Laser TEA

Aujourd'hui j'ai décidé de vous parler d'un de mes projets funs: le laser TEA, ou comment faire un laser. Oui, parce que c'est à peu près le seul type de laser qu'on peut faire chez soit, tous les autres étant soit trop complexes, trop de précision, matériaux trop cher, outillage trop cher, etc...

Ce qui est cool c'est qu'il émet à 337.1 nm soit dans l'UV ce qui permet de pomper à peu près n'importe quel truc fluorescent courant.

J'explique ce que veut dire pomper: sur n'importe quel laser on a toujours une source d'énergie qui vient pomper un milieu, c-à-d exiter les molécules pour qu'elles émettent des photons. Le milieu en question peut être un gaz, un solide ou un liquide. Ici ce sera un gaz vu qu'on utilise l'air, enfin plus précisément l'azote contenue dans l'air. Le faisceau produit sera utilisé pour pomper à son tour un autre milieu, dans le visible.

A la base le TEA utilise de l'azote pur (c'est pour ça qu'il est aussi appellé nitrogen laser) mais comme c'est chiant et cher à trouver ben l'air fait un substitu potable vu qu'il contient 78% d'azote et qu'il se trouve partout... il peut pomper d'autres gaz comme le CO2 qui émet dans les 10 µm soit de l'infrarouge très lointain.

Les principaux défauts du TEA sont: son encombrement, mais à part les diodes tout laser est encombrant...; son rendement: y'a 2 pompages consécutifs, déjà qu'un seul c'est moisi niveau rendement... bon après ça reste un laser, donc le rendement est toujours très faible... mais surtout à cause des pertes par effet joule: entre la résistance, l'éclateur et l'arc en lui-même... ainsi que par le fait qu'il soit symétrique et émet donc des 2 côtés, avec un mirroir bien aligné spossible de contrer ce pb; et le troisième et dernier gros pb c'est qu'il n'émet pas en continu mais par impulsion... alors en augmentant la vitesse on peut arriver à un truc qui semble continu grâce à la persistance rétinienne

Donc, le principe est extrêment simple (enfin le principe électrique, pas le principe de pompage and co qui serait trop long à expliquer ici: go google/wiki) le but est de provoquer un arc électrique entre 2 barres bien // et sur toute leur longueur

Pour le schéma: http://en.wikipedia.org/wiki/TEA_laser bon là il utilise une résistance entre les 2 plaques, on peut aussi utiliser une self qui permet d'avoir moins de pertes, ça reste théorique, j'ai pas encore testé

Comme tout bon bourrin et pour ceux qui me connaissent, je vais pas faire un TEA de 20 cm de long qui est alimenté par une bobine d'allumage de voiture... je vise plutôt un truc du genre 80-100 cm alimenté par 4 transfos de micro-onde soit 4kW (8kV 500mA)

Pour le milieu à pomper ben les premiers test seront faits avec une simple feuille de papier... ben oui, le papier ça réagi pas mal aux UV une fois le tout réglé on peut s'amuser avec des trucs du genre encre de stabilo diluée. Le second colorant le plus simple et le plus connu c'est la rhodamine 6G qui est orange. M'enfin le plus simple et le moins cher reste d'ouvrir un stabilo...

Pour savoir ce qui est pompable ou non suffit de prendre un néon "lumière noire" qui émet tout simplement dans l'UV, le truc que j'ai trouvé qui réagi le plus c'est l'encre de stabilo, mais ce qui va être chiant c'est de trouver la bonne concentration... d'après les infos que j'ai, il en faut vraiment très peu dans pas mal d'eau

Quelques sites plutôt cool sur les TEA: http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tealaser7.htm , http://stefanbinder.privat.t-online.de/n2tea.htm et http://www.cornellcollege.edu/physics/courses/phy312/Student-Projects/TEA-laser/TEA-laser.html

Inutile de dire que c'est super dangereux, d'abord à cause de la HT et ensuite parce que c'est un laser, et encore plus parce que c'est un laser UV, donc dans le non-visible... ce qui veut dire qu'on peut très bien avoir des réflexions parasites et ne pas les voir... donc faire hyper gaffe, des yeux on en a que 2 xD

J'ai dû oublier des trucs, spa grave, je corrigerais

Tu peux avoir de l'azote pur (ou presque) pour pas cher dans un garage spécialisé dans les pneus, c'est assez répandu le gonflage à l'azote
Tu fous une vanne et un bouchon valve sur un extincteur ou un tube galva, et tu fais le vide avant gonflage. Une autre solution serait d'utiliser un ballon de baudruche (les gros épais de gifi) à l'intérieur d'un extincteur percé pour faire une respiration. Ou encore un système avec de l'eau et passer ensuite le gaz dans un tube dessicateur. Ou...

Il faut une tension de combien entre les plaques ?

Ah, merci :D par contre c'est reloud à mettre en place car si tu choisi de le mettre sous gaz pur il faut une encinete totalement hermétique et idéalement un système de recirculation du gaz donc je pense que je vais rester avec l'air, le rendement est plus faible mais c'est tellement moins chiant aussi...

Ben les tensions classiques vont de 5 à 15-20kV en général. Avec mon alim à 4 MOTs j'arrive à 8kV 0.5A, je ferais sûrement un doubleur avec diode et condo pour passer à 16kV edit --> finalement vu que le meilleur espacement reste dans les 1 à 2 mm 8kV suffisent largement.

Le plus simple si tu veux en faire un c'est de prendre une bobine de voiture ou un transfo pour allumage de brûleur par contre la source doit sortir du courant continu (m'enfin en théorie en synchronisant les décharges du TEA avec les 50Hz du secteur, de l'alternatif doit être possible)

Faut aussi savoir que dépassé les 100-150Hz c'est moisi car le gaz n'a pas le temps de se désexciter.

Pour la construction méca le plus simple reste de faire le condo avec du papier d'alu et une feuille plastique pour transparents de rétroproj et d'utiliser de la cornière d'alu pour les rails.

Perso je pense faire un condo multicouches histoire d'avoir une bonne décharge edit --> mauvaise idée, il faut une impédance très très faible au niveau rails/condo

c'est super intéressant ton truc, j'attend avec impatiente que tu commences la construction .
je me demandais aussi comment calculer la puissance du laser en watt??

Merci

Oulà... tu peut essayer mais alors tu vas faire des maths et de la physique à n'en plus finir...

La puissance donnée par le constructeur est la puissance optique, souvent en mW pour des lasers grand public

Après un TEA a une puissance moyenne très faible, genre 1mW, par contre il peut atteindre plusieurs mégawatts en crête :D regarde les liens que j'ai donné, ils expliquent bien la chose

D'ailleurs j'en profite pour dire qu'on peut pomper de la lessive diluée dans de l'eau, ce qui donne du bleu: http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tl7465d-2sm2.jpg

Ouai bon j'aime pas les maths, mais j'adore bouffer de la physique :D.
Pffff 1mW c'est vraiment trés peut, je me demande bien comment augmenter cette puissance, bon je vai chercher. Mais en attendant je me remet au boulot.

Le TEA n'est pas fait pour du continu...

Si tu veux de la puissance ben faut le prix... environ 1€/mW

Ce soir je me suis amusé à extraire l'encre de 2 stabilos jaunes pour le futur dye du laser

J'ai utilisé une méthode qui a bien marchée sans mettre une goutte à côté :D toujours réfléchir avant de faire un truc, surtout si c'est salissant...

Avec 2 stabilos j'ai presque rempli un bocal d'environ 250ml à vue de pif

Donc c'est très simple, vous prenez un stabilo (ou plusieurs, sachant que pour un TEA un seul stabilo suffit plus que très largement (genre doit y en avoir 10 ou 20x trop...) ) vous retirez la mine avec une pince (suffit de tirer dessus, pas besoin de bourriner) et la mettez dans un petit bocal, idéalement en plastique non cassant, d'une contenance d'environ 30-40ml et surtout qui ferme parfaitement hermétiquement

Vous écrasez un peu la jointure corps/truc qui tient la mine pour décoller l'un de l'autre (faut quand même bourriner un peu là) et pouvoir retirer la fibre qui sert de réservoir d'encre. Il faut ensuite entailler sur toute la longueur le plastique qui rassemble la fibre et l'écarter de façon à ce que la fibre soit un minimum libre et vous la mettez dans le bocal avec la mine

Maintenant il suffit de remplir le bocal à 90% d'eau (la plus pure possible), de le fermer et de le secouer une bonne minute. Ensuite prenez un autre bocal, idéalement en verre (ou un matériau neutre pour une solution chimique en tout cas), d'environ 100-150ml par stabilo et versez-y le contenu du premier bocal sans y faire tomber la mine et la fibre (attention: l'encre à tendance à mousser pas mal, c'est une bonne idée de laisser reposer quelques minutes avant de transvaser). Répétez le remplissage/secouage 5-6 fois (en gros quand la couleur du liquide après le secouage est relativement claire c'est que c'est fini) et normalement vous avez rempli quasi-complètement le gros bocal :D

J'ai pris que du jaune car je sais que c'est celui qui réagi le mieux aux UV, je ferais sûrement pareil avec les 4-5 autres couleurs existantes pour voir ce que ça donne

Fais des mélanges a la limite, tu pompera sur plusieurs longueurs d'ondes comme sa

J'y ai pensé...

Mais je me demande si c'est pompable au point de lazer ? parce que pour pomper la rodhamine on concentre le faisceau du TEA via une lentille demi-cylindrique, ce qui fait un "trait" très fin au point focal et perpendiculaire avec le faisceau original, et ce trait on le fait tomber en plein milieu du flacon de rodhamine ce qui produit un faisceau symétrique de chaque côté

J'ai jamais vu ce principe appliqué à de l'encre de stabilo sur le net... bon j'ai un tas de lentilles semi-cylindriques (récupérées dans des scanners/photocopieurs) donc je pourais tester mais j'ai comme un doute

Toi qui fais de la chimie, tu devrais pouvoir me dire nan ?

En tout cas le flacon d'encre est bien fluo même sans UV ^^

Citation :

Toi qui fais de la chimie, tu devrais pouvoir me dire nan ?

Tu parles de qui ?

Tiens :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Agent_azurant

Je parlais à Quentin mais si quelqu'un a la réponse il peut poster :D

Merci pour l'article, c'est donc l'agent azurant qui réagi là j'ai carrément pas le temp de le lire mais je prendrais le temps ce soir tard car ça m'a l'air très intéressant, surtout que j'aime bien le bleu ^^

Biduleohm a écrit:

Faut aussi savoir que dépassé les 100-150Hz c'est moisi car le gaz n'a pas le temps de se désexciter.

Donc on ne peut pas penser utiliser un petit flyback ?

Bien-sûr que si, la fréquence du laser est indépendante de celle de l'alim (bien que les 2 peuvent être couplées si on veut)

C'est même avantageux de prendre un flyback ici et encore plus un flyback de TV sachant qu'il a déjà une diode qui redresse le courant par contre il est un peu haut en tension, 10kV suffisent largement, pas besoin de se casser la tête à atteindre un maximum de tension

Enfaite je vais utiliser les MOTs directement (avec un pont de diode quand même...) car ça fait 8kV rms soit en gros 11-12kV crête. Là y'aura rien qui limite le courant entre les transfos et le TEA du coup (pas de multiplicateur, etc...) donc j'aurais 4kW ce qui permettrait d'alimenter un tas de TEA simultanément... (qui a dit couplage de laser ? )

Bon ton projet a quand même 3 ans maintenant :D il a avancer un peu?

Perso je m'y intéresse plutôt beaucoup :D
J'ai un transfo d'enseigne lumineuse de 5kV qui traine que je peux utilisé à cet effet. Le transfo permet une sortie permanente de courant. Par contre il y a deux trois trucs que je ne comprend pas.
-Le condensateur est composé de 3 éléments : http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tealaser7.htm , ce site montre : une électrode de base plus deux. késako ? on alimente un des deux rails directement avec la sortie du transfo et l'autre sortie sur l'électrode de base?
- il y a un lien entre les deux rail : ceci ne permet pas une différence de potentiel entre les deux alors comment se produit l'arc.
EDIT: en faite sur ton deuxième site on voit qu'il raccorde une sortie du transfo HT à l'électrode de base et l'autre sortie à une seule électrode avec un rail dessus.

- à quoi sert l'éclateur?
tu penses que quelque chose dans ce type peut permettre une gravure laser?

Pas du tout, j'ai pas encore d'alim HT décente (mais j'ai 5 MOTs donc 4 pour cette alim...) donc pas de quoi alimenter correctement le laser. J'ai aussi bien plus urgent comme projet mais ça m'empêche pas de jeter un coup d'oeil sur quelques sites parlant de TEA de temps en temps

Le concept c'est que tu mets une borne de l'alim (la terre si possible, on travaille avec plusieurs kV donc avoir une alim flottante n'est pas une bonne idée, il vaut mieux savoir quoi est à quel potentiel) sur l'armature du bas et l'autre borne sur l'électrode A qui forme un condensateur avec l'armature du bas. L'électrode B forme un second condo toujours avec l'armature du bas. Il est chargé par A à travers une résistance et/ou une inductance placée entre les deux électrodes.

Il y a un éclateur entre une des électrodes et l'armature du bas (là comme ça je dirais que c'est mieux s'il est sur l'électrode B mais c'est à vérifier) qui permet de décharger le condo pendant que l'autre reste chargé ce qui créé très rapidement une DDP entre les deux électrodes et permet au gaz d'être excité, etc...

La ddp est permise grâce à la résistance ou l'inductance, on parle ici d'une décharge extrêmement rapide, la laser lase pendant quelques ns seulement, de mémoire c'est 4 à 5 ns max. C'est pour ça que l'impédance des condos et des électrodes doit être très faible (hors de question d'utiliser des condos classiques reliés aux électrodes par des épissures par ex...). On joue ici avec des temps du même ordre de grandeur que les temps de propagation du courant électrique dans le métal (un peu plus faible que la vitesse de la lumière pour info). C'est aussi pour ça que ça ne sert à rien d'avoir un laser plus long que 1-1.2 m étant donné que la lumière met justement quelques ns pour parcourir cette distance.

Y'a plein d'autres trucs à savoir comme par exemple qu'idéalement on est pas censé avoir d'arc entre les électrodes, juste une lueur bleue-violette. Ce ne sont pas les arcs qui déclenchent l'effet laser (ils apportent même tout un tas de pb) mais à pression atmosphérique et avec de l'air ils sont quasi impossible à éviter. Si on veut faire les choses correctement il faut travailler avec de l'azote pur et réguler la pression via une pompe à vide.

Bref, je te laisse chercher sur le web et dans mes liens (http://biduleohm.free.fr/divers/liens/ sciences dangereuses --> laser --> TEA), cherche en anglais, le sujet est très peu abordé en français

Pour la gravure je n'y crois pas trop, peut être avec le plus gros laser amateur que tu puisses faire (quelques MJ par shoot, c'est déjà pas super simple de dépasser le MJ pour info), à fréquence élevée (j'avais lu que le maximum théorique était dans la centaine de shoots par seconde (à cause du temps de recover du gaz), d'habitude on est plutôt à 1 shoot/sec généralement à cause de la puissance limitée de l'alim) et un bon système de focalisation tu peux envisager de graver des matériaux tendres et idéaux mais avec un laser monté en 1/2 h et graver sur de l'acier j'y crois pas du tout... je suis même pas sûr que ce soit possible sur du plastique noir. Je pense que le plus intéressant à faire avec un TEA est de faire laser d'autres milieux

Ah, pense à te protéger les yeux, le rayonnement est dans l'UV donc invisible donc encore plus dangereux qu'un laser visible et on atteint des puissances très élevées (en crête seulement, la puissance moyenne est ridicule, mais en crête ou pas, la rétine c'est très fragile...). Masque toute émission possible et ne reste pas devant en fonctionnement. Attention aussi au fait qu'il émet à l'avant et à l'arrière dans des ordres de grandeur égaux.

youhou la belle réponse :D
ah ! il doit pas y avoir d'arc! ceci explique la longueur des rails. déjà une question de moins
alors mon transfo sort : + 2,5kV et -2,5 kv sous 100mA. donc mon électrode de base ne sera pas à terre mais belle est bien à -2,5kV.
le principe est compris alors c'est tout simple! maintenant au niveau physique, c'est le faire d'ioniser fortement l'azote qui permet de "générer" de la lumière?
j'ai vu plusieurs modèle à CO2. c'est le même principe sauf que les rails sont tout atmosphère uniquement de CO2?
merci!

20 min pour l'écrire ce post ça faisait longtemps que j'avais pas fait un post aussi long... ^^

Idéalement; en réalité tu auras toujours des arcs malheureusement. Plus les électrodes sont longues et plus le laser sera puissant (mais y'a pas que ça qui détermine sa puissance) mais passé un certain point c'est plus intéressant et il vaut mieux optimiser d'autres variables je pense que de commencer avec un laser de 30-40 cm doit être un bon compromis, j'ai pas encore testé mais d'après ce que j'ai pu lire c'est l'idéal pour débuter.

C'est pas un pb mais pense à bien isoler le laser de la table où tu travailles vu que toutes les parties seront à un potentiel élevé

Pas exactement, c'est plutôt complexe et ça a à voir avec les niveaux d'énergie des atomes, un peu de doc, du plus simple au plus complexe http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/lasers/stimulatedemission/ http://en.wikipedia.org/wiki/Population_inversion et http://technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/lasers/Quantum.htm

Quasi tous les laser CO2 que j'ai vu étaient des laser à gaz classiques (comprendre comme les laser HeNe ou argon) mais il me semble avoir croisé une page sur un site qui parlait de laser CO2 selon la même construction que les TEA. A voir, suffit de chercher un peu

Pour info le CO2 émet dans l'IR, à l'opposé du spectre par rapport au TEA.

ah non en faite c'est pas si simple   
m'enfin merci en tout cas! je me renseigne un peu et je verrais si je le monte ou pas, au niveau équipement je doit tout avoir, faut juste que je trouve une utilité :D

Y'a pas vraiment d'utilité à part l'expérimentation et le fun :D

Ha c'est ça ce dont tu me parlé quand j'avais fait du plasma sous vide le cocktail dangereux: vide, haute tension et laser   :

Biduleohm a écrit:

Et en passant je préfère trop de protection plutôt que pas assez quand on a le cocktail HT et vide parce que déjà qu'ils sont très dangereux séparément (oui, un récipient sous vide qui implose projette des tas d'éclats (techniquement il implose puis explose, d'où le pb...) et je ne vous conseille pas d'être sur leurs chemins) mais alors ensemble... il manque plus qu'un laser dans le tas et là t'as le tiercé quarté quinté plus gagnant là xD

D'ailleur voila le plasma en question un joli rose   :
https://www.youtube.com/watch?v=GlVYwn1qSd8&list=UUwzcI_KfxgQ5JFrF13DOW4A#t=77

Ben y'a aussi l'effet rayons X passé les 20-25 kV...

T'as dû te planter de vidéo.

Non c'est bien la bonne video! c'est a 3min 25 le plasma, pas trop choqué par le debut j'éspére  .

3:25 c'est la seconde de fin de la vidéo, t'as fini de dire des bêtises ?

En passant c'est quoi cette vidéo ? Parce qu'elle mériterait d'aller dans un épisode d'Antoine Daniel...

Pardon c'est a 1min 18 le plasma mais c'est la seule conerie que j'ai dis!! Sinon la video c'est les traileur du film qu'on à fait avec pas mal de gens   ¨ des fous en particulier!!