Автор Тема: Источник питания лазера на парах меди  (Прочитано 3868 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 121
  • 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: 121
  • 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: 2359
  • Репутация: +142/-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: 2359
  • Репутация: +142/-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: 121
  • 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: 121
  • 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