Автор Тема: Источник питания лазера на парах меди  (Прочитано 3260 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Недавно мне удалось достать трубку лазера на парах меди типа УЛ-102. Трубка новая и была проверена на лабораторном источнике питания медного лазера (шкаф ИП-18), где я и убедился что она в рабочем состоянии и способна генерировать излучение. Сущность питания заключается в подаче  высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом на трубку с частотой повторения 8-10 кГц. Формируются они в предельно простой (с точки зрения количества деталей) схеме. Доступна она вот в этой статье http://www.quantum-electron.ru/pdfrus/fullt/1998/9/1324.pdf

Я же исполнил её вот в таком виде исходя из имевшихся у меня деталей:


После подбора зарядной и блокирующей индуктивностей схема казалось бы заработала, но у тиратрона начал раскаляться анод. ТОгда я попробовал объединить параллельно 2 тиратрона уже по этой схеме:


Заставить работать эту схему не удалось из-за того что тиратроны не открывались одновременно (разброс параметров). Тогда я вернулся к первой схеме взяв более мощный тиратрон тги1-1000\25 вместо тги700\25. Схема работать перестала -- тиратрон теряет управляемость при напряжении поступающем с ВВ источника равном 1 кВ. Подбор параметров вроде емкостей накопительного и обострительного конденсаторов, индуктивностей результата не даёт.. В чем может быть причина такого плохого поведения тиратрона? Тиратрон новый из упаковки, был проверен в азотном лазере  на частоте повторения до 1000 гц.
« Последнее редактирование: 13 Август 2017, 01:02:37 от V. Frankenstein »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #1 : 08 Январь 2016, 14:26:57 »
Низкое напряжение анода? Неоптимальный ток накала? Накал у таких тиратронов критичен.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #2 : 08 Январь 2016, 15:10:43 »
Накал померял прямо на ногах лампы -- точно 6.3 вольта. Подается с трансформатора, напряжение в сети достаточно стабильное чтобы не выходить за рамки допущенных 5% отклонений. Анодное регулируется латром, если сначала латром выставить анодное выше минимально указанного в даташите а потом включить анодный источник -- то в тиратроне сразу дуга загорается приводя к КЗ.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #3 : 08 Январь 2016, 15:25:08 »
Странно. А потренируйте-ка тиратрон. Небось на складе 10 лет валялся.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #4 : 09 Январь 2016, 15:37:53 »
Переделал схему питания на ГИН Блюмлейна, как в этой статье. http://www.mathnet.ru/links/cb61496bcab2ba2e07d9b8a8bf47239c/qe10802.pdf
Работать стало горадо стабильнее вплоть до питающего напряжения в 4 кВ. Однако и этого недостаточно, нужно достичь 5-6 кВ. Почему-то появился такой момент как оптимальная частота повторения импульсов, которая сильно сместилась вверх и составляет около 12 кГц. При этом не смотря на более стабильную работу не происходит нормальный отбор мощности от анодного выпрямителя и лазер не разогревается. Связано ли это с малой емкостью "боевых" конденсаторов на электродах трубки?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #5 : 09 Январь 2016, 17:13:35 »
Похоже на плохое согласование передаточной линии с нагрузкой. Волна отражается.

У вас есть высоковольтный щуп для осциллографа? На трубке померить.
« Последнее редактирование: 09 Январь 2016, 17:15:07 от Gall »

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #6 : 09 Январь 2016, 18:31:33 »
Щупа, к сожалению, нет. Схему я вновь изменил, на этот раз сделал классический ГИН Блюмляйна без диодов, дроссель параллельно трубке, которым накачвиаются азотные\эксимерные итп газовые лазеры, как на схеме "а".

 Конденсаторы "силовые" поставил по 1100 пФ. На этот раз схема работала абсолютно стабильно, удалось ввалить в лазер проектную мощность и даже раскалить его почти до рабочей температуры. ДО генерации дело не дошло -- сеточными выбросами пробило изоляцию модуляционного трансформатора (пока на уровне предположения).  Попробую изоляцию усилить.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #7 : 09 Январь 2016, 18:52:55 »
Я просто сразу вспомнил физику работы формирователя Блюмляйна. Его согласованием с нагрузкой испортить очень легко.

По классике в схеме Блюмляйна нет конденсаторов, она строится на коаксиальных кабелях. От тиратрона идет коаксиал C1 к нагрузке, а после нагрузки идет коаксиал C2 со свободным концом. Длины коаксиалов равны, тем самым обеспечивается максимум стоячей волны на нагрузке.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #8 : 10 Январь 2016, 16:18:20 »
А как поддерживать согласование генератора с лазером во всем диапазоне его рабочих температур? Какая часть схемы наиболее сильно влияет на передачу энергии в лазер? Суть в том, что пока он холодный, то все работает устойчиво, когда он нагревается примерно до 900-1000 градусов (по цвету каления канала разрядного) у тиратрона (как я думаю) появляются обратные зажигания из-за того что при колебательном процессе на электродах трубки превышается допустимое обратное напряжение на аноде. По мере дальнейшего разогрева процесс только усугубляется, частота таких обратных зажиганий только увеличивается. Тем не менее, на грани срыва работы источника удалось догреть лазер до заветного ярко-жёлтого каления и получить намеки на генерацию -- когда подносил глухое зеркало с одной стороны то, подбирая его положение, на стене, куда смотрело противоположное окно, можно было поймать яркое относительно света от разряда небольшое зелёное пятно в форме кольца.
« Последнее редактирование: 10 Январь 2016, 16:20:56 от V. Frankenstein »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #9 : 11 Январь 2016, 04:19:12 »
Похоже на то, что импеданс лазера становится меньше волнового сопротивления фидера. Какие там сейчас конденсаторы, какого типа и как подключены?

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #10 : 11 Январь 2016, 11:06:29 »
Стояли КВИ-3 по 1100 пФ на каждом электроде лазера. Дроссель параллельно лазеру содержал 18-20 витков диаметром 22 мм и длиной намотки 8 см (индуктивность порядка 3 мкГн). Подключение было как на схеме "а", в железе это выглядело вот так.
ila_rendered

Пробовал разные величины конденсаторов, включая по 750 пФ и 1500 пФ, разные индуктивности дросселей -- эффекта особого не было, более того, при некоторых условиях разряд в лазере был сильно неустойчивым.

Потом я вернулся к прямой схеме возбуждения как на схеме в первом посте и получил гораздо более стабильное горение разряда и работу схемы в целом, но тоже до того момента как начинала испаряться медь. Потом возобновлялась история с обратными зажиганиями тиратрона. В этом случае емкость конденсатора составляла 2350 пФ (пара к15у2 последовательно по 4700 пф), дроссель L2 был порядка 400 мкГн, обострительную емкость С2 не ставил.

Есть у меня мнение что длительность отпирающего импульса (1-1.5 мкс) великовата, из-за чего время "неуправляемой" работы тиратрона больше и у него тогда сильнее склонность к нестабильности.  В статьях я встречал длительности отпирающего импульса впятеро меньшие.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #11 : 11 Январь 2016, 11:25:58 »
Может быть и так. А еще мне индуктивность монтажа не нравится. Там бы шину сделать прямую из толстой меди, а не буквой зю.

Я видел такие схемы. Они проектируются по канонам СВЧ, каждый проводник считается передаточной линией. В схеме Блюмляйна очень важна симметрия, она на отражении волны построена. В одной схеме конденсатор был на массивной медной полосе, а в другой вообще не было конденсаторов, там был толстенный (100 штук) пучок коаксиалов. Но это азотный лазер был, там эти коаксиалы равномерно по длине трубки подключались.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #12 : 11 Январь 2016, 11:55:00 »
Тогда мне не совсем понятно как работает заводской шкаф для питания, ведь в его силовой части сопли соплями (например то тонкого блокирующего дросселя к конденсатору) и у меня возникают сомнения, что длину каждого ниточного проводка расчитывали, хотя кто их знает, разработчиков сего гроба.  А сам лазер через длинный коаксиал подключается к нему.



Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #13 : 11 Январь 2016, 15:32:33 »
Так вот длинный коаксиал и есть ключевой элемент схемы. Он и формирует импульс!

Это ваша самая первая схема, в которой вместо C2 используется коаксиал. До коаксиала могут быть сопли, при условии, что ПОСЛЕ коаксиала их нет.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #14 : 11 Январь 2016, 17:35:27 »
С2 все же есть внутри лазерного излучателя -- маленький 150 пф к15у висящий прямо на "горячем" электроде трубы. но не думал что в данном случае соединительный кабель может играть такую существенную роль. Я всегда думал, что чем меньше кабелей-шнуров или чем они короче в импульсных или ВЧ схемах, то тем лучше оно будет работать.

Кроме того, этот блок качал вдвое более длинный лазер. Моя короткая труба подключенная к нему каким-попало коаксиалом и каким-попало С2 на электродах тоже генерила излучение, хоть и несколько хуже. А на столе без кабеля и капа не генерит. Тиратрон пробивается...

Насколько я понимаю, то разогретый лазер начисто закорачивает индуктивность L2. несмотря на это сама труба обладает собственной индуктивностью + индуктивность монтажа, поэтому конденсатор С1 при отсутствии обостряющего резонирует на очень высокой частоте и отрицательное напряжение на тиратрон приходит раньше чем заканчивается импульс отпирания на сетке. В результате чего работа схемы нарушается. 

В виду этого попробую увеличить дроссель L2 и поставить все же обострительный конденсатор.

Просто информация из статьи несколько дезориентировала -- на их схеме его нет.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #15 : 11 Январь 2016, 18:33:12 »
С2 все же есть внутри лазерного излучателя -- маленький 150 пф к15у висящий прямо на "горячем" электроде трубы. но не думал что в данном случае соединительный кабель может играть такую существенную роль. Я всегда думал, что чем меньше кабелей-шнуров или чем они короче в импульсных или ВЧ схемах, то тем лучше оно будет работать.


Не так. В некоторых импульсных схемах кабель очень важен. Классика - это линия задержки из длинного коаксиала. В щупах осциллографов емкость коаксиала входит в емкостный делитель, включенный параллельно с резистивным. Ну и здесь тоже. Классический Блюмляйн делается так:

из двух передаточных линий с волновым сопротивлением Z и временем прохождения сигнала тау. Линии могут быть коаксиалами. Схема с конденсаторами - это, строго говоря, не Блюмляйн, хоть и похож.

Собственно, дело в том, что на высоких частотах пренебречь передаточной линией нельзя, и естественная идея - это сделать передаточную линию частью самой схемы. У длинного коаксиала, скорее всего, емкость пара сотен пикофарад, т.е. значительно больше, чем конденсатор на трубке. А конденсатор тогда играет роль скорее согласования кабеля с нагрузкой, нежели формирователя импульсов. Вся идея - неравенство фазовой и групповой скоростей волны в кабеле. За счет чего можно получить нечто, отдаленно напоминающее солитон (настоящим солитоном это не является).


Цитировать
Насколько я понимаю, то разогретый лазер начисто закорачивает индуктивность L2. несмотря на это сама труба обладает собственной индуктивностью + индуктивность монтажа, поэтому конденсатор С1 при отсутствии обостряющего резонирует на очень высокой частоте и отрицательное напряжение на тиратрон приходит раньше чем заканчивается импульс отпирания на сетке. В результате чего работа схемы нарушается.


Может быть. Но в принципе тиратрон тут проводит в обе стороны и все, а что у него там на сетке - дело десятое. Удвоение напряжения нагрузки из-за переворота полярности есть, это главное.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #16 : 11 Январь 2016, 22:24:15 »
Продолжил эксперименты. Добавил обостряющий конденсатор прямо на электроды трубки. 2 к15у1 по 470 пФ последовательно. Снова включил.  Как и в прошлые разы в процессе разогрева была стабильная работа, но обратные зажигания в определённый моментв се ранво появились. Но, появились они гораздо позже,  когда температура лазера была существенно выше. тиратрон потерял управляемость когда уже во всю сияло спонтанное излучение меди в разряде (свет из трубки шёл уже не неоновый а зеленовато-жёлтый), а зеркалом в руке можно было поймать довольно яркое пятно генерации, на уровне десятка-сотни милливатт.

Проблема в том, что я пока плоховато понимаю физические процессы происходящие в схеме питания особенно в сочетании с такой нагрузкой как саморазогревный газовый лазер. Нигде я не видел подробного описания работа источника питания, в книгах (вроде книги Казаряна "лазеры на парах меди", или Петраша "Лазеры на парах металлов и их галогенидов") обычно описание 1-2 страницы текста в духе "Конденсатор заряжается через дроссель и разряжается тиратроном на лазер. Блокирующий дроссель ставится потому что так надо (а то тиратрон не закроется), обостряющий конденсатор ставится потому что даёт +10 к мощности". А в статьях пишут "мы поставили здесь такие-то номиналы деталей, подали столько-то киловольт и столько-то килогерц и наш лазер засиял". Основное внимание уделяют процессам происходящим в самой лазерной трубке и влияние параметров самой трубки (вид и давление буферного газа, геометрические размеры, количество испарителей меди, рабочая температура, материал электродов итд итп) на характеристики излучения.

Подробных описаний процессов, с осциллограмами и зависимостями от величин разных элементов схемы я не нашёл, а информация из разных статей порой противоречива.  Т.е. я не нашёл таких вещей как график зависимости мощности излучения от емкости накопительного конденсатора, или обостряющего, или величины индуктивности блокирующего дросселя и  на какие процессы величины этих элементов оказывают влияние. В лучшем случае дают просто ссылки на литературу где эта информация есть. К примеру у Казаряна есть ссылка на источник, а именно на докторскую диссертацию Исаева А. А., "Высокоэффективные импульсно-периодические лазеры на парах меди", которая защищалась в 1988 году. И где её раскопать, если в интернетах доступ к текстам диссертаций платный?
« Последнее редактирование: 11 Январь 2016, 22:26:37 от V. Frankenstein »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #17 : 12 Январь 2016, 00:10:11 »
Проблема. Придется англоязычные источники лопатить.

Хотя можно подойти с другой стороны. Похожая схемотехника использовалась в радарах. В соответствующей литературе все это есть. Дополнить это высоковольтным щупом к осциллографу, а лучше двумя, да с таким осциллографом, как у вас, и будет напрямую видно, что где происходит. Если просто удастся увидеть зависимость осциллограммы от номиналов, можно будет просто экстраполировать.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #18 : 12 Январь 2016, 21:53:19 »
Кстати, об англоязычных источниках. Есть ли в интернете иностранный аналог(и) журналов типа "Приборы и техника эксперимента", "Квантовая электроника" и если есть, то есть ли к ним бесплатный доступ?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #19 : 12 Январь 2016, 23:39:26 »
Кстати, об англоязычных источниках. Есть ли в интернете иностранный аналог(и) журналов типа "Приборы и техника эксперимента", "Квантовая электроника" и если есть, то есть ли к ним бесплатный доступ?
Журналов полно, а доступа нет :( Их издают всякие Springer'ы по подписке. Впрочем, у многих НИИ есть подписка.

Неожиданно хороший источник информации - американские патенты. Там много чуши, но там и рабочих конструкций много.


Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #20 : 16 Январь 2016, 12:56:23 »
В общем путем плясок с бубном удалось лишь сместить начало неустойчивой работы немного вверх по температуре и получить генерирование излучения в однозеркальном режиме. Как я не игрался с емкостью накопительного и обостряющего конденсатора. индуктивностью блокирующего дросселя, даже в анодную цепь тиратрона добавил нелинейный дроссель (на медную трубку нанизал десятка полтора ферритовых колец М2000 20*12*6) -- полностью победить неустойчивый режим работы в раскалённом режиме не удается. Если бы не быстрая токовая защита, то уже бы сжег и латр и ВВ трансформаторы силовые... 

Из-за большого коэффициента усиления подходит любое блестящее зеркало в качестве глухого, а при дальнейшем разогреве начинается суперлюминесцентная генерация.



Геенерация без зеркал.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #21 : 16 Январь 2016, 21:51:33 »
Ну что, поздравляю, загенерировал.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #22 : 17 Январь 2016, 17:29:31 »
Продолжаю эксперименты с лазером. Подбирая обостряющий кап удалось чуть-чуть нащупать режим в котором схема работает стабильнее и защиту выбивает куда реже. В этом случае удалось поставить одно из зеркал неподвижно и попрбовать изучить характеристики луча. Луч большого диаметра и довольно сильно расходится. На расстоянии примерно полуметра пятно на "экране" имеет диаметр примерно 3 см, при исходном диаметре 2 см (диаметр разрядного канала в лазере). И пятно такой площади довольно ощутимо греет. линзы под руками для фокусировки не оказалось чтобы проверить, жжот или не жжот. В однозеркальном режиме генерируется только зелёная (510 нм) линия, жёлтая или очень слаба или не генерируется вовсе, так как усиления недостаточно. Если взять плоскопараллельную пластинку и попробовать поймать параллельность её с глухим зеркалом с другой стороны трубы -- можно поймать очень резкое увеличение мощности излучения и изменение цвета от зелёного до лимонного -- подмешивается генерация на жёлтой (578 нм) линии. Нужно собирать в корпусе трубу вместе с зеркалами...







Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #23 : 17 Январь 2016, 17:35:11 »
Ещё один очень актуальный вопрос. Какие нужны очки для эффективной остановки жёлтого излучения? ОС-23-1 которые хорошо останавливают 532\510\514 нм  (OD5 насколько знаю) совершенно не поглощают 578 нм. 

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #24 : 17 Январь 2016, 18:48:11 »
Я бы взял фирменные против медного лазера, срециально против этих длин волн. Так проще.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #25 : 21 Январь 2016, 00:17:30 »
Попробовал повторить схему из вот этой статьи http://www.mathnet.ru/links/79fa00ff9264430adc35196002e9dcf9/qe4694.pdf, отвязав лазер от тиратрона трансформатором. Не смотря на то что напряжение на электродах лазера стало более высоким, а длительность импульса вдвое короче благодаря нелинейному дросселю (если коненчо он корректно работает) проблема с тиратроном никуда не делась. стоит начаться испарению меди как тиратрон дает осечки и срабатывает защита БП. Строго говоря с трансформаторной нагрузкой у тиратрона должна быть гораздо более легкая работа, но тут что-то не так. Может уже просто гаплык тиратрону приходит из-за предыдущих варварских экспериментов?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #26 : 21 Январь 2016, 02:23:25 »
Кто ж его знает. Я бы гадать не стал, а придумал, как к этой штуке осциллограф подрубить. На напряжение и ток одновременно, в два канала.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #27 : 22 Январь 2016, 17:20:46 »
Имеет ли значение куда навешивать пояс Роговского для изучения импульса тока в трубке -- на горячий провод (идущий от нелинейного дросселя к катоду) или на холодный, который идет от анода к земляной шине? Если нет труЪ ВВ щупа то как лучше смотреть импульс напряжеия -- через мелкий конденсатор (десяток другой пик на полное напряжение) или через гирлянду КЭВов? Безиндуктивных ТВО на десятки мегаом я честно говоря не наблюдал в природе.   

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #28 : 22 Январь 2016, 19:48:19 »
1) Лучше к земляной, меньше электростатическая наводка. На горячем проводе сильная емкостная помеха, легко можно намерять чушь.

2) Гирлянду КЭВ, поскольку пики могут быть короткие, импеданса конденсатора может не хватить. Индуктивности и емкости компенсируются стандартной схемой: включением второй индуктивности или емкости в нижнее плечо делителя. Потом на пределе чувствительности прибора все это калибруется по импульсам невысокого напряжения. А еще резистор можно сделать из подходящего материала (что-нибудь антистатическое), нам ведь нужно не абсолютные величины знать, а только форму импульса.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #29 : 22 Январь 2016, 19:57:34 »
Кстати, высоковольтные делители можно делать и из обычных резисторов, особенно из SMD. Надо только брать резисторов достаточно много, чтобы не превышать допустимое напряжение на каждом (оно не выше 200 вольт, у SMD ниже, см. документацию, варисторный эффект!). SMD спаиваются прямо друг к другу торцом в одну палку. Потом все целиком заливается компаундом. Индуктивность у такой штуки будет очень низкая.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #30 : 22 Январь 2016, 22:13:33 »
Спасибо, буду пробовать.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #31 : 08 Март 2016, 01:36:17 »
Продолжаю работу над лазером, начал сборку "головы", т.е. излучателя. Несмотря на выбранные габариты, места внутри будет все равно очень мало, и у меня возник вопрос -- можно ли отказаться от обостряющего конденсатора на электродах трубки, если взять соединяющий голову с БП коаксиал такой длины чтоб его собственная емкость была равна емкости обострителя? На 2 метра набегало примерно 200 пФ, а обостряющий конденсатор был 470 пФ.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #32 : 08 Март 2016, 12:42:34 »
Можно! И даже нужно. Так лучше. Обостряющий конденсатор - это суррогат передаточной линии, и, если можно использовать вместо него настоящую линию, это великолепно.

Идея здесь такая. В передаточной линии из-за ее распределенной емкости и индуктивности фазовая скорость волны неравна групповой. За счет этого импульс меняет временные характеристики. Мы привыкли считать, что в худшую сторону, но это не так. Кабель может не только размывать импульс, но и обострять, если подобрать его так, чтобы начало импульса опаздывало больше, чем его конец. Это достаточно легко считается/моделируется в лоб по телеграфному уравнению.

Обычно в схеме нет настоящей передаточной линии, и ее заменяют LC-суррогатом, где C - обостряющий конденсатор, а L - индуктивность монтажа.

Оффлайн PalPalych

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 1
  • Репутация: +6/-0
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #33 : 10 Май 2016, 15:12:55 »
Не знаю актуально ли еще, но вот решил дать автору топика пару советов. Работаю под руководством П.А.Бохана, на статьи которого в самом начале ссылались, и занимаюсь как раз медными лазерами, точнее питанием для них. Тиратроны в схеме возбуждения медного лазера вещь хорошая, но капризная на высоких частотах. напряжение на них подавать нужно либо от импульсного генератора с фронтом на Вашей рабочей емкости не менее 8-10 микросекунд для ТГИ1-1000/25. Либо через резонансный насыщающийся дросель, который будет хорошо блокировать хотя бы 30-40 мкс напряжение. При работе на частое это очень важно. Причем это "мертвое" время очень зависит от размеров тиратрона и от напряжения. Так, например для тги1-270/12 достаточно 15-20 мкс. Я его разгонял на полном напряжении (12кВ, рабочая емкость до 1 нФ) до 50 кГц. В пакетном режиме, понятное дело(20 импульсов/50Гц) иначе бы он поплавился. Это "мертвое" время водородному наакаливаемому тиратрону необходимо для того, чтобы плазма внутри него релаксировала на столько, чтобы он смог держать напряжение. Если в это время по нему течет заметный ток (для каждого тиратрона свой), то он просто не закроется. Для облегчения закрывания хорошо также устраивать небольшое рассогласование в схеме, чтобы после импульса тока ему на анод подавалось напряжение обратной полярности порядка 1/3-1/2 рабочего. Это ускорит релаксацию плазмы.
Теперь по поводу управления. Импульсы управления хорошо получаются на обычной прямоходовой однотактной схеме. Причем у меня на одной и той же топологии работают все от 270/12 до 50/2500. только вторичка чутка отличается у выходного транса. Работают надежно и уверенно независимо от частоты следования. На самой сетке хорошо повесить емкость от 300 до 1500 пФ на землю. Это связано с тем, что в самом тиратроне довольно сильная емкостная связь между электродами и при определенных условиях подъема напряжения на аноде, на сетке может появиться напряжение достаточное для запуска тиратрона. Эта дополнительная емкость существенно меняет распределение емкостей и такого уже не получится. Кроме того, между выходным трансформатором и сеткой я ставлю проходную емкость на 3-5нФ, прятянутую к земле резисторами на 50кОм со стороны трансформатора и 10кОм со стороны сетки. Это позволяет генерировать на сетке автоматическое смещение после прохождения импульса. А если чуть затянуть импульс, то есть так, чтоб он подавался еще 3-5 микросекунд после срабатывания тиратрона, то это поможет быстрее закрыть тиратрон. По опыту в 2-3 быстрее. Без этой опции 1000/25 при 20 кВ даже при импульсной зарядке работает максиму до 15 кГц, с проходной емкостью и автоматическим смещением на сетке он работает уже до 35-40 кГц при том же напряжении.
Накал на самом деле нужно подстраивать. Слишком высокий накал генератора водорода не позволит Вам работать на высокой частоте. Оптимально 5,9-6,1В на нем при накале анода 6,3 В. Я ставлю спиральку из толстого нихрома и двигая по ней экспериментально для каждого тиратрона подбираю оптимальное напряжение. Но слишком низко опускать лучше не стоит. В этом случае плотность плазмы будет не достаточная для нормальной работы и пойдет ускоренная эрозия сетки и анода.
Теперь про схемы накачки. Вот в этой книге http://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_1779820 они довольно хорошо описаны.
Но самое главное. Водородные тиратроны не любят работать на перезарядку емкости. В этом случае потери могут быть более половины энергии, запасенной в емкости, и там анод не то что раскалится, он еще и испортится. Я вот недавно разбирал один такой из любопытства. Поверхность анода была просто изрыта кратерами напротив отверстий сетки. Однако он может работать с к.п.д. до 90%(от энергии запасенной на рабочей емкости). Для этого нужно поставить в цепь перезарядки дроссель. Лучше всего насыщающийся с таким расчетом, чтобы ток был маленьким в течении 30-50нс. За это время хорошо разовьется разряд в тиратроне и это позволит в 3-4 раза уменьшить потери на нем, не скорость нарастания тока может увеличиться на порядок. Это экспериментальные данные.
То что он у Вас на холодную трубку работал лучше, чем на горячуюю объясняется очень просто. У чистого неона скорость релаксации плазмы выше и остаточная проводимость перед импульсом ниже, поэтому тиратрону легче работать. Собственно дроссель в цепи перезарядки решает эту проблему. Когда повышается концентрация паров меди, уменьшается сопротивление разряда.
Обострительная емкость хорошо, формирующая линия, хорошо. Для медного лазера важен фронт нарастания напряжения и ток разряда. При работе на частоте 8-10 кгц оптимальный фронт для меди 2-3 нс, но работать будет и при фронте 50 нс. Это связано с функцией распределения вторичных электронов, которые возбуждают рабочие уровни атомов меди.
Однако, у формирующей линии есть большой минус. Сопротивление у нее фиксированное. А у разряда оно падает экспоненциально от времени. За 20 нс примерно втрое. А значит в случае формирующей линии будут отражения и потеря к.п.д. Кстати, в качестве нее нужно использовать коаксиал с как минмум 5 кратным запасом по напряжению. Потому что органическая изоляция кабелей очень быстро разрушается такими импульсами. Там всегда есть микропузырьки воздуха и на переходе воздух-диэлектрик возникают барьерные разряды, под действием которые материал изоляции начинает разрушаться. И в конце концов пробивается. Это вопрос 10 в 7--10 в 8 импульсов. При 10 кГц это вопрос от силы 100 часов. Опять же по опыту. 4-кратный запас по напряжению позволяет работать несколько тысяч часов. Но лучше магнитное сжатие. ТОлько с охлаждением помучиться придется.
Конденсаторы лучше всего брать серии КВИ-3. У них относительно небольшие потери. Но их тоже нужно охлаждать. Так при 100 градусах у них емкость примено в 2 раза меньше, чем при 20. Что характерно доступные в нашей дерЁвне конденсаторы murata и epcos хуже старых советских КВИ в этих схемах. И индуктивность больше и потери и стабильность работы. Такая вот пичаль-бяда.
Книжку очень рекомендую полистать, которую я там выше привел. Там и на более свежие работы Бохана ссылки есть. Да и у нас этими лазерами довольно много народу занимается. И там собрано много экспериментальных данных относительно того, как работает медный лазер. Если будут вопросы пишите мне на меил. Я там в настройках вроде такую опцию поставил. Еще могу порекомендовать поискать статьи Лябина. Это товарищь, который делает сейчас эти самы ГЛ и прочие трубки. Московский завод "Исток". Он недавно докторскую по ним защищал. Так что в сети много его публикаций.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2331
  • Репутация: +140/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #34 : 10 Май 2016, 19:12:40 »
Спасибо! Очень полезная информация.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #35 : 09 Октябрь 2016, 00:27:14 »
Из того что получилось я собрал небольшой видеоролик. Работа над лазером в настоящий момент к сожалению прекращена из-за скоропостижного натекания трубки.

https://youtu.be/rb53W2tFhRA

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 120
  • Репутация: +14/-1
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #36 : 28 Ноябрь 2016, 21:29:34 »
Удалось достать новую трубку и эксперименты продолжены. Задолго до этого был собран с нуля оптический резонатор в котором держится трубка, добавлена рубашка водяного охлаждения для пердотвращения перегрева. В соответствии с рекомендациями выше было переделано питание и я о нестабильной работе тиратрона практически забыл. Видео на тытрубке. https://youtu.be/ozBpQRXav-k
« Последнее редактирование: 13 Август 2017, 01:04:29 от V. Frankenstein »

Оффлайн avrerum

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 322
  • Репутация: +13/-0
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #37 : 28 Ноябрь 2016, 21:39:07 »
Шикарный девайс вышел!!! +1!

Оффлайн vasi

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 1
  • Репутация: +0/-0
Re: Источник питания лазера на парах меди
« Ответ #38 : 26 Июнь 2017, 20:26:37 »
Господа опытные лазеростроители приветствую - кто снимал с ЛПМ осциллограммы Uанода_тиратрона и Uсетки_тиратрона , поделитесь пожалуйста .

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal