घर का बना कॉपर क्लोराइड वाष्प लेजर

मेरे तत्व को सक्रिय करने वाले तत्व UL-102 के आधार पर मेरे कॉपर वाष्प लेजर को समर्पित लेखों में से एक सवाल में पूछा गया था - आगे क्या होगा? जो कुछ भी था वह अपने आप में एक सक्रिय लेजर तत्व बनाने का एक तरीका खोजना था। और यह विधि मिल गई। इस पर आज की पोस्ट में चर्चा की जाएगी।


सच कहूँ तो, मेरे पास इस तरह के एक लेजर बनाने के बारे में बहुत पहले ही विचार था, जब मेरे पास UL102, GL201 के सक्रिय तत्व थे और एक शक्ति स्रोत बनाने में कामयाब रहे। मैंने लंबे समय तक धातु वाष्प लेजर के बारे में पढ़ा, और मैं उनके गुणों के बारे में लंबे समय से जानता था - एक विशाल लाभ, दृश्य विकिरण के लिए उच्चतम शक्ति और दक्षता, लेकिन लंबे समय तक वे मेरी पहुंच से परे थे। जो कुछ भी था वह उनके बारे में अधिक से अधिक जानकारी की तलाश में था। और यहां मैं सैम के लेजर एफएक्यू वेबसाइट पर आया हूं, जो एक केंद्र है जो लगभग किसी भी प्रकार के व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लेजर का उपयोग करने के बारे में सभी प्रकार की जानकारी का आयोजन करता है, साथ ही उनमें से कुछ के लिए बहुत सारे स्वयं-विधानसभा मैनुअल भी हैं, जो कि इकट्ठे डिजाइनों के उदाहरणों के चित्र और विवरण के साथ हैं। वहाँ से मुझे पता चला कि इसके परमाणुओं में पीढ़ी प्राप्त करने के लिए धातु तांबा का उपयोग करना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है। इसके लवण, जैसे मोनोवैलेंट क्लोराइड, ब्रोमाइड या आयोडाइड भी काफी उपयुक्त हैं। और धातु के तांबे के पिघलने के तापमान की तुलना में लवण का पिघलने का तापमान दोगुना कम होता है। इसके अलावा, वैक्यूम की शर्तों के तहत, पिघलने के तापमान पर भी, नमक एक प्यूस्ड गैस डिस्चार्ज में कॉपर परमाणु को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त रूप से तीव्रता से वाष्पित होता है। सक्रिय माध्यम के उत्तेजना का सिद्धांत धातु तांबे के वाष्प के लिए समान रहता है, लेकिन एक अंतर के साथ - शुरू में निर्वहन में कोई धातु तांबे के परमाणु नहीं होते हैं। उन्हें प्राप्त करने के लिए और फिर उन्हें उत्तेजित करने के लिए, आपको एक छोटी सी अंतराल के साथ अगले दो की आवश्यकता होती है छोटी सी खड़ी अवधि के साथ बिजली की दालें - पहली बार में, तांबा हलाइड अणु तांबे और हलोजन परमाणुओं में रहता है, दूसरा पहला प्याज़ तांबे के परमाणुओं के तुरंत बाद।

"पहले के तुरंत बाद" का अर्थ है 50-100 माइक्रोसेकंड के क्रम का एक बहुत विशिष्ट समय अंतराल। यदि यह अंतराल लंबा है, तो परमाणुओं को अणुओं में वापस "फीका" करने का समय होगा और कोई लेजर विकिरण नहीं होगा। दो दालों के इन पैकेटों की पुनरावृत्ति आवृत्ति मनमानी हो सकती है। उसी सैम के लेजर एफएक्यू में, तांबे क्लोराइड वाष्प लेजर का निम्नलिखित ड्राइंग प्रस्तावित किया गया था।



यहां लेजर ट्यूब को तीसरे पक्ष के ताप स्रोत (सर्पिल) के साथ ऑपरेटिंग तापमान पर गर्म करने और सरलतम उच्च-वोल्टेज स्रोत से बिजली के निर्वहन की आपूर्ति करने का प्रस्ताव है, जिसमें नीयन विज्ञापन और दो अलग-अलग रेक्टीफायर्स के लिए एक ट्रांसफार्मर शामिल है, जो दो अलग-अलग संपादकों को चार्ज करता है - पहला "विघटनकारी" नाड़ी के लिए, दूसरा "के लिए"। पीढ़ीगत। " और ट्यूब में स्विचिंग कैपेसिटर एक घूर्णन स्पार्क गैप द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जैसा कि टेस्ला कॉइल में था। संपर्कों के स्थान और रोटेशन की गति ने दालों और नाड़ी पुनरावृत्ति दर के बीच समय अंतराल के मूल्य को निर्धारित किया। बफर गैस के रूप में, हीलियम प्रस्तावित है, और एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र - उत्पादन के रूप में किसी भी कोटिंग्स के बिना एक बहरा दर्पण और विमान-समानांतर ग्लास के रूप में एक फ्लैट aluminized ग्लास प्लेट। आगे पढ़ने के क्रम में, एक संदर्भ स्रोत को मिला - जीजी की पुस्तक। पेट्राश "धातुओं के वाष्प और उनके हल पर आधारित लेजर।" सामान्य तौर पर, वर्णित डिज़ाइन सरल है और अपेक्षाकृत आसानी से उपलब्ध घटकों का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। लेकिन वह व्यक्तिगत रूप से मुझे सूट नहीं करती थी। सबसे पहले, शोर शोर अंतर की उपस्थिति और व्यक्तिगत भागों से ट्यूब का एक विशुद्ध रूप से यांत्रिक संयोजन। फिर मैंने स्रोत का अध्ययन करने का फैसला किया।

यह पुस्तक Lebedev Physical Institute के संग्रह स्थल पर रूसी में Google के अनुरोध पर आसानी से उपलब्ध है। इस पुस्तक का एक अंग्रेजी अनुवाद भी है, जो पहले से ही पैसा निकालने वाले दुष्ट कॉपीराइटरों की सावधानीपूर्वक निगरानी में है। लेकिन हमें 100 वर्षों तक इसकी आवश्यकता नहीं है :)

स्रोत पुस्तक में, लेजर ऑपरेशन के सिद्धांत को समान रूप से वर्णित किया गया है, लेकिन अधिक विस्तार से, विभिन्न बफर गैसों के साथ ऑपरेशन की विस्तृत तुलना की जाती है, लेजर ट्यूब के उदाहरण दिए गए हैं, और एक बहुत ही महत्वपूर्ण टिप्पणी दी गई है - यदि पल्स पुनरावृत्ति दर 8-10 kHz से अधिक है, तो पैकेट की आवश्यकता नहीं है। डबल दालों, ऑपरेशन के इस मोड को "नियमित दालों" मोड कहा जाता है, जब प्रत्येक उत्तेजना नाड़ी पर विकिरण उत्पन्न होता है, क्योंकि समय अंतराल निश्चित रूप से अणुओं में परमाणुओं के पुनर्संयोजन के समय से कम होता है। इसका एक दुष्प्रभाव ट्यूब का स्वयं-हीटिंग है (बाहरी गर्मी स्रोत की आवश्यकता नहीं है)। नियॉन को सर्वश्रेष्ठ बफर गैस के रूप में मान्यता दी गई थी, लेकिन हीलियम और यहां तक ​​कि आर्गन के साथ एक लेजर की संचालन क्षमता का संकेत दिया गया था। एक "साधारण" घर-निर्मित आदमी के लिए, वर्णित स्रोत कोड को तेजी से अभिनय करने वाले हाइड्रोजन थाइराट्रॉन, कम-प्रेरण कैपेसिटर, एक शक्तिशाली उच्च-वोल्टेज ट्रांसफार्मर, नीयन और जैसे घटकों के लिए अस्वीकार्य लागतों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, सोल्डरेड इलेक्ट्रोड के साथ क्वार्ट्ज ग्लास से वेल्डिंग करके सभी ट्यूब वेरिएंट को बाहर करने का प्रस्ताव था, जो कि IFP श्रृंखला के फ्लैश ट्यूब से खंड थे। लेकिन यह मेरे लिए कोई बाधा नहीं थी, क्योंकि, विदेश में निकट / दूर के विपरीत, ऐसे हिस्से सस्ते और सस्ती हैं, अगर आप देखते हैं। यहां वे हैं, योजनाबद्ध और बाजार अर्थव्यवस्थाओं के बीच अंतर ...

फिर यह पहले से ही दूर का वर्ष 2015 था, और मैंने एक ग्लासब्लोवर को इस तरह के योजनाबद्ध डिजाइन की एक लेजर ट्यूब बनाने का आदेश दिया।



लेजर ट्यूब में फ्लैश लैंप से इलेक्ट्रोड के साथ एक आवास 1 होता है। आवास के बीच में, लेजर के काम करने वाले पदार्थ के लिए प्रक्रिया 3 बनाई जाती हैं - क्लोराइड या कॉपर ब्रोमाइड। प्रक्रियाओं की आवश्यकता है ताकि काम करने वाला पदार्थ ट्यूब के लुमेन को ओवरलैप न करे। विंडोज 5 को विकिरण आउटपुट के लिए लेजर ट्यूब के छोर तक वेल्डेड किया जाता है। मुक्त हलोजन को बांधने के लिए, जो निर्वहन के दौरान बनता है, इलेक्ट्रोड के गुहाओं को तांबे के चिप्स से भरा जाता है।

समानांतर में, मैंने इस लेजर के निर्माण के विचार पर वेबसाइट laserkids.sourceforge.net यूं सोथोरी के लेखक के साथ चर्चा की। वह बाद में इस परियोजना में भी रुचि रखने लगे और सैम के लेजर एफएक्यू पर वर्णित के समान सबसे आदिम दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए इसे अपने तरीके से लागू करने का फैसला किया। उसका काम यहाँ मिल सकता है ।

इस बीच, मेरी कॉपर क्लोराइड लेजर के लिए लेजर ट्यूब तैयार हो गई, जिसका डिज़ाइन पुस्तक से प्राप्त आकृति में दिखाया गया है। ट्यूब का आंतरिक व्यास 12 मिमी है, डिस्चार्ज की लंबाई 40 सेमी है, ट्यूब में 3 प्रक्रियाएं हैं और IFP800 लैंप से इलेक्ट्रोड हैं। प्रत्येक प्रक्रिया और इलेक्ट्रोड के ऊपर, कार्यशील पदार्थ को भरने के लिए रैंप होते हैं, साथ ही साथ पंप और गैस को प्रवाहित करने के लिए।





केवल कुछ हफ़्ते में, यह ट्यूब कैसे बनाया गया, उल -102 तांबे के वाष्प पर एक सक्रिय तत्व मेरे हाथों में गिरता है। और फिर इस पाइप को एक बहुत लंबे बक्से में डाल दिया गया। UL102 के साथ काम के दौरान, पहले से ही परिचित तांबे वाष्प लेजर के लिए एक शक्ति स्रोत दिखाई दिया।



स्पष्ट रूप से उपयुक्त मापदंडों के साथ मुझे एक ठीक काम करने वाला शक्ति स्रोत मिलने के बाद, यह एक मेशिफ्ट लेजर ट्यूब पर लौटने का निर्णय लिया गया। एक काम करने वाले पदार्थ और नीयन के साथ 10 मिमी आरटी के दबाव को भरने के बाद। कला। हैंडसेट इस तरह दिखने लगा। मोनोवालेंट कॉपर क्लोराइड का उपयोग किया गया था, अशुद्धियाँ इसे एक पीला रंग देती हैं। बस के मामले में, मैं हीटिंग के लिए शूटिंग पर nichrome तार लपेटता है, अगर मुझे इसकी आवश्यकता होती है।



मैंने तांबे के छीलन के साथ इलेक्ट्रोड नोड्स में गुहाओं को भरा।



कॉपर क्लोराइड क्लोजअप के साथ स्केन।



प्रयोगों की शुरुआत से ही, यह पता चला कि एक निचे क्रोम तार की आवश्यकता नहीं है। न केवल हीटिंग की आवश्यकता थी, बल्कि उस पर एक बहुत मजबूत कैपेसिटिव रिसाव भी था। इस ट्यूब को बंद करने के लिए भी एक कठोर निर्णय था - एक पल में बहुत सारे क्लोरीन का गठन किया गया था, इतना कि निर्वहन शायद ही प्रज्वलित था और अस्थिर था। क्लोरीन आंतरिक अंतरिक्ष में जारी किया गया था, जबकि दीवारों पर तांबे को दीवारों पर जमा किया गया था, दोनों इलेक्ट्रोड से अलग हो गए थे और जो क्लोराइड के अपघटन के दौरान बने थे। और फिर कुछ बिंदु पर ट्यूब एक आकस्मिक झटका से फटा। उसे फिर से करना पड़ा, जिसके परिणामस्वरूप उसने एक प्रक्रिया खो दी और लंबाई में कमी आई।



नतीजतन, इस ट्यूब का प्रवाह मोड में परीक्षण किया जाने लगा।



एक शाफ्ट से, इसे एक 3Go1 पंप द्वारा पंप किया गया था, दूसरे से, नियॉन एक इंसुलिन सुई के माध्यम से बहती थी। 10-15 मिमी आरटी के आदेश पर दबाव सेट किया गया था। कला। प्रवाह मोड में, चीजें तुरंत बेहतर हो गईं - ताजे गैस की आमद ने तुरंत तांबा क्लोराइड और उसके क्षय उत्पादों से निकलने वाली दोनों अशुद्धियों को बदल दिया। डिस्चार्ज स्थिर रहा। मैंने पल्स पुनरावृत्ति दर को 15 kHz पर रखा, और औसत शक्ति को 1-1.2 kW के स्तर पर निर्वहन में शामिल किया। आवश्यक शक्ति को कम करने और तापमान क्षेत्र को बराबर करने के लिए, ट्यूब का कार्य क्षेत्र सिरेमिक ऊन से अछूता था।



वार्म-अप के दौरान हैंडसेट।



जैसा कि यह गर्म होता है, निर्वहन का रंग नीयन-नारंगी से रंगों के एक पूरे सरगम ​​में बदल जाता है, जिसमें आप नीयन की चमक, और नीले और हरे रंग देख सकते हैं।



कुछ ही समय बाद, सुपरलुमिनोसिटी पीढ़ी शुरू हुई। मैं यह बताना भूल गया कि इन प्रयोगों में मैंने किसी भी प्रकाशीय अनुनादक का उपयोग नहीं किया था।



आगे हीटिंग के साथ, शक्ति में वृद्धि हुई, और लेजर बीम स्वयं दिखाई देने लगी। सबसे पहले, बीम ट्यूब के दोनों सिरों से बाहर निकल गया, लेकिन गैस निकासी प्लग के किनारे की खिड़की जल्दी से संघनित तांबा क्लोराइड और अन्य गंदगी से धूल हो गई, जिससे खिड़की की पूर्ण अपारदर्शिता पैदा हो गई। गैस इनलेट की तरफ की खिड़की साफ रहती है।







सुविधा के लिए, तस्वीर को दर्पण के साथ बीम को किनारे पर प्रतिबिंबित किया गया है।





डिस्चार्ज बंद होने के बाद, क्वार्ट्ज ट्यूब, थर्मल इन्सुलेशन के साथ, स्पष्ट रूप से लाल-गर्म था। यह इंगित करता है कि इष्टतम तापमान कम से कम 700 डिग्री था।



आउटपुट पावर का मूल्यांकन करना मुश्किल था, क्योंकि यह स्थिर नहीं था, लेकिन इलेक्ट्रिक मोड के चयन पर निर्भर था। ओवरहीटिंग के साथ, शक्ति पहले कम हो गई, और फिर पीढ़ी पूरी तरह से गायब हो गई। लेकिन अधिक से अधिक मैं अपनी व्यक्तिपरक भावनाओं के अनुसार शक्ति को 100-200 mW से कम नहीं होने के बावजूद, इस तथ्य के बावजूद कि कोई ऑप्टिकल पुनर्विक्रेता नहीं है। दुर्भाग्य से, शक्ति को मापने के लिए कोई उपकरण नहीं है। तुलना के लिए, यूंथ सोथोरी द्वारा हासिल की गई विकिरण शक्ति काफी सभ्य नाड़ी ऊर्जा के बावजूद, परिमाण के 2 क्रम कम - 2 mW है। और बात पुनरुक्ति की आवृत्ति है। हालांकि, मेरे डिजाइन में सुधार के लिए अभी भी जगह है - आपको सक्रिय माध्यम के बड़े संस्करणों और एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र की ओर बढ़ने की जरूरत है, फिर कुछ वाट की सीमा नहीं है। लेकिन बाद में किसी तरह।

उपयोग किए गए स्रोत:

1. जी। जी। पेट्राश। धातुओं के वाष्प और उनके हल पर आधारित लेज़र। लेबेदेव शारीरिक संस्थान की कार्यवाही, खंड 181, 1987
2. www.repairfaq.org/sam/laserccb.htm#ccbtoc