Metalldampflaser-Röhre

[medusa]

Hi Freax,

neues aus Medusa's Hexenküche... ich wollte mal zeigen, wozu tote Ionenlaserröhren noch nützlich sein können. Klar, die Spiegel knackt wohl jeder von uns von den "Internen" ab, aber gut gemachte größere Röhren haben noch mehr nette Teile, die gut wiederverwertbar sind.
Regelmäßige Leser wissen ja, daß ich die SP-2017 zerlegt und mit Vakuumflanschen ausgestattet habe (Nico hat die Aluadapter für mich auf seiner CNC-Fräse gemacht). Nun ist ja kürzlich die Innova60 verschieden, ich hatte also zwei tote Röhren. Da ich für die Innova mehr Zubehör habe, mußte die 2017 dran glauben und wurde ausgeweidet. Außerdem wollte ich nicht, daß Nico sich die Mühe für umsonst gemacht hat.

MVLtube.jpg

Die beiden Bilder zeigen die neue Eigenbau-Röhre beim ersten Vakuumtest. (Dicht ist sie, der Kleber und das Schlifffett gasen noch.) Die Metallflansche aus der 2017 sind gut wiederzuerkennen, ebenso Nico's Aluadapter dazwischen. Die schwarzen Schraubkappen sind von einer GL18-Laborverschraubung, mit der man Glasrohre vakuumdicht an eine Apparatur anschließen kann. Das entsprechende Glasgewinderohr ist mit dem Flansch verklebt. GL-Verschraubungen haben teflonbeschichtete Silikondichtungen, die auch recht garstigen Chemikalien standhalten; ich habe an meinem Fusor ganz gute Erfahrungen damit gemacht. Sie befinden sich auch zwischen den Metallflanschen. Alle Dichtungen sind zusätzlich noch mit Vakuum-Schlifffett eingerieben. Die schwarzen Schraubkappen sind übrigens aus glasfaserverstärktem Hochtemperatur-Kunststoff, hält fest bis 200°C. Kriegt man alles über den normalen Laborhandel.
Ein Detail zu dem Photo oben: die Röhre sieht etwas krumm aus. Tatsächlich sind die Dichtungen der GL-Verschraubungen ziemlich flexibel.

MVLtube_detail.jpg

Die Brewster sind Teile eines Mikroskop-Objektträgers aus Quarz. Mit einer kleinen Diamantscheibe für die Minibohrmaschinen aus der Heimwerkerabteilung läßt sich das prima schneiden. Ich verwende Quarz-Objektträger, weil mir echte Brewster für den Selbstbau zu teuer sind.
Und die Hauptkapillare, die später mal durch den Ofen läuft, ist natürlich auch aus Quarz (9mm Rohr).

Ihr denkt jetzt wahrscheinlich, warum so kompliziert. Ich gehe schon lange mit der Idee zu einem Bleidampflaser schwanger, und es gibt bei den allseits bekannten Ausführungen eine Menge Details, die mir nicht gefallen. Man muß beispielsweise das Quarzrohr regelmäßig wechseln können, weil es nach kurzem Betrieb schon mit dem Metall (und vermutlich seinen Oxiden) vollgesaut ist. Allein schon der Aufwand, in einer der bekannten Röhrenarten Blei nachzufüllen ist, charmant ausgedrückt, unpraktisch. Fest montieren, womöglich mit direkt darauf gewickelter Ofenheizung, kommt für mich deshalb überhaupt nicht in Frage.
Auch andere Teile müssen für mich wechselbar sein. Wird z.B. eines der Austrittsfenster vollgesputtert, so sollte es sich durch Erweichen im Backofen entfernen lassen. Mit einem Elektrodenklotz, in den alle Rohre fest eingeklebt sind, ist das nicht möglich bzw. man muß dann die halbe Röhre neu kleben. Selbiges gilt für alle mechanisch belasteten Glasteile, die gerne auch mal springen können. Dann sollte nicht gleich die ganze Röhre im Eimer sein.

Die vielen Dichtungen bedeuten natürlich, daß man da ein Auge auf Lecks haben muß. Das ist aber meiner Erfahrung nach in einer Röhre, die im Durchfluß betrieben wird, ohnehin nicht so ein Problem.
Und natürlich bedeutet ein modulares Design immer, daß man mit den Endstücken der Röhre auch noch was ganz anderes machen kann: langes dünnes Glasrohr dazwischen und dann einen gepulsten Argonlaser zum Beispiel.

~medusa.

[fesix]

Mal wieder schön anzusehen das ganze

An einem Metalldampflaser wollte ich mich auch schon immer mal versuchen, aber leider braucht das recht viel Zeit und gute Vakuumtechnik, die auch einiges an Geld kostet... mal schauen, vielleicht bekomm ich das ja dieses Jahr mal hin.

Kennst du eigentlich das Laserbuch von Thomas Rapp?

[medusa]

Das Buch kenne ich, hab mir es vor einiger Zeit auch mal besorgt.

Vakuumtechnik ist teuer, wenn Du Richtung Hochvakuum willst. Bei dem, was unsereins so für sein Hobby ausgibt, sollte eine gebrauchte Drehschieberpumpe schon drin sein, es tut für die meisten Projekte sogar eine einstufige. Meistens sind die nach einem Ölwechsel wieder recht fit. Der Rest, normaler Vakuumschlauch aus Gummi und Glashähne /Rohre sind nicht so wild.
Wenn du dann zu niedrigeren Drücken willst, dann ist allerdings der gewünschte Enddruck umgekehrt proportional zum investierten Geld, das stimmt.
Vakuumtechnik ist eher aber noch Erfahrungssache. Ich hab das in meiner Anfangszeit sehr teuer bezahlt (in Form von strapaziertem Idealismus). Wenn Du das noch nie gemacht hast, dann würde ich raten, klein anzufangen, so in der Art Eigenbau-Neonröhre mit Luftfüllung. Klingt jetzt erstmal langweilig, hat es aber physikalisch auch schon in sich, besonders, wenn Du ein Spektroskop hast.
Von da aus ist es zu einem N2-Laser dann schon nur noch ein Kinderspiel.

~medusa.

[fesix]

Dieses Buch hat mich zu vielem inspiriert

Ich habe eine uralte Leybold D2 aus meiner Schule, ist zweistufig, aber leider ist die zweite Stufe sehr ramponiert, da scheinen mal Metallteile reingekommen zu sein

Leider habe ich kein Messgerät um zu prüfen wie viel diese Pumpe nun schafft, bei einer selbstgebauten Entladungsröhre kommt es aber zum Absputtern der Elektroden und zu kleineren Fluoreszenzeffekten...

Wenn du dann zu niedrigeren Drücken willst, dann ist allerdings der gewünschte Enddruck umgekehrt proportional zum investierten Geld

Sehr gut gesagt

[medusa]

Da hab ich nen heißen Tip: wenns eine Gleichstrom-Entladung ist, dann miß doch mal die Länge des Kathoden-Dunkelraumes (das ist nicht der Faradaysche Dunkelraum zwischen der positiven Säule, im Luft pink, und dem negativen Glimmlicht, in Luft blauviolett, sondern ein Dunkelraum weiter in Richtung Kathode).
Wenn der länger als 1cm ist, dann kommst Du unter etwa 13.3 Pa (0.133mBar). Das reicht für einen Metalldampflaser.

~medusa.

[fesix]

Du meinst also den Dunkelraum zwischen der Glimmhaut und dem negativen Glimmlicht? Also den Hittdorfschen Dunkelraum?

[nr_lightning]

Hi

Hey cool, freut mich das die adapter noch zum einsatz gekommen sind Malwieder ein sehr interessantes Bastelobjekt von dir Medusa

Gruss Nico

[medusa]

@nr_lightning


@fesix:
yep, den Kathoden-, Hittorfschen oder Crookeschen Dunkelraum, je nachdem, aus welchem der westlichen Länder man stammt. Ich nehme an, auch aus Frankreich hat ihn zu etwa gleicher Zeit ein Wissenschaftler entdeckt, ich weiß aber leider nicht wer.

Es ist eine wenig bekannte Tatsache, daß für besagten Dunkelraum bei Spannungen von einigen kV gilt:
p*D = const.,
wobei der D die Dicke des Dunkelraumes in mm ist und p der Druck in Torr. Die Konstante hängt dann nur von der Art des Gases ab, sie ist für Luft und Argon (und ein paar andere Gase) etwa 1, für Wasserstoff und Deuterium 2, und für Helium 4. Man kann dieses empirische Gesetz für Druckmessungen benutzen. Vor rund 100 Jahren wurde das eine Zeitlang wirklich so gemacht.
Ich habe auf meiner Fusor-Seite einiges dazu geschrieben, mein Fusor hatte in den frühen Baustadien eine Glasröhre mit einer Hilfskathode für eben diese Druckmessungen an der Seite. Mit Luft, Argon und Helium stimmen meine Messungen mit der empirischen Gleichung überein.

Wenn Du nur eine Glimmröhre hast, ist das eine gute Möglichkeit, eine Vorstellung vom Druck zu kriegen. Bei niedrigen Drücken im Bereich 1Pa wird allerdings die Grenze des Dunkelraumes nur noch schwer zu sehen sein. Allerdings stirbt mit kalter Kathode die Entladung so um die Größenordnung 0.1Pa, das kann auch ein Anhaltspunkt sein.

Falls Deine Pumpe nicht recht will, kann das auch Feuchtigkeit sein. Leichtes Quietschen oder Kratzen ist manchmal ein Indiz dafür. Mach mal Ölwechsel (falls noch nicht), einen Blindflansch auf den Saugstutzen und laß sie ein paar Stunden für sich allein laufen. Drehschieberpumpen haben eine ziemliche Selbstreinigungskraft.

~medusa.

Edit: Formel korrigiert (sollte in einem öffentlichen Post schon richtig sein...)

[fesix]

Das ist sehr interessant muss ich sagen, dass man die Entladung als ungefähren Anhaltspunkt für den Druck hernehmen kann weiß ich ja schon lange, aber dass das so genau sein kann ist mir neu.

Die Pumpe habe ich damals komplett in ALLE Einzelteile zerlegt und gereinigt, hat dann natürlich auch neues Öl bekommen und saugt auch wieder ganz gut, nur in das Zimmer in dem man schläft stundenlang Ölnebel reinzupusten ist nicht so das was ich will

Vielleicht komm ich ja die Tage mal dazu das ganze wieder zusammenzutüddeln und mal genau zu schauen wie das mit dem Druck und dem Dunkelraum ist

[medusa]

Auch da hab ich nen Tip:
Filterkohle aus dem Aquarienhandel. Ich hab bei meiner Pumpe ein dickes Messingrohr an den Auspuffschlauch gemacht, das ich damit fülle (plus eine poröse Halterung auf jeder Seite, damit die Kohle nicht rausbröselt). Hält nicht ewig, aber für ein paar Stunden riecht es dann nicht nach Öl.

~medusa.

P.S. Back to topic... nach meiner Messung gerade ist die Ausgasung in der eingangs erwähnten Röhre inzwischen auf ein Fünftel des Ausgangswertes gefallen. So muß das!