Facharbeit über Stickstofflaser

[thargor]

Hi,
ich vesuche zur Zeit ne Facharbeit über Stickstofflaser zu schreiben. Leider funktioniert das Teil nicht so wie ich mir das vorstelle. Ab einer Spannung von 9 kV gibts hübsche Entladungen an den Schneiden, aber keinen Laserblitz!!!
Könnte mir wer ein paar tipps geben, woran das liegen könnte????

[Ironman]

Tach thargor ,
mit ein bischen googeln :

http://technology.niagarac.on.ca/people ... sersN2.htm
http://www.pulslaser.de/index0.html

Vielleicht ist da ja was dabei ...
... und als du dich hier angemeldet hast , bekamst du die Möglichkeit ein Profil auszufüllen ...
Hartmut

[gebbi]

Hi,
hast du mal genau geschaut, ob deine Schneiden auch richtig parallel stehen? Hatte das Problem auch mal bei uns im Labor. Fünf Blatt Papier dazwischen und dran ausrichten hat geholfen.

Lg, Gebbi

[thargor]

Ich habs jetzt heute noch mal versucht, mit parallel ausgerichteten Schneiden!! Nur: geändert hat sich dadurch nichts!! weiterhin nur einige Überschläge zwischen den Schneiden, aber kein Laserimpuls!!! Hoffentlich kann mir noch irgenwer den entscheidenden Tip geben, der Abgabetermin rückt unaufhaltsam näher....

[dominik]

Moin,
bist du sicher, dass 9KV ausreichen?? Reicht die Energie, die beim dem Funken entladen wird(Kapazität des Kondensators)? Und hast dus mal mit anderen schneiden versucht?? was ham deine für Maße?

Dominik

[thargor]

9 kV müssten eigentlich reichen, ich habs auch mehrmals auf bis zu 20 kV hochgeregelt mit gleichem Ergebnis!!!
Meine Aluminium schneiden haben die Maße 20*6*0.5cm mit einer Schneide auf halber Höhe der langen Seite.
Noch ne Frage: hab heut aus purer Verzweiflung mehr Plastikfolie als Dielektrikum verwendet (heißt geringer Kapazität) und damit das bisher beste Ergebnis erzielt!! Kann das sein??

[richard]

Servus,

Vielleicht hast du ja einen Durchschlag in dem Kondensator!?

[richardk]

Hallo thargor,

heiteres Rätsel raten...
9kV reichen, zumindestens als Spannungsquelle für
die benötigte Pulsformungs Schaltung.
Einfach Kondensator und Elektroden -> Knall reichen nicht aus.
N2 lässt sich nur in etwa den ersten 5ns zur Lasertätigkeit anregen.
Und möglichst in den 5ns sollte die ganze Energie deines
Kondensators umgesetzt sein. Alles nach diesen 5ns giebt, wärme,
lärm, UV licht.... aber kein Laserlicht.

Als einfache Literatur verweise ich dich auf die
Seite von www.pulslaser.de
dort findest du hier, die absuluten Basics.
-> http://www.pulslaser.de/Stickstoff/Theorie/theorie.pdf
Stichwort -> "Blümlein" Schaltung

Umfangreichere Literatur findest du bei Sam's Laser FAQ
und zwar hier -> http://www.repairfaq.org/sam/lasercn2.htm#cn2toc

Auf meiner Webseite giebt's zur Zeit nur Foto's
meines N2 Laser Eigenbau Versuchs.
http://www.web-world.ch/richard/index.p ... _laser.php

Wie wäre es mit Foto's ink. Beschreibung deines Aufbaus?
Da könnte man dir besser helfen.

Gruss RichardK

[thargor]

Bilder kann ich erst in den nächsten Tagen liefern, meine Schneiden sind noch bei nachschleifen!!!
Mein Aufbau ist im Grunde wie auf http://users.aol.com/gykophys/nlaser/nlaser.htm.
Ich hab allerdings anstelle der Alufolien 2mm-dicke Alubleche verwendet (wegen der Optik!!). Funkenstrecke aus Messinghutmuttern mit Abstand 1-2mm. Schneidenabstand 1.1mm auf der einen Seite 1.2 auf der anderen.
Als Verbindung der Schneiden hab ich einen 5 k-Ohm Widerstand.
Bilder kommen dann bald, aber vielleicht entdeckt hier schon wer den Fehler!!!
Danke schon mal im Voraus!!![/img]

[thargor]

Hier wären 2 fotos(sind a bisserl groß ich weiß!!)
ich hoff man kann was erkennen!!!
nur so info: ich hab statt der Spule auch verschiedene widerstände verwendet, ohne effekt!!!
Hab heute nachmittag 3 stunden alles mögliche ausprobiert, nichts hat geholfen!!
wenn also irgendwer ne idee hat, wär echt super, wenn ich den zum laufen kriegen würde!!!

[dominik]

Moin,
ich denke mal, dass das schon an der Spule liegt. (Windungsanzahl, Eisenkern und Übergangswiederstände in den Kabeln zur Spule).

Versuche mal, eine Luftspule mit etwa 20-30 windungen direkt an die Schneiden anzuklemmen.

(vgl. 1. link von Ironman)



MFG Dominik

[richardk]

Hallo thargor,

also an deiner Ladespule liegt es nicht. Jedoch kann sie "unoptimal" sein.
Sie ist mitbestimmend für die Wiederholrate des Lasers und somit
auch für die mittlere Leistung des Lasers.
Folgende Probleme sehe ich:

1. Vakuum fehlt, dieses erleichtert die Entladung um einiges.
zustäzlich sollte auch noch für einen N2 Nachfluss gesorgt
werden "flowgas" Betrieb.
(auch auf deinem Link ist eine Wasserstrahlpumpe zu sehen)

Da die "fast doppelte" Spannung der Blumlein Schaltung nur
kurz ansteht, kommt es ohne Hilfe eines Vakuums zu keiner Entladung.
Dieses Phenomen beobachtet man auch, wenn man
eine Kryptonbogenlampe mit einem 40kV Zündpuls nicht
gezündet kriegt, jedoch schon bei angelegten 30kV DC
ohne Probleme eine Entladung einsetzt.
Dort muss man die Zündpulsdauer erhöhen und auch dessen Spannung.
Da man beim N2 Laser einen möglichst kurzen Puls will,
Optimum <5ns muss man entweder die Spannung noch mehr steigern,
oder einfacher für ein Vakuum sorgen.

btw. der Wiederstand sorgt dafür, das die Ladeschaltung nicht
überschwingt, resp. keine Oszillation eintritt.

2. Optimierungsmöglichkeit des Schwingkreises ist nicht wirklich möglich.

Der zweite Kondensator, an dem sich die Funkenstrecke
befindet, bilden zusammen den wichtigsten Schwingkreis der Schaltung.
Wen dieser "umschwingt" steht nahezu die doppelte Spannung
zwischen den "Schneiden, Elektroden".

Der Schwingkreis besteht aus dem offensichtlichen Kondensator
und der Funkenstreke. Diese, stelt gezündet quasie einen Kurzschluss
dar, und bildet somit eine Induktivität (schweine klein)
diese muss, sollte variabel sein, um ein optimales umschwingen
einstellen zu können.

Baue die jetztige Funkenstreke ab (Hutmuttern weg) und stell zwei
Metallklötze mit Schrauben drauf, die du verschieben kannst.
So kannst du die Optimale Position ermitteln.
(VORSICHT HOCHSPANNUNG!) immer zuerst auschalten & entladen!

http://www.web-world.ch/richard/projekt ... C05768.jpg
hier siehst du meine Funkenstreke, und die Bügellänge (induktivität)
und die Lötzinn Rückstände, von von meinen Optimierungen
(Positionsverschiebung)

PS. sauberer Aufbau, beachte das die verwendeten Laborkabel
so ausehen, als ob sie höchstens 1000V abkönnen
also Vorsicht...


Gruss RichardK

[thargor]

Zum tip von dominik: mit ner einfachen luftspule gehts echt besser, es lasert zwar noch nicht, aber vom gefühl hörts sich schon ganz gut an und sieht ganz gut aus.
was ich noch probiert hab, war ne glasplatte als isolator. effekt: deutliche verbesserung!!!
Zum tip von richardk: meine funkenstrecke ist verstelltbar (hutmutter raus-reindrehen), aber wie genau geht das dabei?? also mit deiner lösung ginge das alles schon etwas sensibler...
und auf welche abstände bis du dann so gekommen?

[richardk]

Hallo thargor,

es geht nich nur um die Abstände der Funkenstreke, sondern auch
um deren Gesamtposition. Ich gebe ehrlich zu, dass ich da auch
etwas experimentiert habe. Jedoch solte man das ganze in den
Grundzügen doch einigermassen verstehen, was die Schaltung macht
bevor man experimentiert.
Die Lade Spule zu optimieren bringt auch was, das hast du ja gemerkt.
Jedoch beeinflust sie nur die Wiederholrate, resp. trägt zur Grunfunktion
der Schaltung wesentlich bei. Aber auch nur zur mitleren ereichbaren
Leistung. Nicht jedoch zur max. Pulsleistung.

Gruss RichardK

[thargor]

ich hab in den letzten tagen erstmal des schriftliche gemacht, deswegen die verspätung!!!
also noch mal zur funkenstrecke: ich hab diese blümleinschaltung jetzt auch mal meinem physiklehrer gezeigt, aber was meinst du mit gesamtposition??
schon auf der platte ohne stromanschluss? oder hab ich da schon irgendwo einen denkfehler?

[peter..]

die funkenstrecke auf den fotos sieht so aus, als ob sie ziemlich kurz und auch nicht all zu gut verstellbar ist. wenn du nur einen millimeter funkenstrecke hast, gibts die entladung schon bei ner relativ geringen spannung (wenige kV) am kondensator und die energie reicht nicht um im laserkanal ne besetzungsinversion hervorzurufen - auch wenn du am netzgerät 20kV einstellst.

[thargor]

Hey mein Laser funktioniert endlich!!!
hab gestern einfach mal die ganze Anordnung mit Stickstoff aus der Flasche begast, und sofort war ein deutlicher LAserimpuls zu erkennen.

danke nochmal fürs Helfen, war wirklich knapp, morgen muss ich die facharbeit abgeben!!!

[traveller]

Und hier kommt schon der nächste mit einer Arbeit in dieser Richtung .
Ich bin immer noch auf der Suche nach einem passenden Thema für meine Maturaarbeit, und da Holografie wegen des zu teuren Filmmaterials mehr und mehr wegfällt, habe ich auch schon in Richtung Laserbau überlegt...
Und wie ich hier sehe, ist das wohl ein Thema, wo auch auswertbare Ergebnisse erzielt werden können?

[juk]

Dieses Phenomen beobachtet man auch, wenn man
eine Kryptonbogenlampe mit einem 40kV Zündpuls nicht
gezündet kriegt, jedoch schon bei angelegten 30kV DC
ohne Probleme eine Entladung einsetzt.

Hallo,

das Phänomen ist bekannt und darüber bin ich auch bei meiner DA "gestolpert".

Man nimmt an, das die Spannung bei einem schnellen Zündimpuls schneller ansteigt, als sich der Streamer im inneren ausbreiten kann. Der eigentliche Durchbruch ist zwar extrem schnell, das dauert nur wenige nanosekunden, aber vorher werden Elektronenlawinen ausgelöst, die einen ionisierten Kanal hinterlassen. Diese sogenannten Streamer sind zwar auch sehr schnell, aber eben deutlich langsamer, als der eigentliche Durchbruch. Wenn die Spannungsrampe also zu schnell ist, können diese der Spannungsrampe nicht folgen.

Es gibt auch verschiedenen Durchbruchsmechanismen, abhängig von dem vorhandenen Duck.

Bei geringem Druck ist es der Townsend-Durchbruch und bei höheren Drücken der Streamerdurchbruch.

Dazwischen gibt es noch die Corona-Entladung, die teilweise selbst dafür sorgt, das ein Durchbruch verhindert wird.

Das Gebiet des Durschschlages ist bis heute weitestgehend vollkommen ungeklärt! Es gibt zwar viele Theorien, aber keine erklärt alles.

[traveller]

Ich bin jetzt auch an meiner Arbeit und stehe vor einem ähnlichen Problem, alles scheint zu funktionieren, es gibt jedoch keinen Laserpuls...
Doch, bei einem Versuch gab es ca. alle 10 Pulse einen Laserfleck, aber dies liess sich nicht reproduzieren oder optimieren.

Meine Anordnung ist wohl nicht optimal. Bis jetzt ist alles nur aufeinandergelegt, da ich noch nichts festes bauen wollte, ohne zu wissen, ob es funktioniert. Jedoch denke ich, mein Hauptproblem sind die Schneiden. Die jetzigen Aluschneiden (Länge 20cm) laufen nicht in der Mitte, sondern an der Oberkante scharf (bzw. nicht wirklich scharf, sind irgendwelche Alukanten aus dem Baumarkt, habe noch nichts besseres gefunden) zu. Allerdings habe ich es auch schon mit Japanmesserklingen versucht, auch ohne Ergebnis...
Was könnte ich für Schneiden verwenden?
Wie müsste die Entladung zwischen den Schneiden aussehen? Bis jetzt sah es eher aus als ob es viele kleine Entladungen manchmal mehr, manchmal weniger auf der ganzen Strecke verteilt gibt. Müsste eine einzige, homogene Entladung stattfinden? Und wie ist der Abstand der Schneiden? Ich habe auch schon gelesen, ein zu kleiner Abstand wäre auch suboptimal...

Sonstiges zum Aufbau: Spannungsquelle bis 6000V, Luftspule, Kondensatoren aus Alufolien und Kopierfolien, Funkenstrecke aus Schrauben mit Hutmuttern. Wie gesagt ist (noch) nichts fixiert, alles lässt sich verschieben und verschiebt sich leider auch ungewollt.