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laserplasma

 
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omega



Anmeldedatum: 04.12.2007
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: Di Dez 04, 2007 2:51 pm    Titel: laserplasma Antworten mit Zitat

Hi

bin neu im forum und habe gleich eine frage

um einen plasmapunkt in der luft durch fokussierte laserstrahlen zu erzeugen.

beispiel LINK
http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2006/20060210/20060210.html

wie viel watt ausgangsleistung brauch da ein laser. und welcher lasertyp wäre der beste.? ist das egal? Muss es unbedingt ein pulslaser sein oder kann es auch ein dauerstrichlaser sein. ich würde mich über eine antwort freuen.
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Mi Dez 05, 2007 9:18 am    Titel: Antworten mit Zitat

hallo omega!
wichtig ist eigentlich "nur" , dass die luft soviel energie abbekommt, dass sie sich bis zur ionisation erwärmt, bei der geringen absorbtion muss man da allerdings ein wenig "trixen" :
ist sie dann einmal ionisiert,dann absorbiert sie fast alles und man kann die energiezufuhr drastisch reduzieren.
das geht mit gepulsten lasern am besten.

ich arbeite beruflich schon mal mit lasern, und da haben wir oft das problem, dass ab einer gewissen puls-spitzen- leistung ein gepulster fokussierter laser die luft "entzündet" :
die pulsleistung beträgt dann bis 1 megawatt, allerdings nur für einige nanosekunden, das ergebnis ist dann ein kleiner , aber gut sichtbarer feuerball im fokus der linse.
die pulse können bis 50 KHZ wiederholt werden, dann brennt der feuerball "kontinuierlich"
die laser haben ca 40-100 watt kontinuierliche ausgangsleistung. es sind ND-YAG, ND-YLF oder ND-YVO4 slab- laser, diodengepumpt mit Q-switch geschaltet.
mit dem gleichen prinzip wird auch glas innen graviert, das plasma entsteht dann halt im glasblock....
es müssten aber auch andere laser geeignet sein,

allerdings kann man den Q-switsch ("optischer schalter")
zb mit musikdaten modulieren, so dass der feuerball dann regelrecht wie ein plamatweeter arbeitet!
nur man braucht hochwertige optiken, um sie entsprechend zu fokussieren, oder man hat wirklich genug power.
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MickeyMaus



Anmeldedatum: 09.07.2007
Beiträge: 139

BeitragVerfasst am: Mi Dez 05, 2007 5:49 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Das könnte man doch bestimmt zum 3D Fernsehen ausbauen.
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Do Dez 06, 2007 8:59 am    Titel: Antworten mit Zitat

hmmm...
....3 D -fernsehen
das wäre ja interesant!! is überhaupt schon mal jemand auf diese idee gekommen?
ein problem wäre dann allerdings die schnelle änderung die fokuslage, bei glasinnengravuren wird das bild schichtweise aufgebaut und der fokus , bzw das werkstück!! immer jeweils um einige hundertstel mm verfahren.
man müsste eine linse entwickeln, die ähnlich dem menschlichen auge funktioniert , zb aus elastischen kunststoffen o.ä.
diese könnte dann durch stauchen oder dehnen mehr oder weniger stark gekrümmt werden. aber ob diese dann die nötige leistung vertragen?....
in der co2-lasertechnik werden variable hohlspiegel aus membranen hergestellt, hinter ihnen befindet sich zb wasser.
durch verändern der wassermenge wird die membran dann mehr oder weniger nach innen, oder aussen gewölbt.
vielleicht kann man ja so eine "vario- linse" bauen:

2 parallel angeordnete klare kunststofffolien, dazwischen wasser , welches diese folien - je nach menge - mehr oder weniger aufwölbt.
ein weiteres problem wäre die wiedergabe von farben!
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omega



Anmeldedatum: 04.12.2007
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: Do Dez 06, 2007 2:53 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Danke robert für deine hilfreiche antwort

ich plane einen dioden gepumten Nd-Yag laser zu bauen. Ich hab mich für dioden entschieden weil die effiziens des lasers deutlich höher liegt als bei blitzlicht gepumpten (ca 25%). Ich hab berechnet das der Laser eine ausgangsleistung von ca. 250 W haben wird (nicht gepulst). werde ich jetzt damit trotzdem einen sog. Breakdown (plasmapunkt) erzuegen können wenn ich den laserstrahl fokussiere?

Und wie sieht der aus im dauerstrichbetrieb? wie ein punkt oder ein blitzartiges gebilde mit zacken?

eine andere frage: für den laser plane ich 2 Nd-Yag Kristalle bei ebay zu ersteigern. Kann ich die aneinderlegen um den Nd-Yag zu verlängern damit ich die dioden anzahl erhöhen und somit mehr ausgangsleistung erzeugen kann?

Meine letzte frage: ich hab gelesen das man das licht eines Yag lasers durch glasfasern leiten kann. Da das licht eines yag lasers aber im infrarot bereich liegt kann ich mir das nur schwer vorstellen. Die andere möglichkeit die sich hier anbietet ist das man durch ein frequensverdoppler das if-licht des lasers grün werden läst.
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Do Dez 06, 2007 3:36 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hy!
ich weiss nicht, welche möglichkeiten du bei dem aufbau des teiles hast,
aber wenn du so "einfach" an dioden und mehreren yagstäben drankommst, dann wird sich für dich wohl auch der enorme justageaufwand für ein mehrstabsystem (auf neudeutsch: multirod -laser )
lohnen !
irgendwann sind allerdings die ENDEN der kristalle leistungsmässig am "selbigen".....
aber 250 watt CW kriegst du auch aus einem standardkristall von zigarettengrösse locker heraus!
ich bezweifele allerdings, ob sich mit 250w CW überhaupt irgend etwas tut!
luft absorbiert fast garnichts!! und dieses problem muss man mit enormer leistungsdichte "umgehen" (einige hundert KW im fokus!)
wenn das plasma dann ein mal da ist, absorbiert es den grossteil der eingehenden strahlung !
meine idee:
investier lieber in eine "pockels-zelle" und bau einen "Q-switch"-laser.
dann hast du die nötige leistungsdichte, um die luft zu "entzünden"
bei einer pulswiederholfrequenz im hörbaren bereich summt, bzw pfeift der feuerball , bei höherer frequenz "zischt" er dann.
der plasmaball, den ich gesehen habe, hatte einen durchmesser von ca 1 mm
(ist schwer abzuschätzen!) es ähnelt einem kleinen blau-weissen funkelnden stern oder einem winzigen schweisslichtbogen.
wenn du die selbe - zum zünden nötige - leistung dann kontinuierlich anwenden würdest, dann hättest du wohl augenblicklich ein kaum mehr zu bendigendes "monster" in deinem zimmer!
ich möchte nicht unbedingt einen plasmaball in meiner hütte haben , welcher 0,1-1 megawatt umsetzt!
app glasfasern: es gibt absorbtionsarme spezialfasern, welche so dick sind wie ein menschenhaar und hunderte watt strahlung leiten!
also bitte NIX mit billigen lichteffektfasern aus'm hobbyladen!
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LordNaikon



Anmeldedatum: 01.08.2004
Beiträge: 219
Wohnort: berlin

BeitragVerfasst am: Do Dez 06, 2007 9:34 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Könnte man nicht die Luft "andicken" um die absorbtionsfähigkeit zu erhöhen? Ich meine es klingt ja erstmal wie "Bastelstunde" und wenn man erstmal mit "niedrigen" Leistungen (wenn man das bei 250W sagen darf) anfangen kann, ist das doch bestimmt nciht schlecht oder? Im übrigen hatte ich da zum Beispiel an Kunstnebel gedacht.

mfg Lordnaikon
_________________
Unter einer Supersymmetrie versteht man die Invarianz eines physikalischen Modells unter einer Transformation, deren infinitesimaler Parameter ein antikommutierendes Element einer Superalgebra ist.
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Fr Dez 07, 2007 10:34 am    Titel: Antworten mit Zitat

hmmm...
müsste man ausprobieren, allerdings ist das auch so eine gratwanderung, wie stark der nebel sein muss:
zu wenig, dann passiert nix,
zu viel, dann sieht man nix....
mir ist jetzt kein aerosol bekannt, welches nur infrarot sehr stark absorbiert und trotzdem transparent ist, und wenn doch, dann denke bitte, was du deiner lunge mit dem zeug antun willst!!
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omega



Anmeldedatum: 04.12.2007
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: Sa Dez 08, 2007 8:34 am    Titel: Antworten mit Zitat

robert du hattest gesagt das man viel energie am anfang braucht um die luft erstmal zu entzünden und danach wäre nur wenig continuirliche leistung nötig um diesen plasmapunkt am "leben" zu behalten.
Was wäre wenn man den laser bewegt und somit der plasmapunkt sich in der luft bewegt. reicht der betrieb weiterhin aus mit einem cw laser um den plasmapunkt bei zu behalten oder müssen da immer neue hochenergetisch fokusierte energiepulse erzuegt werden.


auf der seite pulslaser.de wurde ein festkörperlaser, der durch zwei blitzlampen gepumpt ist, in einen sog. riesenpulsbetrieb versetzt. damit konnte man immerhin an einer metalplatte einen breakdown erzeugen.

an dieser stelle muss erwähnt werden das dieser laser nur mit zwei blitzlampen gepumpt worden ist. Welche leistungen erzeugt den so einen blitzlampe beim betrieb.? und welche ausgangsleistung hat dann so ein laserpuls.
wäre das sinnvoller um das zu verwirklichen was ich vor habe den laser pulsartig zu betrieben?
Wie viele impulse wären den mit einem teslatrafo möglich um einen permanenten puls in der luft zu ermöglichen plus diesen punkt in der luft ruckelfrei zu bewegen?
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Mo Dez 10, 2007 1:07 pm    Titel: Antworten mit Zitat

das problem ist die sehr schlechte absorbtion von luft. eine hohe zündenergie ist nötig, damit überhaupt eine zur ionisation nötige menge "ankommt" der rest "verpufft" in die umgebung . wenn dann eimal ein plasma vorhanden ist, wird es durch absorbtion der strahlung aufrecht erhalten. wie gross die mathematischen verhältnisse genau sind, kann ich nicht sagen, ich habe soetwas nie berechnet, oder etwa eine berechnung eingesehen. aber ein lampengepumpter laser ist sicher eine gute idee! das selbe gilt für eine "schnelle" bewegung des plasmas mit hilfe der strahlablenkung. das wirst du wohl selber mal probieren müssen!
ich habe nie mit lampengepumpten lasern zu tun gehabt, weiss nur, dass der wirkungsgrad im einstelligen prozentbereich ist und dass schon ein "normales" blitzgerät einer kamera eine pulsspitzenleistung im bereich von dutzend kilowatt besitzt!
das kriegt man übrigens sehr einfach hin: ein dicker elco auf einige hundert volt geladen und dann über eine blitzlampe entladen!

diese wird dann mittels hochspannungsimpuls ( beim kamerablitz eine winzige zündspule) ionisiert
eine teslaspule wäre zum zünden ideal, aber zum betrieb reicht der strom nicht aus.
mein tip: besorg dir auf'm trödel, ebay, oä ein gebrauchtes blitzgerät, darin hast du alles, was du brauchst!
wenn dir die energiemenge nicht reicht, dann nimm einen "dickeren" kondensator (und dann bitte auch eine "dickere" blitzlampe! )
allerdings läst die "pulswiederholfrequenz " dann zum wünschen über: der kondensator beim blitzgerät braucht gewöhnlich mehrere sekunden zum aufladen!
musst dann also auch noch eine leistungsfähige spannungsquelle
besorgen.
teurer , aber auch deutlich leistungsfähiger sind stroboskoplampen aus'm diskotheken / showbedarf .
nur weiss ich nicht, welche maximale wiederholfrequenz die lampen vertragen! für ein "ruckelfreien" betrieb wären 100 hertz auf der sicheren seite (siehe 100HZ technik an fernsehgeräten)
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omega



Anmeldedatum: 04.12.2007
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: Di Jan 22, 2008 7:12 pm    Titel: Antworten mit Zitat

ja hallo

ich bins nochmal.

Robert da du mit lasern erfahrung hast, hier eine weitere frage an dich:
kann man einen überschaulichen nd-yag laser ( sollte wenn fertiggestellt nicht größer als eine waschmaschiene sein) der mit blitzlampen gepumpt ist, pulse im mega watt bereich von einer zeitspanne von ca. 0,01 bis 0,001 sekunden erzeugen?

wie könnte sowas technisch realisiert werden? ist die q-switch methode eine option? wie funktioniert das genau?

wäre dir wirklich dankbar wenn du mir nochmal was dazu schreiben könntest, nerve sicherlich schon.

gruß

omega
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omega



Anmeldedatum: 04.12.2007
Beiträge: 7

BeitragVerfasst am: Mi Jan 23, 2008 5:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

achso und nochwas.

ich hab gelesen das man mit mikrowellen ebenfalls plasma erzeugen kann. bietet sich an dieser stelle nicht ein magnetron an, um microwellen mittels keramiklinsen zu fokussieren? Ein typisches magnetron welches gepulst oder ungepulst berieben wird, hat eine energieeffiziens von ca. 80% (cw diodenlaser 25%, blitzlampenlaser 3-5%).

kommt es eigentlich auf die wellenlänge an wie leicht sich luft ionisieren läßt bez. wie viel luft an energie absorbieren kann?

luft besteht ja glaub ich zu 60% aus stickstoff. wenn man die eigenfrequenz von stickstoff bestimmt und die energiestrahlen darauf abgleicht, sollte doch eigentlich im fokuspunkt soetwas wie ein resonanzeffect entstehen dessen aplitude sich mit der zeit stark erhöht, oder geht das nur mit nichtelektromagnetischen schallwellen?
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Do Jan 24, 2008 10:47 am    Titel: Antworten mit Zitat

hy omega!
was du da vor hast, da kann ich dir auch nicht weiter helfen: du wilst mit energiemengen im 2 stelligen joulebereich hantieren, die üblichen Q switches arbeiten im bereich von millijoule , da werden im bereich von NANOSEKUNDEN leistungen bis 1...2 megawatt umgesetzt.
das sind grössenordnungen um 10000 !
ein Q-switch ist -einfach gesagt- ein kristall, welcher bei anlegen einer spannung für die laserstrahlung transparent wird.
die strahungsenergie wird im aktiven medium (YAG, rubin, YLF,...) gespeichert und beim "öffnen" des Q-switch freigegeben.
ob es Q-switches für "deine" dimmensionen gibt, weiss ich beim besten willen nicht! ich denke da hantierst du besser mit dicken blitzlampen und grossen kristallen!
mit mikrowellen ein plasma erzeugen , ist denkbar einfach: man stelle ein teelicht in einen mikrowellenherd und dann "bei voller leistung garen"
das ist alles!!
evtl musst du die kerze an verschiedenen stellen positionieren und ein wenig probieren, da die mikrowellen recht inhomogen im garraum verteilt sind.
im falle eines "treffers" bildet sich dann ein laut knurrender rosa.....lilafarbener heller plasmaball , welcher im garraum seine runden dreht.
aber mikrowellen mit keramiklinsen fokussieren? das klingt mir neu!
ich weiss, dass dies mit hohlspiegeln aus metall klappt.
die wellenlänge hat keinen grossen einfluss auf die ionisierbarkeit der luft, sondern die feldstärke und (hohe) temperatur !
siehe auch teslaspulen die arbeiten mit wellenlängen > X 1000
oder man nimmt gleich eine hohe gleichspannung .
lg
robby
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