Самодельный Азотный ТЕА лазер на воздухе

Воздушка с глушителем. (азотный TEA лазер на воздухе)

Азотный лазер генерирует на переходах второй положительной системе полос.... бла... бла... бла... Профессора пишут в ЖЭтФ а мы просто сделаем лазер.
Лазер привлекателен тем, что полностью может быть сделан из доступных исходников. Не придется ломать себе голову где достать рубин, неодимовое стекло или мегарарные красители. Не придется изощряться с зеркалами резонатора - лазер суперлюминисцентный, т.е. работает без зеркал. И, наконец, лазер работает в ультрафиолете. На практике это почти все равно, что в видимом спектре - очень многие вещи люминисцируют под действием ультрафиолета, так что пятно лазерного луча Вы с легкостью увидите (чего не скажешь о СО2 лазере - пока что нибудь не прожжот и не узнаешь что работает).
Лазер придуман не мной, его конструкция, в основном, тоже.
Гайд сделан по мотивам гайда на http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tealaser7.htm
немного изменена конструкция, добавлены комментарии.


I. Материалы.

• 
  Нам потребуется:
  a) что-нибудь плоское и твердое, размерами примерно под формат А4 я взял кафельную плитку 200х300
  
  но можно было взять, например, лист толстого текстолита или, еще лучше, ровный железный лист (к нему удобнее крепить все на магнитиках) не связывайтесь с фанерками и досками - они имеют свойство изгибаться от влаги и лазер будет "ходить за погодой"
  б) листовой (пленочный) диэлектрик, толщиной ~100мкм.
  [list:3aa1ca40]
• подойдет прозрачка для лазерника или струйника,
• садовый полиэтилен (желательно несильно поюзанный),[/*:m:3aa1ca40]
• кусок толстого полиэтиленового пакета.[/*:m:3aa1ca40]

Диэлектрическую пленку желательно промерить микрометром перед использованием. На самом деле подходит не только 100 мкм, а любая пленка, но придется пересчитать питающее напряжение (см в комментариях в конце)

в) свежий (чистый и ровный - лучше прямо из магазина) алюминиевый уголок, в количестве из которого можно нарезать три куска по 20 см каждый уголок нужен со стороной 15..25 мм, с толщиной стенки 1-1.5 мм.

по опыту, алюминиевый уголок - самая сложнодоставаемая часть лазера, но, к сожалению, замене почти не поддается (по крайней мере пока у Вас не появится некоторый опыт в сборке таких лазеров)
г) пищевая алюминиевая фольга

д) алюминиевый скотч шириной 45..50 мм (можно обойтись одной фольгой, но со скотчем лучше)

е) источник питания, выдающий 8+ киловольт (проверяется просто - нужно не менее 2 мм искры между шарами или не менее 8 мм искры между остриями)

• выковыривается из списанного лазерного принтера - там он юзается для зарядки селенового барабана[/*:m:3aa1ca40]
• или берется строчник от старого телевизора (который с кинескопом а не с ЖК экраном!)[/*:m:3aa1ca40]
• или покупается и расколупывается бытовой ионизатор воздуха...[/*:m:3aa1ca40]
• еще народ пользует блоки питания от гелий-неоновых лазеров, которые на холостом ходу (для поджига трубки) выдают 10 кВ.[/*:m:3aa1ca40]
• а также делается самостоятельно, тут можно делать как угодно, пример схемы вот:
  [/*:m:3aa1ca40]

да вот еще что (так на всякий случай) если собираетесь питать лазер от электрофорной машины - нужно принять специальные меры по удалению коронного разряда. Обычный, на тяп-ляп смастряченный азотник электрофорка едва тянет (если вообще тянет).
мой блок питания выглядит так:

Позже высоковольтник был модифицирован. Самое главное изменение в схеме это замена резистора в развязывающей цепочке на диод. (Огромное спасибо моим друзьям за подсказку.) Схема стала работать заметно стабильнее.
Кроме того захотелось поднять напряжение питания лазера. Попытки раскочегарить ТВС ни к чему, кроме пробоя обмоток не привели. В итоге на выходе появился умножитель. Теперь схема блока питания выглядит так:

Результат: облегчилась юстировка, повысилась мощность лазера, схема и уменьшился нагрев силового транзистора. Схема и лазер теперь выдерживают многочасовую работу.
ж) грузила (ну либо магниты, если сборка идет на железном листе)
грузы выбирайте любые - лишь бы целиком помещались на стороне уголка и весили не меньше 20 грамм - прижим нужен серьезный.

Позже высоковольтник был модифицирован. Самое главное изменение в схеме это замена резистора в развязывающей цепочке на диод. (Огромное спасибо моим друзьям за подсказку.) Схема стала работать заметно стабильнее.
Кроме того захотелось поднять напряжение питания лазера. Попытки раскочегарить ТВС ни к чему, кроме пробоя обмоток не привели. В итоге на выходе появился умножитель. Теперь схема блока питания выглядит так:

Результат: облегчилась юстировка, повысилась мощность лазера, схема и уменьшился нагрев силового транзистора. Схема и лазер теперь выдерживают многочасовую работу.
з) резистор на 10+ килоом 0.25 Вт (или больше)
легко заменяется на навесную катушку (см фотки дальше) - тогда нужна медная проволока диаметром около 1 мм (диаметр некритичен - главное чтобы было удобно смотать в бескаркасную катушку)
и) резистор на 300+ килоом 2 Вт (или больше)
это балластный резистор, который будет ограничивать частоту с которой строчит лазер, а заодно защитит блок питания от короткого замыкания и выбросов напряжения, которые в изобилии генерируются лазером при работе.
к) белая (очень белая) бумажка. если нет листа очень белой бумаги (навроде datacopy(tm)) то подойдет хоть газетная, но ее придется закрасить флуоресцентным маркером.
л) пробка от пластиковой бутылки, обрезок уголка 30х30х30, болт на М8 и пара гаек к нему в пару из этого добра будет делаться разрядник


Из инструмента потребуется

• 
  а) ножницы
  б) ножовка по металлу
  в) бархатный напильник или сравнительно мелкая наждачная бумага
  г) отвертка с хорошо изолированной ручкой
  д) линейка
  е) маркер
  ж) клей (лучше эпоксидный быстротвердеющий)

[/*:m:3aa1ca40][/list:u:3aa1ca40]

II. Сборка.

• 
  а) Отрежте ножовкой три куска уголка длиной по 20..21 см каждый.
  Это будут электроды лазера. ВАЖНО не помять и не погнуть уголок. Пилите с легким нажимом и медленно. Еще важно не сорваться и не поцарапать рабочую поверхность электродов.
  
  б) Возьмите напильник (бархатный) и скруглите острые края в местах распила.
  
  В местах где не пилили ножовкой ничего не трогайте(!) Стоит только раз ширкнуть напильником по рабочей области электрода - и потребуется новый. Оживить можно... тонкой шлифовкой на стекле... но долго нудно и трудно. Проще новый электрод сделать.
  в) Отрежьте кусок полиэтилена по размеру основания лазера (в данном случае - по размеру кафельной плитки).
  
  Сделайте разметку - вблизи середины проведите маркером две прямые линии на расстоянии 3..4 мм друг от друга.
  г) Отрежьте (ножницами) 6 одинаковых кусков алюминиевого скотча длиной по 17 см каждый.
  Обкладки конденсатора (линии) лазера лучше делать на два-три сантиметра короче электродов - так проще справиться с искрением на концах электродов, которое обычно изрядно мешает.
  
  д) Переверните полиэтилен разметкой вниз (чтобы краситель маркера не обугливался и чтобы рабочий зазор лазера по этим обугленностям не пробивало). Наклейте первые две полосы скотча параллельно друг-другу с зазором 3-4 мм ориентируясь по разметке.
  
  [list:3aa1ca40]ВНИМАНИЕ! Зазор и параллельность критичны! В принципе лазер работает при зазорах от 2 мм до ~6мм и при непараллельностях (обкладок но не электродов) до ~2 мм на длину электродов. НО. Максимум мощности лазера будет если вы сделаете зазор от 3мм до 4мм и сделаете его параллельным. При слишком широком зазоре, слишком узком зазоре и косом зазоре достижимая мощность лазера будет ниже. Дальше будет понятно почему.

В принципе верхние обкладки можно сделать не из алюминиевого скотча а из обычной фольги, но
а) неудобно каждый раз выставлять зазор
б) фольга лежит неравномерно и полиэтиленовый лист чаще пробивает.
Я пробовал по всякому: верх и низ - скотч; верх - фольга, низ - скотч; верх и низ - фольга; верх - скотч, низ - фольга. Лучшие результаты получаются когда верх - скотч, низ - фольга.
е) Расширьте обкладки наклеив еще по полоске скотча.

Шире 10 см обкладки делать смысла нет - лазер ярче светить не станет. Дальше надо сделать электрический контакт между полосками скотча в парах. Проще всего наклеить еще по полоске поверх. Но клей скотча на самом деле является диэлектриком, хотя и легко пробиваемым при рабочих напряжениях лазера. В местах пробоя будет перегрев, полиэтилен поплавится и будет пробит. Чтобы этого не было сделаем контакт получше.
Вырежем две полоски фольги шириной 1.5-2 см и длиной по 16 см. Наложите их поверх мест будущего контакта

Прижмите и приклейте скотчем. Получится вот что:

ж) Из фольги вырежте нижнюю обкладку ("земляную" или "общий провод"). Вырежьте ее примерно в размер верхних обкладок. Углы желательно скруглить. А еще нужно оставить небольшой отвод для подкючения блока питания. Разровняйте фольгу на базовой плите лазера.

з) Положите полиэтиленовый лист с верхними обкладками поверх нижней обкладки.

Возьмите один из (трех) готовых электродов, положите поверх верхноей обкладки угловой стороной к краю зазора, прижмите грузами и тщательно выровняйте электрод по краю зазора.

Этот электрод должен всегда лежать выровненным по краю зазора. При настройке лазера этот электрод не трогается.
Возьмите два оставшихся электрода и вложите один в другой, чтобы получилось "двойное L". Положите получившуюся сборку поверх обкладок, прижмите грузами и выровняйте по зазору.

Относительно выравнивания пока сильно не заморачивайтесь. Оставьте это на момент настройки лазера. Электроды в итоге должны лежать так

Обратите внимание что правый (на фотке) электрод образует "стенку", выровненную по стороне зазора в верхней обкладке, а левый электрод образует "лезвие" направленное к стенке.
Лезвие поддерживается на высоте около 1 мм над диэлектриком с помощью подложенного под него уголка ("двойное L")
и) Сделаем разрядник. Возьмите обрезок уголка 30х30х30 и приклейте к нему пробку от пластиковой бутылки. Или, еще лучше, ту часть, на которую навинчивается пробка. Болт на М8 скруглите спереди (шаровые разрядники имеют меньшую длину разряда -> большую проводимость). Чтобы разрядник работал стабильнее и дольше имеет смысл заполировать скругленную часть болта, хотя это и не обязательно. Из алюминия от пивной банки или даже из алюминиевой фольги вырежте полосковый контакт (шириной не менее 15 мм). В контактной полоске и в пробке проделайте отверстия диаметром 6мм. Болт М8 в этих отверстиях сам нарежет резьбу при вкручивании.

В сборе разрядник будет выглядеть так:

Разрядник можно было сделать и проще:

но открытый разрядник при работе лазера слишком громко орет. Со временем и Вам это перестанет нравиться. Поэтому мы и делаем воздушку с глушителем.
к) поставьте разрядник так чтобы его основание стояло на верхней обкладке, а контактная полоска заходила под полиэтилен и лежала на нижней обкладке.

л) подключите лазер к высоковольтнику. Вместо "крокодилов" чтоб не портить фольгу удобнее использовать грузы. Между лазерными электродами положите резистор номиналом больше 1 килоом. еще надо чтобы размер резистора обеспечивал разумную электропрочность. Подойдет например МЛТ-0.25
Получится вот что:

Контакт по постоянному току между половинками верхней обкладки иногда устраивают с помощью катушки.
Например так:

м) выставьте аккуратно расстояние между оазерными электродами ~2 мм. Следите за тем, чтобы не сдвинуть электрод-"стенку", он всегда должен оставаться выровненным по краю зазора.
Выставьте зазор в разряднике ~ 1 мм. Делается это так: вкрутите болт до положения, когда он упрется в металлическую стенку. Открутите на 1..1.5 оборота назад. (Если используется болт не М8 или М8 с нестандартным шагом - количество оборотов будет другим)
Вот и все со сборкой. Пора включать и настраивать.
[/list:u:3aa1ca40]

III. Настройка.

• 
  У "взрослых" лазеров юстируются зеркала. Наша воздушка, как это ни печально, тоже требует юстировки. Юстироваться будет электрод-лезвие.
  Нелишне напомнить о технике безопасности. Если Вы используете самодельный блок питания на ТВС-е с питанием от 12 Вольт, то вероятность умереть от электрошока не больше чем вероятность помереть от гриппа. НО ОНА ЕСТЬ! Если же Вы используете мощный источник питания (например трансформатор от микроволновки с умножителем) то любое неосторожное приближение к токоведущим частям - и Вам конец. Даже прикосновение не обязательно. Может подпрыгнуть искра (длиной до сантиметра) и ударить.
  Для безопасности все же рекомендую пользоваться маломощным источником.
  Итак, подключите лазер к высоковольтнику. К совсем маломощным источникам и к электрофоркам подключайте напрямую. Источники помощнее подключайте через резистор 400-600 килоом, 2 ватта
  (электрическая схема лазера и подключения приведена дальше в разделе с комментариями)
  a) включите лазер (подайте высокое напрядение).
  Подстройте зазор в разряднике чтобы (на слух) частота вспышек была 50-100Гц.
  КРУТИТЬ БОЛТ ТОЛЬКО ПРИ ВЫКЛЮЧЕННОМ ВЫСОКОМ НАПРЯЖЕНИИ!!!
  б) Посмотрите как идет искра в лазерном зазоре. Обычно ее либо вовсе нет (электроды слишком далеко друг от друга) либо пучок искр концентрируется с у одного края.
  Тут пригодится отвертка с большой диэлектрической ручкой. Держа отвертку за жало, как маятник, легким постукиванием сближайте электроды со стороны, противоположной искрению.
  
  Зона искрения начнет переползать к стороне электродов, с которой вы постукиваете (сближаете).
  Когда искры более-менее равномерно распределятся по длине электродов и будут на фоне равномерного лилового свечения, возьмите флуоресцентную бумажку - визуализатор и подносите с торца лазера, где должен выходить луч. С какого конца луч выйдет - заранее предсказать сложно.
  При правильной работе лазера в рабочем зазоре должно быть видно равномерное лиловое свечение и неслильное, равномерно распределенное по длине лазера искрение.
  Если свечение не появляется (видны одни искры) значит зазор либо слишком мал (меньше 0.5 мм) либо слишком велик (больше 2 мм). Если лиловое свечение не появляется ни при каком зазоре, значит электроды грязные или с задирами. Такие электроды использовть нельзя.
  Когда рабочий зазор лазера правильно сдвинитится, поднося визуализатор поочередно к одному и другому концу лазера, Вы наверняка найдете лазерное пятно. Как правило в виде маленькой яркой точки в том месте, где на визуализатор падает тень от электродов в свете искр лазера.
  Найдя пятно, ОЧЕНЬ НЕЖНЫМ постукиванием отверткой подстройте электроды на максимум мощности. Пятно сильно увеличится по площади и по яркости. Не забывайте следить за излучением с обоих торцов лазера. Иногда в процессе настройки пятно "переползает" на другую сторону. Если пятно никак не появляется попробуйте уменьшить зазор (следите за тем чтобы оставалось лиловое свечение) и увеличить напряжение (увеличив зазор в разряднике).
  Увеличивать напряжение надо понемногу - лазер работает вблизи предела электропрочности полиэтиленовой пленки. Если пробъет то вероятно обкладки прийдется переделывать.
  КРУТИТЬ БОЛТ РАЗРЯДНИКА ТОЛЬКО ПРИ ВЫКЛЮЧЕННОМ ВЫСОКОМ НАПРЯЖЕНИИ!!!
  в) хорошо настроенный лазер дает яркое пятно флуоресценции размерами около миллиметра на бумаге вблизи лазера. Пятно должно оставаться четко различимым днем (в помещении) при размерах 2х5см (вдали от лазера на расстоянии ~5 метров).
  
  Фотографировать работающий лазер - большой облом, т.к. болшую часть времени лазер не светит, вспыхивая только 50-100 раз в секунду. Вероятность что камера сработает именно в момент вспышки лазера мала. Поэтому работающий лазер приходится снимать на видео и выдергивать кадры. Отсюда и низкое качество, сорри.
  В принципе мне удавалось словить работу лазера в режиме съемки однократных кадров. Но приходилось делать по 20-50 снимков и выбирать удачный.

IV. Глушитель.

• 
  В процессе настройки Вы наверное уже заметили, что лазер издает громкий неприятный звук электрического разряда. Вполне достаточный, чтобы устроить суммон (призыв) соседей, если Вы живете в многоквартирном доме. Использование закрытого разрядника примерно вдвое (на слух) по децибелам снижает шумность. Но не доводит ее до приемлемого уровня.
  Шумит сам разряд в лазерном зазоре.
  Чтобы использовать лазер подольше, не привлекая нездорового внимания со стороны социума, придется делать глушитель.
  Возьмите поролон, войлок, пенопласт или другой звукоизоляционный диэлектрический материал.
  Вырежьте крышку для разрядного промежутка. Есои материал тонкий - сделайте крышку многослойной (толщиной около сантиметра).
  Аккуратно (стараясь не сбить настройку) накройте электроды звукоизоляционной крышкой и прижмите ее грузами.
  
  Если настройка не сбилась, включенный после установки глушителя лазер выдает луч той же яркости, что и без глушителя, но звук становится заметно тише.
  
  Обычно заглушенный лазер "не задыхается". Если у Вас происходит заметное падение мощности со временем - попробуйте использовать для глушителя менее плотный материал.
  На этом - все. Макет лазера готов, можно баловаться.
  Для постоянного использования рекомендую продумать более устойчивую конструкцию.

V. Комментарии и особенности.

• 
  а) Схема лазера.
  Вот два варианта схемы одного и того же лазера.
  
  Отличаются они только представлением. В одном случае обкладки лазера представляются в виде сосредоточенных емкостей, в другом - в виде линий задержки. Для понимания общих (низкочастотных) свойств лазера хватает и первой схемы, а высокочастотные свойства вразумительно не описывает и вторая.
  Для работы лазера надо чтобы Rб>>R1, тогда крылья лазера заряжаются примерно поровну.
  Еще надо, чтобы R1C2>>1нс. Это легко выполняется для R1 в десятки..сотни ом. Поэтому даже при высокой частоте повторения заменять резистор на катушку имеет смысл только из эстетических соображений.
  Резистор Rб должен выбираться по частоте повторения fповт: Rб=1/(fповт(С1+С2)).
  В случае обкладок 10х20см, толщины полиэтилена 0.1 мм C1+C2=8000 пф.
  Для частоты 100 Гц потребуется резистор Rб=1.2 Мегаома.
  На практике частота зависит от соотношения напряжения срабатывания разрядника к напряжению питания и от соотношения балластного резистора Rб к общему сопротивлению утечки.
  Разрядник должен иметь наименьшее сопротивление в замкнутом (пробитом) состоянии, хорошую стабильность срабатывания, высокую скорость. Все это (за исключением стабильности) обеспечивается тем лучше чем короче в разряднике искра. Поэтому разрядник и делается по схеме шар+шар или шар+плоскость. Острия в разряднике вредны для работы лазера.
  Что касается работы лазера по высокой частоте, то сказать с определенностью можно только две вещи:
• чтобы азот заработал всю энергию с конденсаторов надо ввалить в лазер за время меньше 1..1.5 наносекунды;[/*:m:3aa1ca40]
• азот работает, стало быть схема нужную длительность все-таки выдает.
  Конденсаторы крыльев лазера должны быть способны разряжаться за такое короткое время. Большинство готовых конденсаторов на нужную емкость и напряжение такой способностью не обладают.
  Проверка работоспособности лазера с быстрыми конденсаторами типа КВИ и К15-4 (зеленые банки от телевизоров) вместо крыльев показала недостаточную скорость разряда. В итоге лазер не работает (хотя лиловое свечение между электродами горит красиво). Сообщения о том, что воздушка работает с накопителем на керамических конденсаторах или на генераторе Маркса (например http://www.milankarakas.org/pub/NEW_TEA_N2_1), видимо вызваны способностью лазера работать на собственной емкости электродов (см. далее). Хотя нет худа без добра - в попытках воспроизвести результаты была найдена конфигурация электродов, способная выдавать довольно большую мощность при значительно сниженной емкости обкладок или вовсе без них. Что до керамических конденсаторов, то дешевые К15-4 вполне сносно показали себя при питании азотника низкого давления (~40 мм. рт. ст.).
  Разрядная цепь (на пути тока от крыла лазера до рабочего зазора) должна обладать низкой индуктивностью (минимальные длины) и минимальным сопротивлением (хороший контакт), причем второе важнее.
  б) Частота повторения.
  Везде пишут, что максимальная частота повторений для азотного лазера порядка 100Гц.
  Воздушка вполне сносно работает герц до 400, потом резко гаснет и к 600 Гц на выходе ничего нет (частоту выстрелов можно померить по частоте щелчков разряда или вспышек подключив микрофон или фотодиод к звуковой карте и запустив на компьютере простейший осциллограф, например winscope - сорри, ссылку не помню, но всемогущий Google поможет ищущим).
  Такая высокая частота, видимо объясняется быстрой сменой лазерного газа за счет выброса прогретого воздуха из зазора.
  Настраивать лазер, однако, надо на частоте герц 20-50. На больших частотах лазер критичен в настройке (неустойчивость разряда) и можно легко повредить электроды.
  Переходить от частоты к частоте лучше изменением Rб. Можно, конечно крутить болт разрядника, но это изменяет рабочее напряжение и может потребовать переюстировки электродов.
  в) Мощность.
  Среднетиповая, собранная на скорую руку, воздушка светит примерно на 1 мВт. (на 100 Гц)
  Артефактные экземпляры светят милливатт на 5 и более. (на 100 Гц)
  Светящееся пятно от луча хорошо получившейся воздушки вблизи лазера отчетливо видно на всем, включая и нелюминисцирующие вещи (кафель, алюминий, железо).
  Плотность мощности: w=(5мВт/100Гц)/1нс/1кв.мм ~ 5 МВт/кв.см.
  С учетом цвета свечения и плотности мощности очень похоже, что это "лазерная плазма", хотя не исключены и другие объяснения.
  Детальное сравнение отличий артефактов от остальных образцов показало, что мощность в первую очередь зависит от качества основных (лазерных) электродов затем (слабее) зависит от величины зазора между верхними обкладками и от ровности и параллельности краев этого зазора.
  затем (еще слабее) зависит от разрядника
  затем (примерно так же как от разрядника) зависит от качества контакта межу обкладками и разрядником, между обкладками и лазерными электродами и внутри самих обкладок. Для хорошего контакта требуется ровная плоскость по всей площади и хороший прижим.
  от изменения геометрии обкладок в разумных пределах (при равной площади) ничего не зависит. Полукруглые, треугольные и прямоугольные обкладки дают примерно одинаковый результат. Неразумные пределы - это зигзаг-линия, полосковая спираль, переудлинненные схемы и т.п.
  не найдено однозначной зависимости и от положения разрядника (при условии, что емкости С1 и С2 одинаковы), хотя стабильность работы заметно выше, когда разрядник находится вблизи лазерного электрода как на фотографиях.
  В сравнении с азотником низкого давления (герметичная камера, межэлектродный зазор 6 мм, длина электродов 30 см, давление 40 мм рт ст, питание 30 кВ, крылья 2х30х30 см, майлар 120 мкм, воздух, электроды неюстируемые, естественно) описанная тут воздушка дает, как выяснилось, не меньшую, а большую энергию в импульсе при меньшем напряжении питания и несравненно меньшем геморрое в использовании. Возможно ситуация поменяется при заполнении чистым азотом, но при работе с воздухом откачка оказалась бессмысленной.
  Еще при экспериментах с азотником низкого давления выяснился забавный факт:
  ПАРЫ ВОДЫ УБИВАЮТ ГЕНЕРАЦИЮ АЗОТА. Стали понятными и погодные колебания мощности обычной воздушки, которые никак не хотели вязаться с давлением воздуха. Чем выше влажность - тем хуже, вплоть до полной потери генерации.
  г) Направленность.
  Расходимость по видимому глазом пятну составляет чуть меньше 0.01(3.5 см на 4.5 метрах) Для такого простого лазера - совсем неплохо.
  Если светить надо далеко, можно поставить коллиматорную линзу, благо как выяснилось, стекло отлично пропускает ультрафиолетовое излучение лазера. (Новость хорошая - кварц не нужен.)
  Юстировкой электродов легко можно добиться чтобы лазер излучал только "вперед", только "назад" и более менее одинаково в обе стороны. В этом смысле сомнительно, что установкой "заднего" зеркала можно добиться лучшего эффекта чем просто юстировкой электродов.
  Лазер имеет выделенное направление. Когда электроды съюстированы на максимум излучения в этом направлении выходная мощность максимальна. Когда съюстированы на максимум излучения в противоположном направлении - выходная мощность заметно ниже. "Перед" у большинства сборок лазера находится со стороны разрядника, что напрочь противоречит представлениям о работе лазера в режиме "бегущей волны".
  Некоторые вырианты лазера, правда, имеют максимум в направлении "от разрядника"(При одинаковой геометрии обкладок). Причина аномалии скорее всего в неравномерном прижиме фольги или неоднородности диэлектрика.
  д) Электроды.
  Лазерные электроды (отрезки алюминиевго уголка) - самая ответственная часть лазера. В основном от них зависит мощность воздушного лазера. Когда Вы юстируете электроды, постепенно и понемногу сближая их, поочередно то с одного края то с другого, то можете наблюдать, что в какой-то момент довольно легко получить однородный разряд в виде чистого (без искр) лилового свечения. Если рассматривать разряд внимательно или через лупу, то видно, что свечение состоит сплошь из микроискр. Микроискры (стримеры) имеют размазанный (диффузный) вид и прозрачны на просвет - похожи на дугу низкого давления (как в известном сувенире - стеклянном шаре с электрическими разрядами). Микроискр примерно 10-20 на миллиметр, т.е. когда вы смотрите на разряд издалека или фотографируете его, то видите однородное свечение.
  Такой вид разряда для лазера самый лучший (да и шумит он несильно кстати). Проблема в том, что в этот момент лазер не работает (на бумажке-визуализаторе не видно четкого пятна) Такой тип разряда хорошо получается при расстоянии между электродами ~ 2 мм. При этом энергия в разряде и напряженность поля слишком низкие для хорошей работы лазера.
  (На http://www.geocities.com/resalles/N2/n2_laser.html и http://www.technology.niagarac.on.ca/pe ... le/lasers/ пишут, что E/p должно быть под 300 В/см.мм.рт.ст., W/V~200Дж/л, а у нас при 2 мм только 45 В/см.мм.рт.ст., и 120 Дж/л)
  При меньших расстояниях между электродами на фоне лилового свечения появляются яркие белые искры (шум тоже возрастает). При зазорах меньших 1.5мм лазер генерирует четко оформленный луч. При зазорах меньших 0.5 мм лиловое свечение пропадает и разряд имеет вид множества ярких искр. Луч лазера тоже пропадает и при дальнейшем сближении электродов уже не возникает вновь.
  На самом деле приведенные расстояния в миллиметрах ориентировочны (для электродов из алюминиевого уголка толщиной 1 мм) и сильно меняются от толщины электродов, качества обработки их поверхности, материала и покрытия. Важно, что имеются последовательно пять зон по расстоянию между электродами: 1) зона множественного искрового разряда, 2)зона смешанного разряда, 3)зона диффузного разряда, 4)вторая зона искрового разряда, 5) зона отсутствия разряда.
  Главное, что требуется от электродов - давать однородный или хотя бы смешанный разряд при межэлектродном расстоянии ~ 1 мм а лучше и меньше.
  При плохой поверхности электродов (слишком большая шероховатость, неровность, задиры) зоны 2 и 3 могут либо вовсе не существовать, либо существовать при слишком больших межэлектродных расстояниях, когда лазер уже не может работать.
  Электроды, обработанные напильником (даже бархатным) или мелкой наждачной бумагой НЕ РАБОТАЮТ! Работают полированные электроды (как минимум точечное пятнышко генерации увидите), хотя мощность с них ниже.
  НЕ РАБОТАЮТ слишком тонкие (ножевые) электроды и слишком толстые.
  (Толщиной 3 мм - точно не работают, толщиной 1.5 мм - точно работают, между этими значениями - надо проверять)
  НЕ РАБОТАЮТ анодированные алюминиевые электроды, электроды из старого, хранившегося на улице и покрытого толстой пленкой окисла алюминия, не работает (как минимум большинство) стальных электродов (и в частности не работают линейки из нержавейки и ножовочные полотна).
  Из доступного - хорошо работает свежий алюминиевый уголок толщиной 1-1.5мм и шириной достаточной для хорошего контакта (обычно 20 мм), алюминиевый плинтус (ВЫБИРАЙТЕ НЕАНОДИРОВАННЫЙ!), пластиковая линейка, ровно обернутая алюминиевым скотчем (при неудачной юстировке быстро прогорает).
  ЭЛЕКТРОДЫ РЕШАЮТ ВСЕ. От них зависит не только какую мощность выдаст лазер, но и будет ли он работать вообще. От них зависит какая, в частости нужна оптимальная площадь обкладок и нужны ли они вообще. Например была найдена конфигурация электродов, способная давать очень яркий луч при буквально подэлектродной емкости.
  
  Впрочем небольшие (сантиметра по три-пять с каждой стороны) крылья все-таки не помешают. Электроды делаются: левый по рисунку из алюминиевого уголкового плинтуса с заостренным краем, правый - из алюминиевого уголка с толщиной стенки 1 мм, положенного прямо на обкладку (без подкладывания чего-нибудь для приподнятия над поверхностью диэлектрика). Разряд горит накосо между угловыми ребрами электродов. Плинтус зачищается и его рабочий край полируется (обычно плинтус анодирован); для второго электрода уголок используется "as is" - в магазинно продажном состоянии.
  Интересно, что при попытке увеличить обкладки для такой конфигурации электродов мощность в луче не растет. Начиная с размаха ~20 см даже падает. Зато воздушка с такими электродами компактна, мало шумит и лучше держит высокие частоты повторения.
  Такая схема удобна для оформления в стабильный конструкт. Так вот оно выглядит:
  (для примера питается от сидюковой электрофорки)
  
  
  
  е) Восстановление электродов.
  Электроды испорченные при изготовлении (задранные напильником), анодированные, прожженные искрой при неудачной юстировке и просто из старого грязного алюминия можно оживить отшлифовав мелкой шкуркой и отполировав на войлочном круге (естественно на дрели или на точиле - не вручную же) до зеркального блеска пастой ГОИ. Однако за счет неровностей при такой грубой полировке разряд будет неоднородным по длине электродов и мощность лазера будет сильно ниже чем при использовании "свежего" уголка. Можно обработать и менее грубо - тонким фрезерованием или шлифовкой на ровном стеклянном листе. Но это уже не для домашних опытов.
  ж) Зазор между обкладками.
  Единственное разумное объяснение чувствительности лазера к ширине зазора между верхними обкладками, это предположение, что лазер работает в режиме предыонизации основного лазерного объема излучением скользящего по поверхности диэлектрика разряда. При уширении зазора больше 4 мм труднее получить однородный разряд и достигается он при большем расстоянии между электродами (когда лазеру уже не хватает энергии).
  При зазоре между обкладками меньше 2 мм юстировке мешают паразитные разряды с электродов на фольгу и между обкладками напрямую (минуя электроды).
  Лазер становится очень критичным к настройке, в итоге мощность, на которую его удается вывести - ниже.
  з) Масштабирование.
  Лазер получается при длине электродов от ~7 см до ~30 см (и больше, если сумеете организовать режим бегущей волны) с примерно пропорциональным изменением выходной мощности.
  Ширина обкладок (полуразмах крыльев) снизу ограничивается требуемой мощностью и, чтобы получить хорошо видимое пятно, должна быть не меньше 3 см; сверху ограничивается насыщением - тем, что при дальнейшем увеличении размаха крыльев яркость не растет (связано со временем разрядки конденсаторов, устойчивостью разряда в газе и т.п.) Максимальная ширина обкладок обычно не больше 10 см.
  Толщина диэлектрика. Емкость кондесатора обратно пропорциональна толщине.
  Пробивное напряжение - прямо пропорционально. Запасаемая энергия пропорциональна квадрату напряжения.
  Увеличивая толщину диэлектрика в n раз (скажем со 100 мкм до 200 мкм)
  увеличивайте питающее напряжение в корень из n раз (c 8 кВ до 12 кВ) при сохранении толщины электродов и зазора.
  Или еще увеличивайте питающее напряжение в n раз и в корень из n раз увеличивайте зазор и толщину электродов (для получения луча 5х5 мм потребуется напряжение 200 кВ и толщина диэлектрика 2.5 мм, если в толстом слое он это сможет выдержать).
  В общем видно, что в небольших пределах лазер легко масштабируется, но микроскопический или мегамощный варианты дадут епик фэйл.
  [/b]и)[/b] Варианты.
  Простор для конструкций полный.
  Для начала, например полезно собрать лазер на железном листе и заменить грузы магнитиками (которые наверняка остались от разборки DVD-головок на диоды), получается транспортабельный конструкт, выдерживающий переворот "вверх ногами"
  
  Для компактности крылья лазера можно свернуть. На работоспособность лазера это мало влияет:
  
  к) Применение.
  Лазер интересен для:
  [list:3aa1ca40]
• юстировки тонких и длинных вещей (дифракционная расходимость УФ луча в два раза меньше, чем красного, и несмотря на то что качество излучения азотника низкое, всегда можно использовать малорасходящуюся сердцевину пучка, а остальное обрезать диафрагмами.)[/*:m:3aa1ca40]
• точечного отверждения фотоотверждаемых клеев.[/*:m:3aa1ca40]
• накачки лазеров на красителях (если есть что накачивать)[/*:m:3aa1ca40]
• калибровки самодельных спектрографов, в том числе и CD- Дисковых (излучает на 337 нм)[/*:m:3aa1ca40]
• просто для развлечения[/*:m:3aa1ca40]

Лазер не интересен для:

• сверления, полирования и прочей обработки материалов (не получится достичь нужной выходной энергии, хотя... за год наверное дырку в лезвии просверлить можно)[/*:m:3aa1ca40]
• голографии (сверхлюминисцентные лазеры не обладают нужной степенью когерентности - потребовалось бы делать изощренную конструкцию с селективным резонатором, а это... непросто)[/*:m:3aa1ca40]

[/*:m:3aa1ca40][/list:u:3aa1ca40]

 

Спасибо за инфу про питальник да и про всё в целом)буду читать =)

 

он там и не жесткий, а мягкий как раз

 

в качестве накачки лазеров на орг красителях.длина волны помоему 337,1 нм хотя хз

 

Генерит, железяка хренова! Собрал по-быстрому. Низ - стальная пластина, шлифованная. На ней лавсан 100 микрон, с нанесенным абразивом для изготовления стоматологических дисков ( зубы пилить! ). Уголки - фтопку, использовал 2 пластины из дюраля, размером 125х45х3. Одна фся прямоугольная такая, другая со скосом 2х45 градусов по длинной стороне. Пилил напильником, полировал мелким наждаком. А то говорят - нельзя, работать не будет. Шепуха! Работает, и даже фольгу для предварителной ионизации не положил. Тупо - пластина, лавсан, еще две пластины. Фсе! Ну, еще питальник от ГЕ-НЕ и рязрядник из болта мэ 8. Частота герц 50-70 (на слух). Че бы осветить, чтоб зафлюоресцировало? Точка около лазера 1 мм, на двух метрах 5 мм. Ревет,как мамонт. Видел где-то в нете, разрядник сделали из стеклянной трубы миллиметров 30, надо себе такой забабахать. Труба есть.
Ну, топчите

 

Куль, что всем понравилось. Если честно - я ожидал что просто станет
пищей для тролей. Щас занят сборкой этого чуда в стабильный конструкт.
Как получится - отпишусь. Заодно надо будет заапдейтить немного гайд.

 

Возник вопрос - как рассчитать емкость конденсаторов? Только подробно и без хитрых значков , типа кракозябла 0, кракозябла эр, и тому подобное. Ибо ничего не смыслю в этих буковках. Например, для моих размеров пластин 125х45, но чтобы можно было пересчитать на любой размер. Да, толщина лавсана 0.1мм. Кто поможет? Из железа что угодно сотворю, а вот с посчитать по формуле проблема...

Сварганил глушитель из капролона, глушит отлично, только между пластинами стрекочет пара искр. Из другой комнаты уже еле слышно, а сначала соседи интересовались, что делаю. На телевизор помех нет.

 

я делал в экселе файл который рассчитывает параметры этого лазера. Ну там емкости конденсаторов, их индуктивности. Энергия импульсов, длительность импульса, импульсная мощность, плотность тока в разряде и т.д.

 

Так давай делись!

 

Точки получить не могу! Рядом с пластинами полоса 1х2 мм, в тридцати сантиметрах уже 1.5 см. Че такое?

 

Вместо одного электрода ставил шлифованную стальную пластину толщиной 8 мм - работает! Луч даже жирнее. Второй из дюрали толщиной 4 мм, 95х150 мм габариты и фаска со стороны межэлектродного зазора 3х45 градусов. Без фаски генерации нет, как ни старался. Попробую оба изготовить из стали - и найти проще, и обработать легче (для меня). И еще, когда вместо резистора использую катушку, между электродами искрит. С резистором только лиловое свечение. Соответственно, и шума меньше.

 

С этим надо внимательно. Поставишь слишком жирный электрод и плотность тока в разряде уменьшится меньше критической величины в всё. Сверхизлучения не получишь. Будет обычный разряд.

 

я скоро выложу сюда файл для расчетов, я его ещё немного откорректирую
там будет:
1. информация о диэлектриках, включая некоторые мои испытания
2. расчет емкости конденсаторов и их индуктивности
3. расчет время разряда
4. расчет времени импульса
5. расчет плотности тока в разряде
6. расчет энергии заряда конденсаторов
7. расчет энергии импульса
8. расчет импульсной мощности
9. расчет средней мощности
и ещё кое-что

 

Вот оно, пашет.[attachment=0:y4fiw4yz]DSC00950_1.jpg[/attachment:y4fiw4yz]
Только свечение в зазоре, никаких искр.

 

А видео как отправить ?

 

Так, все вмэрло...