Laser Azot (TEA)

[radhoo]

Am construit un laser cu azot, pentru a functiona la 1atm si cu azotul din aer.

 

Am pus la punct un sistem interesant pentru reglarea electrozilor intre care se produc descarcarile electrice. Dupa cum probabil stiti, electrozii trebuie sa fie paraleli, dar distanta dintre ei trebuie sa poata fi reglata. Am descris mecanismul in detaliu aici: http://www.pocketmagic.net/?p=346

 

Schema de principiu a laserului este:

 

Iata cateva poze:

 

Am pus si un filmulet pe youtube:

 

Sper sa va placa. Laserul nu functioneaza cum ar trebui si as vrea sa stiu de ce.

[mișa]

Tare ma tem ca ala nu e un LASER. Radiatia laser trebuie sa fie monocromatica si coerenta. Coerenta inseamna ca toti fotonii sunt in faza. In cazul asta, nu sunt create conditii pentru nici una din cerinte. E doar o sursa de lumina cu arc electric.

[radhoo]

Asa e. Dar de ce?O problema posibilia la care m-am gandit a fost ca electrozii mei sunt suspendati si ionii nu se acumuleaza.Majoritatea laserelor de acest gen sunt construit pe placi de aluminiu. Eu am folosit condensatori ca sa scap de dimeniunile exagerate.Am incercat sa prind electrozii mei intre doua placi de ebonita. Nici o imbunatatire. Astept sugestii.

[teslina]

Misa esti prea negativist. Montajul a fost facut, acum urmeaza sa il imbunatatim.

 

Condensatorii din folie din aluminiu au un rost, nu reprezinta ceva anacronic. Este de vorba de condensatori Blumlein, cu inductanta parazita cat mai mica. Pentru a avea emisie laser, timpul de pompaj (in care atomii se excita si se situeaza la nivelul metastabil) trebuie sa fie foarte scurt, de ordinul nsec. inductanta circuitului trebuie sa fie cat mai mica. Iata ceva de citit:

 

http://tesladownunder.com/LaserNitrogen.htm

http://www.geocities.com/resalles/N2/n2_laser.html

 

Ma indoiesc ca in montajul tau regula inductantei minime este respectata.

 

In plus, dupa cum am vazut in filmulet, descarcarea apare la capetele barelor de metal, acolo unde exista varfuri ascutite la o frecventa de descarcare destul de mare. Pentru a fi eficienta, mai ales in aer, descarcarea trebuie sa fie cat mai uniforma de-a lungul electrozilor, si la o frecventa a pulsurilor mult mai mica. O solutie mai buna pentru electrozi ar fi bare de cupru, usor indoite la capete, astfel incat descarcarea sa nu se produca decat de-a lungul barelor si nu la capete. Cand faci montajul umbla cu manusi (la propriu). Orice contaminare cu material organic poate duce la pierderea efectului laser.

[mișa]

Nu sunt negativist. Pentru a obtine efect laser este nevoie de 2 oglinzi paralele cu reglaj critic intre care se face rezonanta laser. Un foton, eventual reflectat din oglinda, loveste un atom din MEDIUL LASER a carui electroni au fost deja ridicati pe nivele superioare (de exemplu prin descarcare electrica), provoaca coborirea electronilor la locul lor, cu emisie de energie sub forma unui foton IN FAZA cu primul. Deja avem 2 fotoni care urmeaza sa se reflecte dintr-o oglinda in alta in speranta altor interactiuni identice. La un moment dat, cind sunt suficienti fotoni, vor iesi PRIN oglinda (una din ele e semioglinda) sub forma de raza laser.Gasesti pe net medii laser destule, dar aerul nu e printre ele. Bineinteles nu pe YouTube ca acolo gasesti orice.

[radhoo]

@teslina Mersi de sugestii - Esti o mina de aur.

Sa stii ca m-am gandit la cupru, la tevile folosite pentru incalzire. Am sa incerc asta si eventual le voi si curata cu o solutie de hidroxid de sodiu inainte de a le monta.

Nu e o problema ca tin electrozii suspendati in aer? Mi-ar placea sa raman la acest design, reglajul e foarte usoar asa.

Cum ar fi de as folosi condensatori de capacitate mai mica? Voi citi, desigur, si materialele ce mi le-ai recomandat.

 

misa, ce ai scris e in general valabil, dar acopera doar o mica parte a teoriei laserelor.

Arunca un ochi peste lasere cu rubin, si de ce nu, peste lasere cu azot/aer la presiune normala.

[teslina]

Misa, laserul cu azot functioneaza in regim de superadianta, nu are nevoie de cavitate rezonanta (recte, oglinzi).

TEA chiar asta inseamna: excitare prin descarcare electrica transversala (perpendiculara pe axa fasciculului), la presiune atmosferica. Uite pe wikipedia:

 

http://wiki.4hv.org/index.php/Nitrogen_TEA_laser

 

Efectul laser se obtine mai usor in azot pur, dar se poate obtine in anumite conditii si folosind aerul obisnuit.

Raza laser obtinuta este un impuls de lumina ultravioleta, cu lungimea de unda de 337 nm, de foarte scurta durata, ceea ce face ca puterea dezvoltata sa fie foarte mare (de ordinul MW). Trecand raza printr-un mediu optic potrivit, cu proprietate laser (un colorant cum este fluoresceina sau rodamina) se poate obtine radiatie in domeniul vizibil. Colorantul emite in vizibil, pe o banda de frecvente, astfel incat folosind o retea de difractie se poate varia lungimea de unda emisa, intr-un interval de valori.

 

Radhoo, nu folosi hidroxidul de sodiu, dupa un timp, stratul stralucitor de cupru metalic se va oxida si ve deveni negru, ceea ca va avea efecte negative asupra descarcarii (am constata asta dupa curatarea necorespunzatoare a unor monede de cupru din colectia mea numismatica). Poti indeparta rezuduurile organice cu un pic de spirt alb, pe care il lasi sa se evapore singur.

[mișa]

Mai! Orice laser, inclusiv cel cu azot are nevoie de cavitate rezonanta (optic). Eu nu vreau sa va contrazic, desi ar trebui. Am aruncat "multi ochi" peste diverse lasere, cu unele chiar am facut experiente.(rubin, sticla dopata cu Nd, heliu-neon, azot, dioxid de carbon, semiconductori...) Radhoo Normal ca teoria e mult mai complicata, dar in esenta asta e la orice laser. Daca nu e asta, nu mai e LASER, e altceva. Sa stiti ca ce am zis nu a fost din rea vointa ci dimpotriva. Nu credeti toate miturile...Teslina, laserii in impuls, de MW, se obtin relativ usor, dar nu asa! (sau asa, mai greu)Inca odata, nu vreau sa va descurajez, dar calea spre laser e alta! Conditiile sunt ceva mai stricte...Te rog arata-mi si mie un laser fara cavitate rezonanta.Si acum fara urma de gluma: Cum puteti crede ca producind descarcare electrica (generata prin orice montaj) intre doua bucati de metal paralele fixate pe o scindura puteti obtine laser?

[teslina]

Exista Misa, exista.

 

Uite cursul de laseri si spectroscopie:

 

http://www.studentie.ro/download_cursuri.php?id_curs=1181

 

La capitolul III despre laserii cu gaz molecular, dupa laserul cu CO2, poti citi cateva lucruri despre laserul cu azot. Vei afla ca pentru acest laser castigul mediului activ este foarte ridicat, astfel incat un laser cu lungimea de cel putin 1 metru poate functiona fara cavitate rezonanta. Si este de preferat asa, deoarece ferestrele de cuart permeabile la radiatia ultravioleta a laserului ar fi greu de gasit.

 

Eu zic ca asta ar fi o provocare mult mai tare pentru tine decat banalul tesla coil.

[mișa]

Scuze ca iar ma tot bag pe topicurile lui radhoo....ce sa fac, sunt interesante.Teslina! De acolo rezulta ca intr-adevar, datorita cistigului, ai nevoie de 1m propagare in gaz cu inversiune de populatie. Oglinda de la un capat practic e necesara numai pentru a avea o directie controlata a razei. Oricum se spun prea putine. (e un text informativ si sunt convins ca in realitate lucrurile se complica)Pentru a pune in evidenta prezenta radiatiei laser UV, in cazul asta, nu e suficient testul cu fluoresceina sau rodamina deoarece ele sunt sensibile la orice radiatie UV, inclusiv la cele generate de arcul electric in sine. Testul e mult mai complicat. (optic, cu optica UV, cu franje de interferenta, care nu se vad ca sunt UV, numai in anumite medii...)(traful Tesla tot il fac pentru ca am inceput deja. Pentru mine nu e banal pentru ca nu am mai facut asa ceva. Cu laseri m-am mai jucat. Da' mai stii?)

[teslina]

Nu am mentionat colorantii ca un test pentru radiatia laser, ci doar ca posibila utilitate a laserului cu azot pentru pomparea optica in laserii cu coloranti.Obtinerea unui spot ingust de lumina de la descarcarea electrica (exact contrariul a ceea ce a obtinut radhoo, o lumina difuza) inseamna un anume grad de coerenta a radiatiei emise, ceea ce presupune emisia laser. Sigur sunt si alte teste mai complicate.Radhoo, este posibil ca in lumina celor sustinute de textele anterioare laserul tau sa fie prea scurt pentru a obtine efect laser. Deasemenea imi amintesc ca la laserii cu CO2 de tip TEA, inaintea aplicarii pulsului de tensiune transversala, mediul laser era preionizat cu ajutorul unui fascicul de electroni care patrundea in tubul laser printr-o fereastra subtire de aluminiu. In plus unii constructori afirma obtinerea cu mai multa usurinta a emisiei laser daca se utilizeaza o descarcare difuza de-a lungul electrozilor (deci a se evita cat mai mult aparitia scanteilor electrice localizate). Iti trebuie astfel o modalitate de a controla voltajul aplicat instalatiei si o posibilitate de reglaj fin a distantei intre electrozi.

[mișa]

Daca radhoo obtine un spot luminos, inseamna ca se intimpla ceva. Eu sunt foarte sceptic. (foarte foarte sceptic)Scriu asta pentru cei ce nu stiu: Un spot luminos inseamna directivitate, focalizare, NU coerenta. Daca obtine un spot, e posibil ca raza sa fie si coerenta dar nu e obligatoriu.Personal cred ca in cazul asta, daca obtine spot, raza va fi coerenta.(adica laser) Asta pentru ca nu foloseste optica.Cum vad eu continuarea acestui experiment: Radhoo trebuie sa obtina o descarcare electrica pe toata lungimea electrozilor deodata, adica pe minim 1m pentru a creea conditiile specificate in curs. Asta nu e posibil la presiune atmosferica. Eventual cu in fir subtire intre electrozi sa provoace o ionizare pe toata lungimea comandata cu in puls de tensiune... da' nici asta nu o sa mearga numai cu condensatori foarte mari...Tinind cont de viata scurta a inversiunii de populatie, macar 10ns trebuie sa fie arc electric pe toata lungimea electrozilor(min.1m). Greu. Zic aproape imposibil - ca sa nu zic imposibil.

[teslina]

Pentru cei carora le plac laserele...

 

Am baleiat un pic zona din fata blocului cu un laser verde cu semiconductor, de 200 mW. Punctele stralucitoare care apar de-a lungul razei sunt picaturi de ploaie.

 

 

Pentru a obtine o descarcare pe lungime atat de mare as merge pe principiul unei descarcari luminiscente (efluvii) si nu pe obtinerea unui arc electric. Am o idee care ar putea sa ne ajute, si am sa dau cateva exemple:

 

In generatoarele electrostatice Felici, intre inductor si fata interioara a rotorului este montat un cilindru, usor conductor, care joaca un rol important in ameliorarea repartitiei tensiunii si care da intervalului stator-rotor o valoare constanta si redusa. In una din variantele constructive acest cilindru poate fi realizat din sticla. Suprafata neteda a cilindrului uniformizeaza campul electric, impiedicand aparitia descarcarilor localizate.

 

Un alt exemplu ar fi electrodul interior dintr-un plasma globe:

 

 

Dupa cum se vede este un balon de sticla umplut cu span metalic. Daca electrodul interior ar avea o suprafata neregulata, descarcarea s-ar aprinde doar la nivelul varfurilor. Stratul de sticla permite uniformizarea campului si formarea unei paturi luminoase de plasma care inveleste globul de sticla si din care se desprind streamerii.

 

Instalatia de obtinere a ozonului a lui Berthelot realizeaza acest lucru prin descarcarea luminiscenta obtinuta intre doua tuburi de sticla umplute cu electrolit, vezi imaginea:

 

 

Ideea la care ma gandesc este sa nu folosim teava de cupru, ci tub de cupru introdus intr-o teava de sticla (sau eventual tevi de sticla umplute cu electrolit). Distributia campului de-a lungul barelor de sticla ar fi mult mai uniforma si am avea sansa obtinerii unei descarcari luminiscente (fara arc) pe toata lungimea tuburilor. Si se pare ca descarcarea fara arc este mult mai eficienta in procesul de pompaj decat arcurile electrice.

 

 

Blind edit: posturi consecutive&clean-up

[mișa]

Ideea e buna. Pentru inceput poate fi pusa doar o fisie de sticla intre cei 2 electrozi, la citiva mm de fiecare. (obtii 2 raze laser Ha Ha)

E posibil ca energia transferata mediului sa fie insuficienta pentru excitatie. Oricum, experienta trebuie facuta, eventual in azot pur.

Pe principiul asta, ar fi suficient un tub de sticla plin cu azot, pe care sa fie aplicati pe exterior 2 electrozi...(hmmm...nu prea...)

 

Am construit si eu acum vreo 20-25 de ani aparatul de ozon al lui Berthelot. Ce vremuri...

 

 

 

 

Vezi aici: http://solid.fizica.unibuc.ro/cursuri/opto/surse.pdf la "Conditia de coerenta a radiatiei laser" . (putin inainte de jumatatea documentului - paginile nu sunt numerotate)

[teslina]

OK, am citit. Deci daca am inteles bine, superadianta insemneaza emisia unui spectru ingust de frecvente, in care fotonii emisi, desi amplificati, au faze diferite. In consecinta radiatia emisa de un laser cu azot ar fi constituita din fotoni de aceeasi frecventa dar cu faze usor diferite, deoarece lipsa unei cavitati rezonante cu Q ridicat nu ar determina selectia unor fotoni cu aceeasi faza. Din punctul asta de vedere ai dreptate. Prezenta unei emisii dirijate la laserul de azot ma face sa ma gandesc ca emisia consta intr-o radiatie partial coerenta. Practic obtinerea efectului laser consta tocmai in aparitia spotului luminos concentrat in locul luminii difuze (dupa reglarea tensiunii de alimentare, a distantei dintre electrozi, a timpului de descarcare, etc). Iar varianta constructiva este aproximativ aceeasi inca din 1967 cand s-a constatat emisia laser pentru acest tip de instalatie.