge homogène durant la décharge de pompage.
5. Puis le condensateur Co étant chargé à 2U va se décharger entre les électrodes Qo et Po ce qui va pompé l'azote pour obtenir une inversion de population qui après donnera l'effet laser dans le résonnateur. La topologie pour le condensateur Co est très importante pour avoir une décharge la plus rapide que possible.
6. Il faut un résonnateur car le gain n'est pas assez grand si l'on veut obtenir une émission laser puissante surtout avec un tube de 15 cm de long . Un miroir HR et un OC de 30% sont ideal mais ça fonctionne déjà avec un OC de 8% (une simple lame de quartz)


Rocketman 340

[nikoones]

bon, j'ai tricher un peu là, mais voilà, pourquoi: je viend de simuler le circuit sans la masse de gauche et avec avec le schéma suivant j'ai mis des condo non polarise mais de forte valeur ( entre 47 et 100µF 35volts ac ) et 4 diode couple a un transistor , et j'ai mis une resistance de 120kilo-ohms comme "R"

voilà ce que sa m'aprend a zero il n'y a pas d'alimentation donc toute les diode sont eteinte
à t = 1 je branche mon alim 12 volts sur "hv" la led 3 s'allume vite puis s'eteint, la led 4 = 0 et les deux led 1 et 2 s'alume
a t=2 = je met le "sg" ( un fil qui fait office d'interupteur ) sur "on" circuit fermé donc il se passe que 3 s'allume vite puis s'eteint, 4 s'allume et 1 s'alume puis 2 s'allume puis s'eteint , puis après quelque seconde il n'y a plus que led 1 et 2 allume a moitier

voici le shema que j'ai fait

simulateur de fou.jpg

[nikoones]

rhaa zut , alors ce que je viend de mettre est faux , n'en tenez pas compte car je n'ai pas mis de masse "gauche"

[nikoones]

donc si je comprend bien le condensateur C0 est isoler au moins au double de c1 et c2 ??

merci pour l'explication, comme je disait à un pote récemment , j'ai des problème de concentration en ce moment et depuis quelque mois, des problème simple comme des addition, son pour moi des fois sans réponse, pourtant des autre truc plus général sa va !!

mais bon mon état de santé ne vous interesse pas et n'as rien à voir avec le sujet dont on parle donc , c'est tout ce que j'avais à dire !!

[shrad]

prends le temps de te reposer, prends un peu l'air, et vas y etape par etape le corps et l'esprit vont a deux, et si tu vas mieux, le reste suivra, meme si c'est par petits bouts

[nikoones]

merci shrad