真实版光剑：氮气紫外激光手工电子DIY教程

DIYer: Kyerohtaron 制作时间: 很难估算 制作难度: ★★★☆☆ GEEK指数: ★★★★☆

编译来源

激光器既有趣又有用，它可以照射远处，点燃物体，分析化学物质，在表演中打动人心，以及做其他许多很棒的事情！那么，为什么不自己从头做一个呢？

首先是安全声明，这个制作有一定的危险性。

按照一般的安全常识和这里的建议操作的话，它应该是安全的。

这是个历史悠久的制作，我的资料来源如下：

Nyle Steiner的网页

Joss研究所

山姆的激光制作常见问题

教授的自制激光器网站

维基百科

 

知识准备

在开始之前，有些原理性问题要先搞清楚。

什么是TEA激光？

简而言之的话，TEA是横向激励气体激光器（Transversely Exited Atmosphere Laser）的缩写。真正的TEA氮激光器用纯净的氮气工作在恒定的压力下，但是我打算制作的只需要随处可见的空气就行,也没有使用两端的反射镜。TEA激光器的原理是利用高压放电激发电极通道中的氮分子产生激光，可以在这里找到详细信息：

教授的自制激光器网站

 

安全提示

原理很简单。但是要注意的是，它出射激光的峰值功率比激光笔大很多，并且是337nm的不可见紫外线。这意味着应该做好防护，任何时候不要让激光束离眼睛太近。

我觉得来一个能够阻挡紫外线的焊接护目镜会更好。

这个项目中有高电压，不小心的话容易搞到你自己（这个后果是什么，大家懂得……）。 调整东西前记得放电。如果心脏不好或者用着起搏器，千万别玩这个。高压工作时需要不少护具，比如橡胶手套。

火花放电会产生大量的电磁脉冲，干扰甚至破坏周围的电子设备。不想弄坏东西的话，手机之类的东西还是挪远点的好。

多通风。放电会产生一堆臭氧，那东西可不好玩……

 

你需要的装备

需要的工具：

● 剪刀（用来剪铝箔，纸张，塑料板和电线）

● 记号笔（用来记录测量结果）

● 尺子或者卷尺

● 胶带

● 砂纸或砂布（用来打磨电极）

● 其他你能想到的工具（比如说尖嘴钳就很方便）

 

安全护具

安全护具：

● 厚的橡胶/丁腈橡胶手套。不想被电击的话戴上。

● 防紫外护目镜。激光毁眼睛，你知道的。

● 绝缘柄螺丝刀。用来给电容或者火花间隙放电。

● 电源插板。可以用来安全开关激光器，上面除了开关还有熔断器和断路器，可以帮助防止各种电气事故。

● 灭火器，任何实验必备。

 

材料

耗材有：

○ 高压电源。最好是直流高压（交流的需要一些转换工作），电压至少4千伏。我从旧的负离子发生器上拆了个，但是网上其他类似的高压发生器也都能用。

○ 一些牢固的绝缘板。用来组建激光器。干燥的木料不错，玻璃或者玻璃纤维板会更好。我用的是张木桌，但应该有更好的选择。

○ 铝箔。用来做电容极板，烧烤用的那种就好。薄的金属箔更好用，但是不容易裁剪，粘贴时也容易撕裂。

○ 塑料布。用来做电容器的介质。薄且绝缘的都能用，比如胶片，文件夹之类。我用的是聚酯薄膜。

○ 粗铜线或电阻。这会成为横跨顶部两个电容极板的电流通道。电线绕成电感或者用电阻都可以，但是电感好些，因为电阻长期工作以后会发热。

○ 1/8英寸(约0.3厘米)厚的角铝或者其他均匀准直的导电体。每个电极导轨需要两条长度相等的角铝，我的长10英尺。打磨抛光去掉所有的毛刺或砂眼，以及尖锐棱角。

○ 火花隙。实际上是个高压开关。我用了几个硬币，你可以有更具创造力的想法。

○ 一些荧光灯。这是激光照射的目标。虽然紫外光人眼不可见，但是照射到荧光粉之后会发出荧光。那种加了很多荧光增白剂的白纸和白衣服也都可以。

○ 石头。用来做为重物保持良好的接触。

 

规划蓝图

你想做多大的激光器？

小的激光器不比CD大，大的可以占据整间屋子。整个激光器的尺寸由电极尺寸决定，我将电极尺寸定为10英尺然后估计了其他部件的尺寸。但是尺寸要求并不严格，只要大小比例大致相同可以随意放大。

如果你想重复我的实验，可以参照这个：

电极导轨（角铝） - 10英寸(25.4厘米) 底部的电容极板 - 12英寸(30.48厘米)x 12英寸(30.48厘米) 顶部的电容极板（两片） – 10英寸(25.4厘米)x 5英寸(12.7厘米) 绝缘介质 - 17.5英寸(44.45厘米)x 11.5英寸(29.21厘米)

 

裁剪部件

小心测量金属箔和介质片然后裁剪。裁剪铝箔时注意边缘平整，照片上的这个没有切好。

如果长度不合，测量需要的电极（角铝）长度然后锯断。避免产生弯曲或者凹陷，因为这会让电气连接变差。

 

制作电容

将下电极板放到你的基座上，如果你不像我这样做了个不能移动的基座，在边缘留下些空间比较好，这样方便挪动。

将电介质片用胶带粘到下电极板上。让介质完全覆盖下电极板的两边以避免打火，然后在侧面留下一个暴露的小区域，这里提供了一个附带的火花间隙。另一边留下一角铝箔用来连接电源。或者可以盖住三边，然后将电源连接处兼作火花隙。

放下两个顶部电容极板并粘好，两个极板之间留下1~2mm的间距。

 

直流通路

使用电感的话，像图中那样用长铜线绕上10~20圈。用钳子和扫帚柄之类的模板会更加方便。

用电阻的话什么都不用做。

它们的作用都是在短时间内阻止电流变化，但是可以作为直流通路。

 

组装

最有趣的部分来了！

1．在顶部粘贴上电感或电阻，小心不要损坏金属箔。

2．将电极放到顶部的电容极板上，间距1.5mm（稍后需要调整）。照片显示的是我最终的间距，但各人的设计不同这个也会变化。

3．安放火花间隙，开始的时候留下3mm的间隙，但这个电极间距一样需要调整。

4．在电极上面放一些重物，使之接触良好，我放了工业继电器和一些石头，够重的都行吧。

5．确保关掉电源，然后将高压电源如图连接到激光器，可能也需要一些重物压紧接触处。

6．拿万用表测试所有的电气连接，避免之后出问题。

 

合上开关

如果你运气够好，现在激光器就能工作了，你会听到脉冲打火的声音，并且在目标物上看到可见的光点。

现在需要一些安全装备，要调整间隙的话绝缘手套是必须的。

 

如果不工作怎么办？

希望这些小点子能在调试时帮到你。

将电极导轨平行移开，或者减小导轨长度。我的电极长15英寸的时候有这个问题。

如果你看到导轨间明亮的电火花，把它们挪近一些。

如果听到一声巨响之后平息，那么大约电介质已经击穿出一个洞了。如果换了电介质后还是一直这样，缩短火花间隙或者增加介质的厚度。

如果看上去一切正常就是没有激光，可以试着改变火花间隙的距离。

如果感到沮丧了，休息一下！事实上我的这个项目在一串失败之后差不多中断了一年。。。