ليزر بخار المنجنيز محلي الصنع

في مقال الذكرى العاشرة هذا ، سأصف ما هي النتيجة المنطقية ، استمرار صناعة الليزر المستقلة. بعد بناء مصدر طاقة مناسب لضخ ليزر بخار المعدن النبضي واكتساب الخبرة مع العناصر النشطة الجاهزة من ليزر بخار النحاس ومركباته ، بقي فقط لتصنيع عنصر الليزر النشط (فيما يلي - AE) بشكل مستقل تمامًا ، مع وسيط عمل جديد.



تم فرض المتطلبات التالية على اختيار وسيط العمل: الإشعاع في المنطقة المرئية ، والطاقة القابلة للتحقيق العالية نسبيًا ، والكفاءة المقبولة ، وسهولة الوصول والتكلفة المنخفضة ، وليس درجة حرارة التشغيل العالية جدًا.

تم الحصول على توليد الليزر لجميع العناصر الكيميائية الممكنة تقريبًا ، ولكن وحدات قليلة فقط تستوفي الشروط المذكورة أعلاه. ومن الغريب أن أفضل خيار هو نفس النحاس ومركباته ، لكن بالنسبة لي هذه بالفعل مرحلة مرت إلى حد كبير. لا يزال هناك عدد من المعادن كمرشحين لديهم كفاءة توليد ليزر لائقة أكثر أو أقل في ظل نظام الإثارة المماثل لنظام الليزر بخار النحاس: الباريوم ، السترونتيوم ، المنغنيز ، الرصاص ، الذهب. يختفي الباريوم والسترونتيوم على الفور ، لأن خطوط جيلهما تقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، وهو ممل وقبيح. يبقى المنغنيز والرصاص والذهب. ينخفض ​​الذهب أيضًا بسبب التكلفة العالية وارتفاع درجة حرارة العمل (1600 درجة مئوية). بقي 2 مرشحين فقط - الرصاص والمنغنيز.كلا المعدنين رخيصان ويجب أن يكون ميسور التكلفة نسبيًا - يمكن العثور على الرصاص حرفياً تحت قدميك ، وتدمير بطارية أو قطعة من كابل عالي الجهد مدرع يتم اختياره في سلة المهملات ، ويستخدم المنغنيز على نطاق واسع في المعادن الحديدية ويتم إنتاجه بأحجام هائلة.

المنغنيز قادر على توليد طول موجي 534 نانومتر (الخط الرئيسي) والعديد من الخطوط القوية في الأشعة تحت الحمراء وحوالي 3-4 خطوط خضراء ضعيفة. تتجاوز القدرة القابلة للتحقيق للحصول على AE جيد الصنع ومصدر طاقة مضبوط بعناية 10 وات في المجموع لجميع خطوط الإشعاع ، وتكون درجة حرارة التشغيل في منطقة 1000-1100 درجة ، وهي أقل بكثير من درجة حرارة النحاس. يختلف معدل تكرار النبض الأمثل اعتمادًا على الظروف التجريبية الأخرى ويجب تحديده. على أي حال ، تناسبها في النطاق "القياسي" من 5-15 كيلو هرتز. في الرصاص ، يكمن خط الجيل الرئيسي في الخط الحدودي مع نطاق الأشعة تحت الحمراء 722 نانومتر وهناك انتقال آخر بطول موجة يبلغ حوالي 405 نانومتر ، وهي قوة يمكن تحقيقها لوحدات W لخط 722 نانومتر. ميزة هذه البيئة هي كسب قياسي قدره 600 ديسيبل / م.درجة حرارة التشغيل 800-900 درجة ، و chisi الأمثل وفقا لبيانات الأدب المختلفة أقل من 10 كيلو هرتز. يعتبر غاز الهليوم هو أفضل عازل للمعدنين ، على الرغم من أنه يمكن استخدام الأرجون أيضًا.

قررت التوقف عن اختياري على المنغنيز بناءً على البيانات المذكورة أعلاه - من الواضح أن كفاءة التوليد أعلى ، ومن الواضح أن الطول الموجي أكثر متعة ، قريب جدًا من "المرجع" المعتاد 532 نانومتر. بعد ذلك ، كان من الضروري تحديد تصميم العنصر النشط. تم العثور على الكثير من المواد على ليزر المنغنيز في المجلات العلمية مثل "إلكترونيات الكم" و "أدوات البحث العلمي" ، والتي تتوفر على الإنترنت أو بشكل مباشر ، كما هو الحال في CE أو عبر المحور (للنسخة الإنجليزية من PNI). من المقالات التي تمت مراجعتها ، أصبح من الواضح أن التوليد ممكن لأي حجم قناة تصريف تقريبًا وفي نطاق واسع بما فيه الكفاية من ظروف الإثارة ، في حين يجب تحديد وضع الإثارة الأمثل وضغط الغاز العازلة للحصول على AE معين. وبعد ذلك رسمت رسمًا تقريبيًا لمستقبلي المستقبلي ،بناءً على الأجزاء المتاحة ، وشرع في التصنيع.



بالنظر إلى المستقبل ، سأقول أنه كان من الصعب بشكل غير متوقع العثور على المنغنيز لهذا الليزر ، وسأصف كل محنتي في هذا المجال في مقال منفصل.

لذا ، فإن أساس العنصر النشط في الليزر هو أنبوب خزفي بقطر داخلي 14 ملم وطول 800 ملم ، وهو قناة التفريغ. باستخدام البطانات المصنوعة من الخرسانة الخلوية ، يتم تثبيتها في أنبوب كوارتز بقطر كبير. تمتلئ الفراغ بين جدران الأنابيب بالعزل الحراري. كخيار أول لمثل هذا العزل الحراري ، قررت أن أحاول استخدام رمل اكسيد الالمونيوم ، كما هو الحال في ليزر بخار النحاس المبكر.







بعد تجميع قناة التفريغ مع الغلاف والعزل الحراري عالي الحرارة ، تم الحصول على مثل هذا الجهاز.





في نهايات غلاف الأنبوب الخارجي ، يتم تثبيت مجموعات الأقطاب الكهربائية بسبب الأختام المطاطية التي تضغطها الشفاه. إن مجموعات الأقطاب الكهربائية عبارة عن رؤوس شفة مصنعة من الألومنيوم. ولصناعتها ، كان من الضروري أولاً صب الفراغات.



بعد الدوران ، هذه هي التفاصيل.





من داخل الرؤوس ، يتم ثني أنود على شكل أنبوب بقطر صغير وكاثود على شكل مخروطي على الخيط. تم تشكيل كل من الأقطاب الكهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي





تم تجهيز رؤوس الألمنيوم بزعانف لتبريد الهواء. يتم ربط مرايا الرنان بأطراف رؤوس القطب بفلانشات صغيرة. الحلقات المطاطية بين المرايا ورأس القطب بمثابة ختم فراغ. في نفس الوقت ، توفر بعض الحركة للمرايا لمحاذاة. من الجانبين على رؤوس القطب هناك تركيبات لضخ ومدخل الغاز. يتم تنفيذ جرعة الغاز باستخدام نفس إبرة الأنسولين الملتصقة في أحد التركيبات. وبالتالي ، تم الحصول على تصميم AE محوري تمامًا يشبه المصنع. يمكن رؤية أبعاد الأجزاء على الرسومات التي رسمتها قبل الدوران.





بعد تصنيع جميع الأجزاء ، قمت بإجراء اختبار تجريبي لـ AE ، والذي كشف على الفور عن "أمراض الطفولة". هنا ، لم يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية نفسها بعد.







بادئ ذي بدء ، كان من الضروري رفض الرمال كعزل. عند الضخ الأول للانبوب ، بدأ الهواء المغلق في الفراغات داخل الردم بإزالته ، ورمي كميات كبيرة من الرمل في تلك الأماكن التي لا ينبغي أن تكون فيها ، بما في ذلك سحبها في مضخة فراغية ، والتي لم تفيده بأي شكل من الأشكال. تم العثور على الحل كبديل للرمل بصوف السيراميك. كان الهواء يغادر القطن بالفعل دون عوائق أثناء الضخ.



كانت الصعوبة الأخرى غير المتوقعة هي الهشاشة القصوى للهيكل بأكمله. انتهى إجراءان من إجراءات التجميع والتفكيك من 3 بتقطيع حافة أنبوب الكوارتز في وقت شد حواف رؤوس القطب ، على الرغم من أن جدار الأنبوب يبدو سميكًا. يتطلب حل هذه المشكلة تغييرًا جذريًا في الرؤوس وطريقة للتعلق ، والتي تقرر حتى الآن عدم القيام بها ، نظرًا لأن التصميم تجريبي. أثناء عملية التجميع ، أضفت عنصرًا آخر - أنبوبًا من الألومنيوم حول AE بالكامل ، والذي يعمل كمسار تيار عكسي ويقلل الحث الطفيلي لـ AE. وأضاف أنه حتى لا ينكسر شيء تحت وزن هذا الأنبوب ، أضاف الدعم من الطرف المقابل.





وبالتالي ، كان AE جاهزًا لضخ الاختبار وإدراج التفريغ الأول فيه. ولكن في هذه المرحلة لم يكن لدي كبل توصيل كافٍ. لتصنيعها ، استخدمت نفس النوع من الكابلات المحورية المستخدمة في ليزر بخار النحاس وموصل مماثل من LGI21 ، والذي كان يجب تعديله. بعد ذلك ، كان من الممكن لأول مرة تشغيل التفريغ فيه ومحاولة إدخال نظام درجة حرارة التشغيل أثناء التباطؤ. كغاز عامل ، استخدمت الأرجون بضغط من أجل 10 تور. ظهر عيب آخر هنا - تدفقت كمية كبيرة من طاقة التفريغ من خلال دعم موصل تيار العودة إلى الأرض من خلال جدار الأنبوب ، مما أدى إلى تسخينه بقوة ، وأقل طاقة مما يمكن توصيله إلى "التفريغ الهدف".





بالإضافة إلى ذلك ، لم يكن العزل الداخلي لقناة التفريغ كافياً. اضطررت إلى تفكيك AE مرة أخرى ونقل هذا الدعم في الاتجاه المعاكس ، وملء الفراغ بين علبة الكوارتز وموصل العودة مع عزل حراري إضافي من نفس الصوف الخزفي. بدلاً من الدعامة المعدنية ، حيث كانت من قبل ، تم تركيب جلبة من الخرسانة الخلوية. وبالتالي ، تم القضاء على تسرب الطاقة وفقدان الحرارة.





عند التجميع ، تم تقطيع حافة الأنبوب بشكل تقليدي ، ونتيجة لذلك ، مع كل تجميع ، تم تقصير AE الليزر بالكامل قليلاً. في النهاية ، تمكنت من تجميعه ، وتمكنت من بدء تدريب كامل بدون مادة عمل. الهدف الرئيسي لمثل هذا التدريب هو السماح لـ AE بالتسخين إلى درجة حرارة التشغيل وما فوقها ، لحرق جميع بقايا الشوائب المتطايرة تمامًا والتي تعج حرفياً بكل من الأنبوب الخزفي لقناة التفريغ والعزل الداخلي ذي درجة الحرارة العالية ، خاصة بعد دخول الزيت من مضخة التفريغ دون قصد إلى الأنبوب. لمنع حدوث ذلك مرة أخرى ، قمت بوضع مصيدة زيت على شكل Drexel كلاسيكي يتدفق في الفجوة في خرطوم فراغ. ومن الغريب أنه لا يوجد تسرب فراغ في قسم كيميائي تقليدي. يشير اللون الأبيض للتفريغ إلى إطلاق الشوائب.كان يجب تمديد التدريب لعدة ساعات ، بحيث يتبخر ويحرق الزيت المتبقي ويكتسب التفريغ لونًا ورديًا عاديًا أزرق ، من خصائص الأرجون. أثناء التدريب ، تم تسخين AE إلى درجة حرارة التشغيل ، وكان تسخين رؤوس القطب معتدلًا بشكل غير متوقع ، على الرغم من حقيقة أن الأنود والكاثود كانا ساخنين.
عملية التدريب:





في نهاية التدريب ، أصبح لون التفريغ اللون المميز للأرجون.



تسخين قناة التفريغ بشراسة للغاية ، مثل الأقطاب الكهربائية. التوهج مرئي حتى من خلال العزل الحراري.





بعد التدريب ، تم ملء الأنبوب بالأرجون للضغط الجوي ، وأغلقت التجهيزات ، وبقيت في هذا الشكل.

في موازاة ذلك ، كنت أبحث عن بيئة العمل الفعلية لليزر - المنغنيز. تبين أن هذه صعوبات غير متوقعة ، قام جميع الكيميائيين المألوفين بإيماءة عاجزة ولم يعرفوا من أين يحصلون على المنغنيز وتجار الإنترنت الذين يبيعون المنغنيز للبيع ، يباعون فقط في سفن البراميل ، ونقاءه بعيدًا عن "الليزر" - 95 ٪ من الرئيسي مواد. وأيضاً على الإنترنت كان هناك أناس مميزون يحاولون بيع 200 جرام من 99٪ منجنيز بسعر كيلوغرام من الفضة ، وحتى مع الطلب "انتظر شهرًا حتى يتم تسليمها من ألمانيا". لم يكن هناك منغنيز معدني في متجر الكواشف الكيميائية المحلية أيضًا ، ولكن كانت هناك أملاح منه ، حاولت منها الحصول على المنجنيز المعدني بنفسي. المزيد عن هذا سيكون في المقالة المقابلة. فجأة انتهت كل محنتيعندما جاء ملك صغير من المنغنيز عالي النقاء من مبتكر موقع PeriodicTable عن طريق البريد ، وهو ممتن للغاية له.



بعد ذلك ، بقيت صناعة قوارب الكوارتز لمادة العمل ودفعها إلى قناة التفريغ. كان لا بد من طلب القوارب في ورشة نفخ الزجاج. عندما كانوا جاهزين ، قمت بفصل قطع صغيرة عن الملك ، ووضعتها في القوارب ، وانزلقت القوارب نفسها بسهولة في قناة التفريغ من خلال فتحات مرايا الليزر.



ثم أعيدت المرايا إلى المكان وبدأت الاختبارات.

بعد ضخ أنبوب الليزر إلى أقصى فراغ ، قمت بمحاذاة المرايا ، ويجب محاذاةها تحت فراغ ، وإلا فسوف تفشل المحاذاة عند تشوه الأختام. بالمناسبة ، نسيت أن أقول أن مرآة صماء ألمنيوم ولوحة كوارتز موازية مستوية كنافذة إخراج تستخدم كمرايا. تم تعديل المرايا باستخدام الليزر نيون المدرسة LGN-109.

الليزر قبل البدء.



نظام الغاز.



ثم أطلقت تيارًا صغيرًا من الأرجون تحت ضغط 10 تور. قررت "تسريع" الليزر بالأرجون ، حيث كان هناك القليل من الهليوم. عند هذا الضغط ، اشتعل التفريغ بسهولة وبدأ الليزر في الاحماء. استعد بسرعة كبيرة ، وعندما اكتسبت قناة التفريغ توهجًا برتقاليًا داكنًا ، أصبح التغيير في لون التفريغ من اللون الوردي إلى الفيروز ملحوظًا.



بعد ذلك ، في وسط البقعة من توهج التفريغ ، ظهرت بقعة خضراء زاهية تم فيها تخمين الظل من القوارب المضمنة في قناة التفريغ ، والتي سدت جزئيًا فتحة ضوء القناة. تم استلام الجيل!



بعد الأرجون ، تم إدخال الهيليوم إلى AE ، وتم إغلاق الأرجون ، مما زاد على الفور من طاقة التوليد عدة مرات ، وباختيار ضغط الهيليوم ، وصل إلى أقصى قوة. جعل اختيار وضع المضخة (الجهد ، ChSI) من الممكن الحفاظ على النظام الحراري الثابت لليزر وإلقاء نظرة بسيطة على الإشعاع. شعاع ليزر ساطع ، واضح للعيان ، أخضر داكن الشكل غير منتظم يصب من نافذة الخروج بسبب انسداد القوارب للفتحة.









في الوقت نفسه ، هناك ما يكفي من الطاقة لتفحم الخشب والكرتون عند التركيز. بسبب الشكل غير المجدي للحزمة ، ركز بشكل سيئ إلى حد ما. وبالنظر إلى أن الشعاع ضعيف التركيز كان قادرًا على تفحيم الخشب الرقائقي ، فإنني أقدر قوته بقيمة حوالي 1 واط ، ولكن ليس أكثر.









بعد تشغيل ما يكفي والتقاط صورة ، قمت بإيقاف تشغيل الليزر وتركه يبرد. بعد هذه التجربة ، يمكن استخلاص عدة استنتاجات. الاستنتاج الرئيسي - وضع مادة العمل في القوارب - هو فكرة جيدة. تعاني الفتحة الخفيفة كثيرًا ولا يزال 70٪ من الإمكانات غير محققة. ليس لشيء في ليزر بخار النحاس ، قناة التفريغ مصنوعة من مقطع عرضي متغير مع أقسام ذات قطر أكبر. يقع فيها مائع العمل على وجه التحديد ، وتقتصر فتحة القناة على أقسام أضيق من الأنبوب. إذا كان ذلك ممكنًا ، يكون فرق القطر صغيرًا قدر الإمكان. أصبح إنشاء "مولد بخار مائع يعمل" يعمل بشكل جيد مهمة منفصلة غير تافهة في تطوير الصناعات اليدوية التي يتطلب حلها تصنيع مجموعة من النماذج الأولية المختلفة. في ظروفي ، كان من الأسهل تحمل فقدان جزء من الطاقة ،ولكن يمكنك ترك القوارب إذا كنت ترغب في ذلك. كانت المفاجأة الثانية غير المتوقعة بالنسبة لي أنه عند تفكيك الليزر في قناة التفريغ ، لم يبق سوى القليل من القوارب. اتضح أن المنغنيز المنصهر يذوب الكوارتز. وبالتالي ، كلما كنت بحاجة للتخلص من القوارب. ولكن إذا لم تتخلص ، فعليك على الأقل جعلها من مادة أخرى ، على سبيل المثال leucosapphire. يبدو أن هذا هو الخيار الوحيد لمثل هذه الظروف العدوانية. بشكل مميز ، من السهل الحصول على قطعة عمل مناسبة - مصنوعة مواقد مصباح الصوديوم من leucosapphire. حسنًا ، يجب إعادة تركيب رؤوس الأقطاب الكهربائية ، حيث أدت عمليات التجميع والتفكيك الإضافية إلى جعل حالة الليزر غير قابلة للاستخدام. أما بالنسبة للبقية ، يمكنني أن أسمي هذا الليزر حصريًا بشكل مبرر في ممارستي ، حيث لم تنتج شركة واحدة أي ليزر منغنيز في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابق ،ولا في العالم. لم يترك ليزر المنجنيز أبداً جدران المختبرات. لماذا لا افهم. ربما لأن طول موجته قريب جدًا من المعيار 532 نانومتر ، والذي يتم الحصول عليه باستخدام ليزرات الحالة الصلبة ومضاعفة التردد ، والتي لا تحتاج إلى مصدر طاقة معقد عالي الجهد وأنبوب ليزر هش مع عمر محدود. وحيث يكون هناك اختلاف حيود للإشعاع ذو طاقة عالية وأيضًا عند أطوال موجية مرئية - هناك بالفعل ليزر بخار نحاسي ، حيث تكون الكفاءة أعلى 5 مرات. ومع ذلك ، أود أن أقول أن ليزر المنغنيز يتم نسيانه دون تحفظ ويمكن أن يكون متاحًا تجاريًا قبل عصر DPSS. كما أن ليزر بخار الثاليوم ، الذي يولد إشعاعًا بطول موجي يبلغ 535 نانومتر ، لم يترك جدران المختبرات. لكن لا ، لن أفعل ذلك ،منذ لماذا العمل مع مادة شديدة الخطورة والضخ المعقد بشدة عندما يكون هناك أسهل بكثير لاستخدام المنغنيز بطول موجة 534 نانومتر؟ لكنني جربت الرصاص ، ولكن ستكون هناك أيضًا ملاحظة منفصلة حول هذه التجربة الجانبية.

نعم بالتأكيد. إذا كانت هذه المقالة (مثل جميع مقالاتي الأخرى) تستحقها ، فيمكنك إرسال تبرع طوعي تمامًا إلى dogecoin "amy إلى العنوان التالي: DLLNGqSeyXo786jiurzMAnj8USwaU5u9xY