الليزر يغتسبر محلية الصنع: كيف كان. الجزء 2

إخلاء المسؤولية: تم تنفيذ هذا المشروع بسبب حبي الكبير لفن الحصول على إشعاع الليزر ، إلى حد كبير من أجل عملية تنفيذه ، لذلك أطلب منك عدم طرح سؤال "لماذا هذا ضروري" في التعليقات. المعلومات الواردة أدناه هي للإرشاد فقط ، المؤلف غير مسؤول عن عواقب محاولات تكرار الوصف

ملخص الجزء الأول :

• تم بناء نموذج لمصدر طاقة ليزر بخار النحاس UL-102
• من خلال التجربة والخطأ ، تم العثور على الظروف التي يمكن من خلالها الحصول على توليد الإشعاع
• تلقى قدرة إشعاعية كبيرة ، حوالي 1 واط
• يتم تجميع النسخة النهائية من الباعث
• ثم تلا ذلك سلسلة غريبة من الإخفاقات ، مما عرض المشروع لخطر الإغلاق.

ماذا حدث بعد ذلك؟ انظر تحت القطع.

تم تعليق المشروع بسبب تسرب العنصر النشط UL-102. تم تخزين العنصر النشط في حالة صالحة للعمل ، بعد شهرين تم اكتشاف تسربه. إذا حكمنا من خلال ضغط الغاز المستقر فيه ، كان التسرب بطيئًا جدًا ، حيث كان لا يزال من الممكن إشعال النار في تصريف غامر لشكل مميز ، ولكن على طول قناة التفريغ لم يعد يشتعل. فشلت محاولة العثور على تسرب. وكل هذا على الرغم من حقيقة أن إطار هذا النوع الخاص من العناصر النشطة قد تم تجميعه بالفعل ، ومن المستحيل تركيب نوع آخر.

هذه هي الطريقة التي نظرت بها التصريفات في AE بعد تدفقها.



لم يكن هناك خيار سوى البحث عن UL-102 جديد. اضطررت إلى تعبئة جميع صلاتي في مختلف معاهد البحث ومختبرات الليزر في مدن مختلفة ، ولكن هذا لا يزال يعطي النتيجة - تم الحصول على عنصر نشط جديد ، وكذلك عنصر جديد ، في صندوق المصنع. علاوة على ذلك ، كان آخر سنة إطلاق.

تفريغ AE جديد:



خلال البحث عن AE جديد ، تمكنت من التعرف على متخصص جيد في إمدادات الطاقة من CVL ، الذي أشار إلى عدد من أخطائي. تم تركيب AE الجديد على الفور في الباعث النهائي واستمرت التجارب. تم إرجاع "مخطط الإثارة المباشرة" مرة أخرى كأبسط ، ولكن مع تعديلات صغيرة في دائرة شبكة الثايرترون ، مما سمح بزيادة استقرار تشغيله إلى مستوى مولد Blumlyayn ، ولكن لا يزال غير كافٍ. ومرة أخرى فشل ملحمي - أثناء التشغيل لفترات طويلة في الطاقة المقدرة ، تم إحراق اللف الثانوي لأحد محولات الطاقة في IVN ، والذي كان مصحوبًا بإطلاق سحابة ضخمة من دخان كاوي أصفر. كحل مؤقت ، تم استبدال هذه المحولات بمحولات عالية الجهد من أفران الميكروويف السوفياتية (أيضًا إرث من عملي).

"حل مؤقت لقضية المحولات." كان ثمن ذلك هو تقليل جهد الأنود القابل للتحقيق.



تم تفكيك المحول المحترق من أجل الحفاظ على الحديد لفه جديد. في هذه الصورة ، سبب ارتفاع درجة الحرارة واضح بشكل واضح - عزل حراري جيد للملف. بمجرد تجاوز العينة الحالية (التي يمكن تجاوزها للمحولات السوفييتية بنسبة 20-30 ٪) قليلاً ، تم تسخين اللف بسهولة. لم أقابل من قبل أن باقي النافذة في الحديد (حوالي 1 سم على كل جانب و 5 ملم على الجانبين) مليء بالإيبوكسي ...









كانت هناك مشكلة واحدة مع مصدر الطاقة التي لا يمكن التغلب عليها في تلك اللحظة ، وهي ضعف استقرار الثايراترون في وضع التشغيل. لا يزال من الممكن الحصول على الجيل ، ولكن الحفاظ على التشغيل الطبيعي طويل المدى لليزر أمر صعب للغاية بالفعل. جعلت مراجعة العديد من المقالات في المجلات العلمية من الممكن القول بأن السبب هو الجهد العكسي الزائد في أنود الثايراترون في وقت قفله. تكمن خصوصية ثيراترون الهيدروجين النبضي في أن الجهد العكسي الأقصى ، على سبيل المثال ، 25 كيلو فولت ، لـ tgi700 \ 25 و tgi1000 \ 25 يمكن تطبيقه فقط 25 ميكروثانية بعد التيار من خلال الثيراترون ، عندما يتم حل جميع البلازما بالفعل. كان من المنطقي أن نفترض أن هذه القاعدة لم تنتهك ، لأن استجابة التردد kHz 10 ، مما يعني أن "الفجوة" بين النبضات هي 100 ميكرومتر. لكنني لم تأخذ بعين الاعتبار عامل واحد. بلازما تصريف القوس داخل الثيراترون خاملة. إذا لم يكن كل شيء ، فربما يتذكر الكثيرون أنه إذا نظرت إلى لوحة القصة لانقراض القوس الذي تم إشعاله في محطة تحويل كبيرة ، يمكنك أن ترى أن القوس لا يختفي على الفور ، ولكن على مدار بضعة إطارات ينقسم الفيديو تدريجيًا إلى قطع منفصلة ، ثم يخرج تدريجياً. يحدث الشيء نفسه في ثيراترون الهيدروجين النبضي - بعد توقف التيار (الإغلاق) ، يبرد تصريف القوس أيضًا ببطء نسبيًا ، ويتحلل إلى قطع ، ثم يختفي تمامًا. فقط بعد نهاية هذه العملية يمكن تطبيق 25 كيلو فولت من الجهد العكسي عليها. إذا قمت بذلك سابقًا ، فسيحدث انهيار جديد غير مصرح به للثيراترون في الاتجاه المعاكس وهذا سيؤدي إلى حدوث دائرة قصر في IVN وتشغيل الحماية الحالية. بدلا من ذلك ، ليس كل شيء جهنمي. في لحظة ارتشاف التفريغ (قبل انتهاء فترة ما بعد النبضة 25 agreeds المتفق عليها) ، يمكن تطبيق الجهد العكسي ، ولن يتم اختراق الثايراترون. ولكن فقط 5 كيلوفولت. وبالتالي ، عندما يعمل الثايراترون في دائرة مضخة ليزر بخار نحاسي ، يتم تجاوز هذا الجهد بسبب العمليات غير الثابتة المختلفة في وقت إغلاق الثايراترون. علاوة على ذلك ، يصبح أكبر عندما يظهر النحاس في تفريغ الليزر ، مما يغير خصائص AE بشكل كبير كحمل للمولد ، مما يؤدي إلى عدم تطابق.

تمت محاولة العديد من الطرق للقضاء على هذه الظاهرة من خلال تحسين التنسيق في أوضاع التشغيل المختلفة ، ولكن لم يتم الحصول على نتيجة جذرية - تبين أن الظروف التي أعطت تشغيلًا مستقرًا في وضع توليد الإشعاع غير مناسبة لوضع التدفئة والعكس بالعكس. كان الحل الجذري فقط لتغيير طوبولوجيا وحدة الطاقة ، مع إضافة عناصر جديدة.

تم إعادة رسم مخطط وحدة الطاقة مرة أخرى إلى دائرة "مولد أركادييف ماركس" الواعدة على ما يبدو على ثايرترون. وقد وعد هذا باستخدام مرة أخرى الثايراترون الأبسط والأكثر سهولة في الوصول إليها TGI1-700 \ 25 دون زيادة الحمل على الطاقة المتناثرة في الأنود. كما تم إعادة إنتاج مولد نبض التحكم لهذا من أجل فتح ثيرثرون في وقت واحد. كانت فكرة الدائرة المحدثة أنها تحتوي على مكثفتين متوازيتين في وقت الشحن ، وفي لحظة فتح ثاثرونين في وقت واحد ، يتم توصيل هذه المكثفات في سلسلة ، ونتيجة لذلك يتم إضافة الفولتية الخاصة بها وتطبيقها على أقطاب AE. وقد وعد هذا أيضًا ببعض التحسن في انحدار جبهة النبض على AE ، ونتيجة لذلك ، زيادة في طاقة الإشعاع الناتج ، حيث زاد اتساع الجهد اللحظي في الأقطاب الكهربائية. تم تجميع تخطيط جديد لوحدة الطاقة ، والذي بدا كما يلي:





وعلى الرسم البياني ، لا يزال يبدو بسيطًا للغاية ، على الرغم من وجود المزيد من التفاصيل.



أظهرت الاختبارات عدم التشغيل الكامل للدائرة في أدائي - تم فتح الثايراترون على حدة. ربما كنت أقوم بشيء خاطئ. بعد ذلك ، قررت تغيير هيكل وحدة الطاقة مرة أخرى ، بعد استشارة أخصائي. لذلك ، مولد Blumlyayn المعدل. يكاد يكون متطابقًا مع مولد Blumlyayn المعتاد ، ولكن يتم إضافة بعض العناصر الإضافية إليه. وهي تسمى "دائرة ضغط النبض المغناطيسي". جوهر عملها هو أن اتساع تيار النبض المتدفق من خلال محث قابل للإشباع في وقت تشبع المحث يزداد بشكل حاد. نظرًا لأن كمية الطاقة المنقولة بواسطة نبضة واحدة محدودة ، كما أن مدة النبضة الأولية محدودة أيضًا ، فعند لحظة تشبع الخانق والزيادة الحالية في الدائرة ، فإن هذا الجزء من الطاقة ليس له علاقة سوى "الضغط" في الوقت المناسب ، على التوالي ، فإن النبض الحالي على AE (أنبوب الليزر) كبير يتقلص. وإذا كان الأمر كذلك ، فيمكن زيادة مدة النبضة الحالية التي تمر عبر الثايرترون ، ويمكن تقليل مدة النبض على أنبوب الليزر ، والأهم من ذلك ، يمكنك زيادة انحدار الجبهة على AE وزيادة طاقة الإشعاع الناتج. تبدو مغرية للغاية.

هكذا تبدو الدائرة التي جمعتها مع القيم المعطاة للأجزاء.



يمتد المحث L2 النبض الحالي عبر الثايرترون في الوقت المناسب ، والمحث L4 هو محث قابل للإشباع "للضغط المغناطيسي" للنبض على أنبوب الليزر. وبدأت هذه الدائرة أخيراً تعمل بثبات! النتيجة تبرر بالتأكيد الجهد المبذول في تصنيع خنق غير خطي. سوف أتطرق إلى هذا بمزيد من التفصيل. مرة أخرى ، قررت أن أكرر التصميم الموصوف في الأدبيات. وهناك اقترح عمل خنق ، يتكون من "دوران" واحد من أنبوب نحاسي سميك ، يمر عبر 120 حلقة من الفريت الصغيرة. تم شراء قطعة من الأنبوب النحاسي بقطر 12 مم في متجر للثلاجات. تم شراء حلقات الفريت مع هامش صغير. الشيء الوحيد المتبقي هو ربطهم على الأنابيب. كان تربيتهم جميعًا دفعة واحدة أمرًا غير منطقي - كانت السجق طويلة جدًا. ثم قررت أن أصنع قطعتين من الأنبوب ، وخيطين 60 حلقة وأطويهما على شكل حرف U. قال أسهل من فعله. والحقيقة هي أن الأنبوب ليس أملسًا تمامًا ، وفي الحلقات يكون القطر قليلاً ، بعشر المليمتر ، ولكنه يختلف. حتى أنني صادفت حلقات كانت الفتحة مخروطية أو بيضاوية الشكل. ثم واحد وثاني في نفس الوقت.

أدت محاولة سحب الحلقة بالقوة إلى كسرها الفوري إلى قطع. حوالي نصفهم كانوا يرتدون ملابس بحرية ، دون أي مشاكل. ثم اضطررت إلى معالجة الأنبوب النحاسي بورق الصنفرة ، حتى بدأت الحلقات التالية في الصعود. ثم مرة أخرى جلود ، وضع مرة أخرى ... وهكذا كرر حتى النهاية. ونتيجة لذلك ، حصلنا على مثل هذا التصميم.





تم تثبيته في تخطيط جديد لوحدة الطاقة.





التثبيت قيد التشغيل. الليزر يسخن. لمدة نصف ساعة ، ليست عملية حماية واحدة. إنه نجاح! وأخيرًا ، يظهر انبعاث تلقائي من النحاس ، يليه جيل ضعيف. ثم ضبط مرايا الرنان. والغرفة مضاءة بشعاع ليزر قوي بلون أخضر سام!

النقطة المضيئة على الجدار المغطى بالبلاط الأبيض ساطعة لدرجة أن الغرفة بأكملها مضاءة بشكل مشرق. وفي الوقت نفسه ، استمر سطوع التوهج في الزيادة حتى وصل إلى قيمة ثابتة. مع زيادة السطوع ، تغير لون الشعاع من اللون الأخضر السام إلى الليمون الأخضر ، مما يشير إلى الجيل الفعال لخط أصفر. تجاوزت الطاقة الإشعاعية الحد الأدنى الذي تم الحصول عليه سابقًا عدة مرات ، وافترض أن الحد الأدنى لا يقل عن 3 واط. مع استهلاك طاقة 1800 واط.





يحترق الشعاع الذي يمر عبر العدسة بقوة على الورق المقوى.



تتوفر اختبارات الليزر أيضًا على الفيديو:



شعاع الليزر مرئي بوضوح. قطرها يتوافق مع قطر قناة التفريغ ، 20 مم.





تكون قناة التفريغ داخل AE عند درجة حرارة التشغيل بيضاء ساخنة تقريبًا.



شعاع الليزر مرئي بوضوح في غرفة مضاءة.



خلف عدسة التركيز البؤري القصير ، يظهر مخروط الشعاع أولًا متقاربًا أمام البؤرة ثم يتشعب (منطقة "انقباض" الأشعة) بشكل جميل. من الأفضل عدم وضع الأشياء القابلة للاشتعال في التركيز.



باستخدام جزء من قرص مضغوط ، يمكنك تحليل الحزمة في الطيف. يمكن ملاحظة أن الشعاع يحتوي على خطوط خضراء وصفراء ، بينما أصبح الشعاع الأصفر أقوى بكثير من ذي قبل.



يمكن تمييز الخط الأصفر بشكل منفصل بواسطة مرشح يحجب الضوء الأخضر ، أي البرتقالي.





الآن أصبح من الممكن الزفير وبدء الانتقال من التخطيط إلى المنتج النهائي. تم تعبئة أول وحدة طاقة في العلبة. كمادة للحالة ، تم اختيار الخشب والخشب الرقائقي ، مثل تلك التي تتم معالجتها بسهولة باستخدام أداة كهربائية منزلية. تم وضع جميع العناصر على قاعدة مدمجة ، وتم إخفاء خنق الضغط المغناطيسي في جزء من أنبوب الصرف الصحي ونفخ هناك بواسطة مروحة. يتم نفخ الأنود الثيراترون بواسطة مروحة. ولكي لا يتراكم الهواء الساخن في العلبة المغلقة ، يتم تثبيت ثالث أقوى مروحة ، مما يؤدي إلى إنشاء مسودة داخل الوحدة. أثناء تثبيت المكون ، بدا الأمر هكذا.





وتجميعها - على هذا النحو.



بعد ذلك كان مولد التحكم لشبكة ثيراترون الكهربائية. انتقل المذبذب الرئيسي ومكبر الصوت إلى مبيت مشترك ، بحيث يكون عرضه وعمقه مساوياً لعرض وعمق وحدة الطاقة.





اتضح شيء مثل لوحة القيادة. كانت كتلة IVN جاهزة بالفعل ، بشكل عام ، كان من الضروري إضافة الجدران الجانبية فقط. في الوقت نفسه ، استمرت الزخرفة الخارجية للكتل - تقرر رسمها باللون الأسود.



تحول موقف جاهز هكذا.



ومع ذلك ، شعرت بالقلق من شعوري بأنه لا يزال من الممكن تحسين عملية الليزر ، ولا تزال قوة الإشعاع تزداد. نظرًا لأنه لا تزال هناك محولات "مؤقتة" من موجات ميكروويف داخل IVN ، والتي لم تسمح بالحصول على جهد خرج أكثر من 5 كيلو فولت بعد المعدل. تم اتخاذ قرار قوي - لتصنيع محول جديد عالي الجهد بالكامل مع عزل الزيت وتبريد المياه. تم تعيين المهمة: خرج التيار المتردد من 7 كيلو فولت ، تيار الإخراج المستمر - 400 مللي أمبير. من اللف الثانوي ، قررت أن أقوم بالانحناءات كل 500 فولت ، بدءًا من جهد 4.5 كيلو فولت. أظهرت الحسابات أنه من الممكن استخدام قلب من محول محترق ، بينما تم ملء النافذة بالكامل. أولاً جرح المحول نفسه.



ثم تم تقويته إلى صفيحة نسيجية خرجت من خلالها جميع الاستنتاجات.





ثم تم العثور على خزان الصفائح المعدنية في استقبال الخردة.



يتم إدخال الملف بالداخل لتبريد الزيت.



ثم تم تجميع المحول.



وتوضع في مكانها الصحيح.



بدء تشغيل الليزر بمحول جديد زاد من الطاقة إلى حوالي 5 واط! أي تبين ما يعادل إعداد المصنع المذكور في بداية المقال. فقط أصغر حجمًا ووزنًا واستهلاكًا أقل للطاقة.





عند القوة الكاملة ، يصبح لون الشعاع أصفر أكثر.





يتم تحقيق النتيجة المرجوة! لا يوجد سوى تصميم تجميلي. أولاً ، طلبت طباعة لوحات تحمل أسماء أنيقة باللغة الإنجليزية للإشارة إلى جميع عناصر التحكم. في الوقت نفسه ، ولد اسم الليزر - Lightsaber. لأن قوة شعاع الليزر ، وسمكها ، والتأثيرات الصوتية المميزة التي ترافق تشغيل الليزر ، تذكرنا جدًا بمصباح Jedi. وحلم طفولتي ذات مرة بمثل هذا السيف تحقق ، وإن كان في مثل هذا الشكل المشوه إلى حد ما. ربما يختلف متابعو مؤشرات الليزر عالية الطاقة معي حول أوجه التشابه مع السيف الضوئي ، ولكن في رأيي ، فإن هذا الليزر له المزيد من أوجه التشابه ، على الرغم من حقيقة أنهم لا يستطيعون التلويح مثل المؤشر.









هنا مراجعة فيديو لنظام الليزر الناتج من صديقي الذي كان يزور.


بقي لجعل الغلاف الخارجي للباعث والوقوف. تم تحضير المواد الخام اللازمة لذلك - أنبوب مجاري بلاستيكي بقطر 250 مم. تم قطعها إلى الحجم ، وتم قطع الجرس بحيث كان غير محسوس ، وتم حفر فتحات التهوية. كما كان الحامل مصنوعًا من الخشب ، على وجه التحديد من جدار خزانة قديمة. تم إرفاق مقبض حمل جميل في الجزء العلوي من العلبة.





ثم تم رسم كل شيء وصنع لوحات زائفة إضافية ، تغطي القضية من الأطراف. وأخيراً ، استعاد باعث الليزر شكله النهائي.



إن التوهج البرتقالي المشؤوم لأنبوب الليزر في الظلام لن يترك أي شخص غير مبالٍ. خاصة عندما يتم استبداله بتوهج أخضر لا يقل شراً.





وتبين أن مصدر الطاقة في شكله النهائي هو نصف حجم الثلاجة العادية ، وبوزن إجمالي لا يزيد عن 100 كيلوغرام. الذي يتفوق أيضًا على خزانة المصنع. وفي نفس الوقت تتناسب بشكل جيد مع الداخل.



إليكم قصة عن نظام ليزر منزلي الصنع ، أعطاني خبرة هائلة في تكنولوجيا الليزر ، وتكنولوجيا النبض عالي الجهد وغيرها من التخصصات ذات الصلة. لم يكن من الممكن تنفيذ هذا المشروع بدون دعم أصدقائي ومعارفي. أود على وجه الخصوص أن أشكر الأشخاص الذين ساعدوني في الحصول على عنصرين نشطين من UL-102 ، بافيل جوجين من معهد الفيزياء والتكنولوجيا التابع لفرع سيبيريا التابع للأكاديمية الروسية للعلوم ، الذين ساعدوا في تقديم نصائح وروابط إلى الأدب لتحسين جزء الطاقة من مصدر الطاقة ، Alex Neuromantix لمساعدتي في العثور على مقالات علمية مناقشة ذات الصلة ومثمرة، الكسندر "القنفذ" اريونوف لحقيقة أن بعت أكثر thyratrons، وخصوصا أن أشكر الناقل وصديقه، الذي ساعد في إيصال هذه thyratrons من روسيا، وأيضا وأخيرا أود أن أشكر دينيس "النيوترونات العاصفة "للإلهام للقيام هذا المشروع، لما يمكن إيقاظ حلم الطفولة. وأيضاً كل من راقب تنفيذ هذا المشروع وقدم الدعم المعنوي. شكرا لكم جميعا على القراءة. ولأولئك الذين لا يزال لديهم سؤال "لماذا كل هذا مطلوب" - اقرأ إخلاء المسؤولية.

نهاية الملحمة حول UL102 هنا

مصادر الأدب الرئيسية:

1. Grigoryants أ. ج. ، كازاريان م أ. ، ليابين ن. أ. ليزر بخار النحاس: خصائص التصميم والتطبيقات. Fizmatlit ، 2005

2. Batenin V. M.، Bohan P. A.، Buchanov V. V.، Evtushenko G. S.، Kazaryan M. A.، Karpukhin V. T.، Klimovsky I. I.، Malikov M. يعتمد الليزر على التحولات المعدنية المحدودة ذاتيًا. Fizmatlit ، 2011

3. ليابين ن. أ. إنشاء ليزرات صناعية حديثة وأنظمة ليزر تعتمد على بخار النحاس للمعالجة الدقيقة للمواد. أطروحة لدرجة الدكتوراه دكتوراه في العلوم التقنية ، موسكو ، 2014

4. G. G. Petrash. ليزر بخار معدني وهاليداتها. وقائع معهد ليبيديف الفيزيائي ، المجلد 181 ، 1987

ملاحظة: بعد الانتهاء مباشرة من المشروع ، تم التقاط عنصر نشط جديد تمامًا من ليزر بخار النحاس بطاقة خرج تبلغ 20 واط. GL201 “كريستال”. لكن هذه ستكون قصة مختلفة تمامًا ...



البداية في الجزء الأول .