नाइट्रोजन पराबैंगनीकिरण के बारे में सीखना - भाग 1. क्रॉस निर्वहन निर्वहन

संभवतः, हर कोई जो निकट-इलेक्ट्रॉनिक होम-निर्मित उत्पादों का शौकीन है, वह सोचता है कि क्या घर पर, अपने आप पर एक लेजर बनाना संभव है। और निश्चित रूप से, बहुत बार मैं बड़ों से एक पूर्वानुमानित उत्तर के रूप में आया था कि यह बहुत मुश्किल है या लगभग असंभव है, वे कहते हैं, लेजर विकिरण केवल विशेष महंगे क्रिस्टल और चश्मे से प्राप्त किया जा सकता है, या कुछ अन्य अज्ञात सामग्री जो केवल डार्क मार्श में प्राप्त की जा सकती हैं। या ओवरसीज वेस्ट में। वास्तव में ऐसा नहीं है। पदार्थों की संख्या जिसमें लेजर प्रक्रिया संभव है, हजारों में अनुमानित है, और उनमें से कुछ हमारे पैरों के नीचे, और सचमुच हमारे चारों ओर, हर जगह हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, किसी को यह जानकर आश्चर्य हो सकता है कि महसूस किए गए टिप पेन से निकाले गए रंगों में, जल वाष्प में लेजर पीढ़ी प्राप्त करना संभव है, और अंत में, कई जीवित चीजों द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड में, सैकड़ों किलोवाट की शक्ति के साथ लेजर पीढ़ी प्राप्त की गई थी। लेकिन, एक और लेजर काम करने का माहौल है, जो संयुक्त अन्य सभी की तुलना में बहुत अधिक सामान्य है। यह नाइट्रोजन है, जिसमें से 78% वायुमंडलीय हवा में है।


यदि आप Google में "होममेड लेजर" क्वेरी बनाते हैं, तो नाइट्रोजन सबसे पहले डिजाइन के कई उदाहरणों के साथ पॉप अप करता है:



इसके संचालन और डिजाइन के सिद्धांत पर अधिक विस्तार से विचार करें।

एक नाइट्रोजन लेजर आणविक गैस लेज़रों का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है जो एक नाइट्रोजन अणु में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण पर काम करता है। इसकी मुख्य संपत्ति 337.1 एनएम के मौलिक तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी रेंज में गहन पीढ़ी है। नाइट्रोजन के गुण एक कामकाजी माध्यम के रूप में उत्पादन केवल एक स्पंदित मोड में संभव बनाते हैं, क्योंकि संक्रमण स्वयं सीमित होते हैं, अर्थात्। ऐसे संक्रमणों पर आबादी के उलटा की अवधि निचले स्तर पर कणों के संचय द्वारा सीमित होती है; यह ऊपरी कार्य स्तर पर कण जीवनकाल से अधिक लंबा नहीं है। नाइट्रोजन के लिए ऊपरी स्तर का जीवनकाल लगभग 40 नैनोसेकंड है, इसलिए उत्सर्जित लेजर पल्स भी कई दसियों नैनोसेकंड के क्रम पर बहुत कम है। यह उत्तेजना की इलेक्ट्रिक पल्स पर विशिष्ट आवश्यकताओं को लगाता है - ऊपरी स्तर के जीवनकाल के दौरान बड़ी संख्या में अणुओं को उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने का प्रबंधन करने के लिए एक खड़ी मोर्चे के साथ कम होना चाहिए।

एक ही समय में, नाइट्रोजन, एक सक्रिय माध्यम के रूप में, बहुत अधिक लाभ होता है, इसलिए उच्च दर्पणों की आवश्यकता नहीं होती है - यह सुपर चमकदारता मोड में अच्छी तरह से काम कर सकता है, जब विकिरण एक पास में प्रवर्धित होता है। और फिर भी, यह वायुमंडलीय तक एक विस्तृत दबाव सीमा में काम कर सकता है। और, जैसा कि यह निकला, वायुमंडलीय ऑक्सीजन हस्तक्षेप नहीं करता है, हालांकि यह अधिकतम प्राप्त पीढ़ी की शक्ति को कम करता है। इस प्रकार, एक सुंदर आकर्षक तस्वीर यह अपने आप के लिए उभरती है: काम का माहौल अत्यंत सुलभ है, वैक्यूम और गैसों के साथ उपद्रव की आवश्यकता नहीं है, दुर्लभ सामग्री की आवश्यकता नहीं है। यहां तक ​​कि ऑप्टिकल कैविटी दर्पण की भी आवश्यकता नहीं है। आपको बस उच्च वोल्टेज के साथ थोड़ा सा छेड़छाड़ करने की आवश्यकता है। आइए हम अधिक विस्तार से विचार करें कि नाइट्रोजन लेजर का उपकरण, जो स्व-निर्माण के लिए प्रस्तावित है।



उत्तेजना पल्स के लिए आवश्यकताओं के आधार पर, ब्लम्लिन जनरेटर पर आधारित एक लेजर पंप सर्किट, जिसमें दो फ्लैट कैपेसिटर होते हैं जो एल्यूमीनियम या तांबे की पन्नी की कई परतों से बन सकते हैं और एक ढांकता हुआ फिल्म, आमतौर पर निकलता है। इस उपकरण में स्विच गोल सिर के साथ दो शिकंजा का सबसे सरल स्पार्क गैप है। ऐसा लगता है, जहां लेजर ही है? और लेजर विकिरण उत्पन्न करने की प्रक्रिया लगभग अपूर्ण रूप से होती है - दो धातु लाइनों के बीच की खाई में, जिसमें एक पल्स डिस्चार्ज जलाया जाता है। शासकों को समतल कैपेसिटर C1 और C2 के विपरीत किनारों पर लगाया जाता है। निर्वहन शासकों की धुरी पर जलता है, और लेजर विकिरण क्रमशः बाहर निकलता है, एक अनुप्रस्थ निर्वहन के साथ एक गैस लेजर प्राप्त होता है। ताकि कैपेसिटर चार्ज करने के समय डिस्चार्ज हल्का न हो, एक छोटा सा इंसट्रक्टर लेजर गैप के साथ समानांतर में शामिल होता है, जो डायरेक्ट करंट में गैप को छोटा करता है। आरेख में दिखाए गए अनुसार एक उच्च (लगभग 10-15 केवी) वोल्टेज लागू करना आवश्यक है - और लेजर काम करेगा। एचवी स्रोत के रूप में कोई भी उपयुक्त साधन उपयुक्त है - एक अचेत बंदूक, एक एयर आयनाइज़र से बिजली की आपूर्ति, एक इलेक्ट्रोफोर मशीन, एक सीआरटी टीवी से एक एचवी स्रोत या मॉनिटर। चूंकि यह दर्पण के बिना काम करता है, इसलिए शासकों के दोनों सिरों से विकिरण निकलता है। चूंकि यह पराबैंगनी में निकलता है - यह आपको विभिन्न वस्तुओं और सामग्रियों के luminescence से परिचित होने की अनुमति देता है। और डाई लेजर को पंप करने के लिए ऐसा लेजर काफी सुविधाजनक है - बस डाई क्युवेट में पानी डालें और इसे बीम के नीचे रखें।

उसी कारण से, और यह भी, चूंकि नाड़ी ऊर्जा बहुत छोटी है (दसियों माइक्रोजॉल्स), इसका विकिरण आंखों के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित है, क्योंकि यह कॉर्निया द्वारा अवशोषित होता है और रेटिना तक नहीं पहुंचता है। हालांकि, किसी को सीधे बीम में नहीं देखना चाहिए - कॉर्निया की पराबैंगनी जलन एक अप्रिय चीज है।

इस प्रकार, यह योजना लेजर प्रौद्योगिकी की दुनिया में "प्रवेश सीमा" बनाती है, इस तरह के लेजर का निर्माण अनगिनत लोगों द्वारा किया गया था।

अधिक भयानक डिजाइन हैं। पहली तस्वीर में हरे धब्बे विकिरण के लिए "लक्ष्य" के luminescence है।





इस तरह से अधिक विस्तृत और साफ-सुथरे व्यक्ति हैं।



हां, इस तरह के लेजर को सामान्य रूप से 2 मिनट से भी कम समय में इकट्ठा किया जा सकता है! जब तक निश्चित रूप से सभी कच्चे माल तैयार नहीं किए जाते हैं, और डिजाइन पर काम किया जाता है, अर्थात्। हाथ पहले से ही भरा हुआ है।


इस तरह के एक लेजर के डिजाइन की उपलब्धता और सादगी पश्चिमी विश्वविद्यालय की प्रयोगशालाओं में बहुत सारे पैसे बचा सकती है, अगर इसमें आउटपुट मापदंडों के लिए विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं।

फिर भी, इस तरह के एक लेजर के सफल संचालन की गारंटी देने के लिए, कई बारीकियों को देखा जाना चाहिए। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण यह है कि लाइन-इलेक्ट्रोड के किनारों को जितना संभव हो उतना चिकना होना चाहिए और गोल किनारों होना चाहिए ताकि डिस्चार्ज को किसी भी चिंगारी से इकट्ठा करने का अवसर न हो जो किसी बिंदु से जलाया जाता है। दूसरा समतल कैपेसिटर के लिए इन्सुलेट फिल्म का सही विकल्प है, ताकि अधिकतम संभव क्षमता को अधिकतम संभव विद्युत शक्ति के साथ प्राप्त किया जा सके। तीसरा इलेक्ट्रोड के बीच की खाई का सही विकल्प है, जिसे पूरी लंबाई के साथ बिल्कुल बनाए रखा जाना चाहिए और 2-3 मिमी से अधिक नहीं होना चाहिए। यह तब है कि एक लेजर निर्वहन के माध्यम से सबसे छोटा वर्तमान मोर्चा प्राप्त किया जाएगा। अंतिम दो बारीकियों के लिए सहूलियत को काम करने वाले गैस के दबाव को 100-200 मिमी एचजी तक कम करके सुगम बनाया जा सकता है। कला।, और अगर शुद्ध नाइट्रोजन हवा के बजाय आपूर्ति की जाती है, लेकिन इसका मतलब स्वचालित रूप से एक आदिम लेकिन वैक्यूम प्रणाली की उपस्थिति है, और थोड़ी सी सील की मात्रा में इलेक्ट्रोड का निष्कर्ष। इस विन्यास में, इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी को बढ़ाया जा सकता है, और वर्तमान मोर्चे की स्थिरता के लिए आवश्यकताओं को कुछ हद तक कम किया जाता है - फ्लैट कैपेसिटर को कॉम्पैक्ट सिरेमिक वाले द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। लेकिन इस तरह के डिज़ाइन का अस्तित्व का अधिकार भी है।

उदाहरण के लिए, जारोद किन्से से घर का बना नाइट्रोजन शुद्ध करने वाला लेज़र।



यहां, उसकी मेज पर विभिन्न वस्तुओं की प्रचुरता के कारण, लेजर खुद पर विचार करना काफी मुश्किल है।



कम दबाव अनुप्रस्थ निर्वहन नाइट्रोजन लेजर जहां फ्लैट कैपेसिटर को सिरेमिक लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। थॉमस रैप द्वारा डिजाइन।



अगर किसी को बहुत ही गहन और विस्तृत मार्गदर्शिका में दिलचस्पी है कि वह इस तरह के लेजर का निर्माण सभी अविश्वास की बारीकियों के विवरण के साथ करे, तो यह यूना सोथोरी वेबसाइट पर फिर से देखने लायक है।

और एक अधिक प्रचलित किंवदंती है कि विस्तारित वायु अंतराल में एक स्पार्क डिस्चार्ज के दौरान लेजर प्रभाव का पता लगाया जा सकता है जब तक कि लेजर ऑपरेशन के सिद्धांतों को इस तरह से खोजा गया था, उन दिनों में जब वे बिजली को अवशोषित करना शुरू कर रहे थे। लेकिन यह एक सुंदर नकली है, जैसे कि यह तस्वीर। जो अपनी सामग्री की सत्यता की उपेक्षा नहीं करता है।



"विक्टोरियन लेजर" का वर्णन करने वाला एक लेख यहाँ है ।

अब हम विचार करेंगे कि सिद्धांत रूप में, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नाइट्रोजन लेजर के डिजाइन क्या हैं। पश्चिम में, मेरे द्वारा सामना किए गए सभी नाइट्रोजन पराबैंगनीकिरणों का ब्लुमायलिन जनरेटर द्वारा पंप किया गया एक अनुप्रस्थ निर्वहन है। सब कुछ केवल ऊपर वर्णित स्व-निर्मित लेजर की तरह है, केवल सुविधाजनक लेजर नियंत्रण, अधिक उन्नत शक्ति स्रोतों को वहां जोड़ा गया, सबसे सरल स्पार्क गैप के बजाय - एक स्पंदित हाइड्रोजन थाइराट्रॉन या एक नियंत्रित उच्च दबाव स्पार्क गैप, फिल्म और पन्नी से बने बड़े फ्लैट कैपेसिटी के बजाय - कई छोटे सिरेमिक इलेक्ट्रोड हैं, और जिसके बीच एक बंद मात्रा में स्थित एक निर्वहन होता है जिसमें आप दबाव को समायोजित कर सकते हैं और आम तौर पर किसी अन्य गैस को चार्ज कर सकते हैं। लेकिन सिद्धांत अपरिवर्तित रहता है। ऐसी योजना के निम्नलिखित लाभ हैं:

1. सादगी। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कई मामलों में यहां तक ​​कि वायुमंडलीय हवा में ऑपरेटिंग एक घर का बना सरल नाइट्रोजन नाइट्रोजन लेजर का निर्माण प्रयोगशाला में काफी गंभीर वैज्ञानिक कार्य के साथ भी लागू है।
2. एक गंभीर आउटपुट पल्स एनर्जी - बड़ी स्थापनाओं में दसियों मिली।
3. एक बहुत ही कम नाड़ी अवधि, कुछ मामलों में सैकड़ों पिकोसेकंड की मात्रा होती है।
4. पिछले दो कारकों के संयोजन से भारी आवेग शक्तियों को प्राप्त करना संभव हो जाता है - सैकड़ों मेगावाट तक।

इसके साथ ही, कुछ नुकसान भी हैं:

1. घृणित किरण गुणवत्ता। बीम गोल नहीं है, बल्कि एक तिरछी आकृति है, जिसमें क्रॉस सेक्शन पर असमान तीव्रता है। कुछ मामलों में, यह महत्वपूर्ण नहीं है जब, उदाहरण के लिए, आपको डाई लेजर पंप करने की आवश्यकता होती है।
2. सीमित नाड़ी पुनरावृत्ति दर, आमतौर पर हर्ट्ज के कुछ दसियों से अधिक नहीं होती है।
3. नाड़ी से नाड़ी तक ऊर्जा की अस्थिरता।
4. कुछ डिज़ाइनों को आवधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है - कार्यशील गैस को बदलना, उसके दबाव को बनाए रखना, आवधिक सफाई और इलेक्ट्रोड को चमकाना।

सभी उल्लिखित फायदे और नुकसान पूरी तरह से स्व-निर्मित नाइट्रोजन लेजर पर लागू होते हैं।

आइए देखें कि पश्चिमी निर्माताओं के नाइट्रोजन लेज़र कैसे दिखते हैं और उनके डिजाइन की तुलना सबसे सरल घर से की जाती है।

स्पेक्ट्रा-फिजिक्स छोटे आकार के नाइट्रोजन लेजर और इसके स्ट्रैपिंग लेजर चैम्बर। यह एक कम दबाव अनुप्रस्थ निर्वहन लेजर है।





फ्लैट कैपेसिटर के बजाय, सिरेमिक वाले हैं, और शीर्ष पर एक नियंत्रित स्पार्क गैप है। लेजर चैंबर नाइट्रोजन से भरा और सील है।

स्पेक्ट्रम के नीले क्षेत्र में एक मामूली संक्रमण पर संचालित शक्तिशाली नाइट्रोजन लेजर। आप कई छोटे सिरेमिक कैपेसिटर और इलेक्ट्रोड के बीच अवरुद्ध अवरोधक देख सकते हैं। 337.1 एनएम के अलावा अन्य तरंग दैर्ध्य पर लेसिंग प्राप्त करने के लिए, नाइट्रोजन के लिए हीलियम के अतिरिक्त की आवश्यकता होती है।



बहुत पहले अनुप्रस्थ-डिस्चार्ज लेजर कैमरा, जो 1973 में बनाया गया था।



Molectron लेजर प्रणाली।



अनुप्रस्थ डिस्चार्ज के साथ एक उच्च शक्ति वाले लेजर का इंटीरियर, जो गैस मिश्रण और प्रकाशिकी की जगह लेते समय, CO2 लेजर या एक उत्तेजक लेजर के रूप में काम कर सकता है।



एक औद्योगिक रूप से उत्पादित अनुप्रस्थ-निर्वहन लेजर के इलेक्ट्रोड की उपस्थिति।



पिकोसेकंड पल्स ड्यूरेशन के लिए लेजर कैमरा।



अब, उपरोक्त सभी के बाद, मेरे लिए एक वाजिब सवाल उठेगा अगर मैंने इस निर्माण को दोहराने की कोशिश की है। वास्तव में, नहीं, मैंने इसकी कोशिश नहीं की है। इसके लिए वस्तुनिष्ठ कारण थे। संक्षेप में, मुझे पूरी तरह से अलग प्रकार के नाइट्रोजन लेजर पसंद हैं - एक अनुप्रस्थ नहीं, बल्कि एक अनुदैर्ध्य निर्वहन का लेजर! लेकिन इसके बारे में अगले भाग में ।

उपयोग किए गए स्रोत:

1. www.jarrodkinsey.org
2. www.rapp-instenders.de
3. www.spakbangbuzz.com
4. www.jonsinger.org
5. www.swissrocketman.fr
6. www.mylaser.ucoz.ru
7. www.laserkids.sourceforge.net
8. www.technology.niagarac.on.ca
मुझे उम्मीद है कि मैं किसी को नहीं भूला हूं।