Вакуумная техника
Большинство представленных проектов лазеров работают при пониженном давлении газа (0,01÷100 мбар ), так что неизбежно, по-крайней мере, поверхностное знакомство с вакуумной техникой. Для давлений ниже 10 мбар потребуется мощный вакуумный насос. Идеальным вариантом был бы турбомолекулярный насос с ротационным форвакуумным насосом, в придачу с манометром Пирани. Эти, по-видимому, очень дорогие приборы иногда можно увидеть на рынке Ebay. Выше 10 мбар можно применить также дешевый водяной насос, а лучше мембранный насос. Вполне подойдут и самоделки в виде переделанного автомобильного компрессора на 12 В или использование компрессора холодильника в роли насоса.
Автомобильный компрессор (12 В) в качестве форвакуумного насоса
В цилиндр компрессора на входной вентиль приклеен эпоксидной смолой ниппель для шланга диаметром 6 мм. Компрессор дополнительно оснащен магнитным вентилем, вакуумным мембранным манометром, газовым расходомером и сетевым блоком питания.Этим насосом достигается предельный вакуум 100 мБар, что достаточно для работы азотного лазера низкого давления, а иногда и СО2-лазера.
Такой насос хорошо подойдет и для самодельной лампы-вспышки лазера на красителе.
Для измерения давлений в этой области служат дешевые мембранные вакуумметры. Измерить давление от нескольких десятков мбар до 0,01 мбар очень просто можно самодельным манометром Пирани.
Самодельный манометр Пирани
Простой манометр Пирани, работа которого основана на зависимости теплопроводности от давления газа, изготовить очень просто.
Миниатюрная лампочка накаливания, на рисунке – лампочка мощностью 0,3 Вт на напряжение 24 В, с помощью тисков освобождается от стеклянного баллона ( нить накала должна остаться неповрежденной ). Эта лампочка накаливания теперь будет датчиком давления.
Нить накала разогревается током, и падение напряжения на нити, зависящее от температуры и давления газа, даст измеряемый сигнал. При постоянной мощности нагрева температура нити определяется теплопроводностью окружающего ее газа. Чем меньше давление газа, тем слабее газ охлаждает нить, а значит тем выше температура нити и выше падение напряжения на ней, т.е. при уменьшении давления газа выходной сигнал напряжения увеличивается.
На графике калибровочной кривой видно, что такой простой прибор вполне подходит для измерений давления газа в диапазоне от 50 мБар до 0,01 мБар. Именно в этом интервале проводятся многие эксперименты с лазерами.
Изменение тока нагрева и использование других лампочек накаливания позволит освоить другие диапазоны давлений ( подходят лампочки с длинными и тонкими нитями накала, т.е. рассчитанные на высокое напряжение питания ). Конечно же, измеряемый сигнал можно улучшить схемой на операционных усилителях.
Весьма простым может быть газовое оборудование популярного среди любителей лазеростроения >>>азотного ТЕА-лазера<<<, работающего при атмосферном давлении, а то и на обычном воздухе.
Многие другие газы, используемые в качестве лазерного газа, могут быть относительно легко приобретены. К примеру, в хорошем магазине по моделированию можно купить картриджи с углекислым газом или же гелием, которым заполняют модельные баллоны. Аргон, азот и кислород также можно приобрести в небольших стальных баллонах в магазинах сварочного оборудования. Несколько проблематично приобрести редкие инертные газы, такие как неон, криптон и ксенон. Разумеется, эти газы за большие деньги можно купить в фирменных магазинах, но значительно дешевле это сделать из специальных ламп накаливания ( идея еще проверяется ). Сравнительно просто можно купить некоторые инертные газы в интернет-магазине фирмы Microgas ( например, 12 л. неона стоят 50 евро ).
Кроме того, конструкция трубки газоразрядного лазера определяется требуемым давлением газа, поскольку часто лазеры работают с прокачкой газа через трубку, а вакуумный насос постоянно включен, не требуется техника высокого вакуума. Для герметизации достаточно резинового кольца или клеевого соединения эпоксидной смолой. Много опытов можно провести, используя старую длинную трубку He-Ne лазера. Такие трубки можно купить на какой-нибудь барахолке и, конечно же, на Ebay за небольшие деньги. К примеру, импульсный лазер на кислороде может работать в желтой области спектра при использовании зеркал от He-Ne лазера.
Для работы азотного или СО2-лазера высокого давления достаточно использовать камеру, склеенную из оргстекла или подобного ему материала. Также превосходным материалом, из которого можно спаять вакуумную камеру является фольгированный гетинакс.
|
