Chế Tạo Thiết Bị Laser Rẻ Tiền Dùng Nitơ cuả Không Khí

Những bài cùng tác giả

Hôm nay, 16/05/2008, kỷ niệm ngày nhà vật lý Mỹ Theodore Maiman dùng tinh thể hồng ngọc, chế được tia Laser đầu tiên cách đây 48 năm.  Maiman vừa mất năm ngoái, ngày 5/5/2007. Vietsciences xin giới thiệu lại bài này

(phỏng dịch từ Build a 10$ air laser! --Price doesn't include high voltage PSU)

Ảnh1: Thiết bị laser tự chế.

Lời người dịch:

 Đối với SV/HS chúng ta tự làm lấy một thiết bị laser có vẻ như chuyện "nằm mơ thấy chị Hằng".  Nhưng thực ra trong điều kiện hiện nay tự chế 1 thiêt bị laser rẻ tiền không phải là điều quá khó.  BBT đã cố hết sức tìm ra những bài viết khả dĩ thích hợp. Dĩ nhiên vìệc tiến hành sẽ đòi hỏi các bạn phải đọc và phân thích theo các hình thiết kế và bản vẽ thật kĩ.  Hãy cố gắng đọc hết tài liệu khá dài dòng này trước khi bắt tay vào việc. Trong ngôn ngữ dịch sẽ khó tránh đươc một số thiếu sót (do tác giả baì viết có câu văn tối nghĩa hay do sự hạn hẹp về hiểu biết cuả ngưòi dịch)  Tuy nhiên bài này khá đủ chi tiết hy vọng sẽ có ích cho các bạn naò muốn đưa laser vào tầm tay. Trường hợp không hiểu rõ hay xem thêm nguyên bản đính kèm sau bài dịch.  BBT cũng chân thành cảm ơn các bạn nào có nhã ý đóng góp thêm về đề tái này cũng như về các sai sót không tránh khỏi khi lược dịch.  Mọi liên lạc về nội dung bài viết này xin vui lòng gửi về:

 vo_quang_nhan@yahoo.com

Một điều khá quan trọng cần lưu ý:  khi đụng đến dòng cao thế (~10KV) là phải đề cao yếu tố an toàn. Hãy thật sự  vô cùng cẩn thận ngay cả khi mạch điện đã bi ngắt vì các tụ điện làm ra bởi các tấm nhôm vẫn đủ cao để gây tai nạn chết nguy hiểm.  Chúng tôi đề nghị khi tiến hành phải có ít nhất vài người để kiểm soát hành vi của nhau nhằm tránh các đáng tiếc có thể xảy đến bất ngờ.

 Chúng ta mô tả một dụng cụ laser rất đơn giản: Không cần khí đặc biệt, không có sản phẩm hoá học, không có bồn chân không và cũng không có công việc luyện thuỷ tinh!

Thiết bị Nitrogen laser này dùng không khí ở áp suất thông thường (phòng thí nghiệm- người dịch). Tất cả những vật liệu cần thiết là vài bộ phận kim loại và khoảng 10kV, 1mA nguồn cao thế một chiều (DC)

(Tất cả các kích thước đo dùng đơn vị mm)

Tất cả các phần cuả laser không khí gắn trên một miếng (phiến) nhôm (làm đế -- người dịch) khổ A4 (210x297 ) mà miếng này lại được đặt trên 1 tấm plastic (nhựa). Có 2 tấm nhôm giữ vai trò như là các tụ điện và 2 miếng kim loại (L) khác được dùng như là các điện cực cho kênh plasma (plasma panel). 2 bộ phận nhôm hình U được bắt bù lon trên miếng nhôm chính (miếng đế), cả hai có thể giữ chặt tất cả bằng các con bù lon nhưạ (nylon screws)

Các bù lon nhựa có đặc tính cách điện và cho phép chúng ta dể dàng thay đổi, sưã chưã, hay điều chỉnh các điện cực và tấm plastic. (plastic film)

Dùng tấm plastic A4 vì nó rẻ tiền và dễ kiếm để sữa chưã các điện dung (dielectric solution)

Thực ra, dụng cụ air laser này la một laser Nitơ, nó dùng phân tử Nitơ trong không khí để phát tia laser (lase). Laser Nitơ thông thường dùng áp suất thấp mở rộng kênh Nitơ như là đồ án nổi tiếng đã lâu, "Khoa học gia Hoa Kỳ", trong: http://www.montagar.com/~patj/n2lmnu.htm (xem bài số 1)

Hình 1: Đồ thị về sự nhảy bậc đìện tử

Khi có sự nẹt xả điện cuả 1 dòng cao thế qua hơi Nitơ ở áp suất thấp, nó có thể phát xạ sóng ở 337.1 nm (cực tím). Hiện tượng laser bắt đầu khi một phân tử Nitơ nhận năng lượng do sự đụng chạm với một điện tử chuyển động trong lúc xả điện. Phân tử này sẽ ở vào trạng thái không bền và lập tức rơi vào trạng thái năng lương thấp hơn (để được ở trạng thái bền hơn -- người dịch) bằng cách phát ra lượng tử (photon -- hay còn dịch là hạt ánh sáng -- người dịch) bức xạ ở 337.1 nm. Luợng tử phát xạ này có thể tham gia kíck thích phân tử Nitơ khác và một cách đơn giản châm ngòi cho phân tử này phát xạ cùng một lượng tử hoàn toàn giống với lượng tử ban đầu. Cả hai hạt bức xạ này có cùng hướng và bước sóng. Đây là hiện tượng laser. Hiện tượng sẽ tiếp tục trong khi xung này lớn lên và kích thích các phân tử Nitơ hấp thụ chúng dọc theo dường đi cuả chúng. Trong trường hợp cuả Nitơ, các phân tử dao động thường nằm ở trạng thái mức thấp lâu hơn là ở mức cao trước khi chuyển về trạng thái nghỉ ở mức thấp. Số lượng phân tử ở mức laser thấp sẽ sinh ra nhanh chóng, và vượt qua số lượng ở mức cao và làm tắt khả năng khuếch đại. Đúng ra, hơi (Nitơ) nhanh chóng trở nên hấp thụ mạnh bước sóng phát ra ở 337.1nm. Laser tắt mặc dù vẫn còn các phân tử bị kích thích. Thời gian bị tắt thuờng nhỏ hơn 10ns.

Hầu hết laser Nitơ (kể cả thiết bị này) dùng cấu trúc Blumlein:

Danh sách vật liệu:

1. - Một bản nhôm 210x297 (dầy từ 1,5 cho đến 2,5 mm)
2. - Một tấm nhựa 210x279 khổ A4 ( các miếng phim dùng trong các máy chiếu hình projector -- printer slide. Thử dùng miếmg phim phổi dày thay thế nếu không có?)
3. -Hai bản nhôm 135x190 (dầy từ 1,5 đến 2,5 mm)
4. -Hai thanh (thước) nhôm có thiết diện hình chữ U kích cỡ 20x20x250
5. -Hai thanh (thước) nhôm có thiết diện hình chữ L kích cỡ 10x20x250
6. -Mười hai bù lon nhưạ (nylon) kiểu M5 hay M4 dài chừng 25-30
7. -Bốn bù lon kim loại cỡ M3 x 10 với ốc vặn đi cùng.
8. -Vài bù lon M3 và lò xo (4 lò xo đẩy và 2 lò xo kéo)
9. -Bốn cục chân đế cao su
10. -Một đầu nối dây (connector) đỏ và một đen loại thông thường
11. -Vài điện trở ! MOhm 1W (tuỳ theo PSU)
12. Cái CD thấy trong hình chỉ là để so sánh kích thước

- Khoan 4 lỗ d=3,2 trong bản nhôm chính: 2 lỗ dọc theo một cạnh 279, và 2 lỗ dọc theo cạnh còn lại cách chừng 10 từ bià cạnh, khoan dũm xuống (để đầu bù lon không ảnh hưởng tới miếng giấy Plastic)

-Khoan 2 lỗ d = 3,2 trên mỗi thanh U và gắn các thanh này lân cạnh dài cuả bản nhôm chính cùng với 4 miếng dế cao su.

-Khoan 1 lỗ d = 10 ở trung điểm (trực diện) cuả mỗi thanh U làm chỗ cho laser phóng ra.

-Khoan 8 lỗ d = 4.0 trên bề mặt phiá trên cuả mỗi thanh U và vặn vào nó các bù lon M5 (thanh U được xếp nằm ngang, đáy cuả nó dựng đứng -- người dịch)

-Xếp tấm plastic A4 (210 x 297) lên bản nhôm chính

-Cắt (duã) tròn (r= 5) ở các góc cuả hai miếng nhôm 135 x 190 và đặt nó lên miếng nhôm chính khoảng cách 10 so với các cạnh lề.

-Xếp các thanh nhôm chữ L 210 x 20 lên các miếng nhôm (vừa gắn) cách nhau 1mm một cách đối xứng ( |__ __| )

- Vặn 8 bù lon nylon M5 x 20 vào mỗi thanh chữ U và xiết nó để ép các miếng nhôm và các thanh điện cực chữ L.

-Gọt (duã) bớt cạnh cuả thanh L (xem kĩ hình- người dịch) khoảng 10 để tăng khoảng cách giữa các thanh chữ L và chữ U (ít nhất 10mm)

-Trong 1 thanh U, khoan 1 lỗ 2,3 và vặn vào bù lon M3, lồng vào một bù lon M2 x20 với lò xo đẩy: đây là khoảng đánh điện. chỉnh nó ở 5 mm (xem kỹ bản vẽ kỹ thuật - người dịch)

-Trong 1 thanh U (theo phân tích hình chụp thì nó là cùng 1 thanh như trên -- người dịch), khoan hai lỗ d = 6,0 bắt vào trong đó một đầu nối điện màu đen: đây là chỗ nối dây đất.

-Khoan 4 lỗ d=4.0 và 1 lỗ d=6.0 trên một diện cực (và vặn các bù lon M5 vào hai lỗ) và khoan 3 lỗ d= 6,0 trong điên cực bên kia.

-Mắc 2 lò xo kéo, vặn 2 bù lon M5 x 20 và bắt 1 đầu nối màu đỏ lên các diện cực ( lưu ý: lò xo kéo hoạt động như là bản thân đỡ diện)

-Hàn 5 điện trở (nối tiếp -- người dịch) 1MOhm 1W R vào giưã đầu nối đỏ và điện cực (bỏ vào 1 ống nhựa không màu)

-Bạn cũng có thể thêm 3 lỗ M3 vào thanh chữ U xung quanh lỗ thoát (cuả laser) và gắn lên đó 3 bù lon M3 có lồng các lò xo đẩy và dán 1 miếng gương lên đâu còn lại (để phản xạ các tia laser và có thể dùng gương soi mặt loại nhỏ cuả các ban gái -- người dịch). Chỉnh các con bù lon cho trục ánh sáng cuả gương và kênh plasma (bạn có thể dùng mắt hay dùng 1 loại bút laser có bán ở thị trường)

Chú ý: cách chỉnh guơng: đục 1 lỗ 1 mm ở giưã 1 miếng giấy trắng. Tháo dây nối, xả điện cho laser. Nhìn qua lỗ cuả tờ giấy tới miếng gương xuyên qua lỗ thoát cuả tia laser. Xê dịch mắt với các điện cực và điều các con bù lon cuả miếng gương cho tới khi cái lỗ cuả miếng giấy nằm ở giưã 2 điện cực.

Hình2: Sơ đồ mặt cắt cuả thiết bị

Ảnh 2: (CD-ROm trong ảnh là để so sánh với kích thước thực tế và không liên quan gì đến thí nghiệm)

Các tiền thử nghiệm với điện thế thấp

Theo đồ án này, các đìện dung vào khoảng 2 x 2 nF

Hình: đường xám là điện thế cuả hai điện cực, đường in đen là sự khác nhau giưã hai diện cực. Laser sẽ làm việc trong nano giây đầu tiên: giưã các cursors. Sóng sin tạo bởi tụ C và diện dẫn L kết hợp nhau.

Thử nghiệm cao thế:

Thiết bị laser cuả bạn bây giờ đã sẵn sàng! Bạn phải nối nguồn cao thế đặt ở 10KV. Bây giờ, rất cẩn thận, coi chừng điện cao thế và sự phát xạ laser. Một khi laser được cắt mạch, tụ điện vẫn giữ cao thế trong thời gian khá dài. Hãy xả tụ một cách an toàn trước khi rờ vào bất kì bộ phận nào (dùng 1 cái vặn vít cách điện nối đất rồi chạm vào điện cưc). Hay là tốt hơn, có thói quen ngắn mạch giưã các đầu nối đen và đỏ khi không dùng. (Nối đất đầu đen trước rồi đỏ sau)

Nếu như mọi thứ thực hiện đúng, sự đánh điện xảy ra nhiều lần trong 1 giây (10Hz chẳng hạn), bạn có thể thấy một dãy plasma tím giưã các điện cực mà không có (hoặc không quá nhiều) lửa điện trắng. Và 1 điểm trắng (hình bầu dục khoảng 4 x 1 mm) xuất hiện trên tờ giấy trắng.

Ảnh: Ở nguồn điện thấp: Đây là tiền thử nghiệm, cao thế để thấp và mọi thứ phải được chỉnh.

Nguồn cao thế chỉ lấy từ 1 máu photocopy cũ 5.5KV, khoảng cách giưã các điện cực là 1,25mm; gương phản chiếu ở đằng sau được gắn và nó đã được chỉnh bằng mắt qua 1 lỗ 1mm trong đặt ở lỗ thoát (dĩ nhiên trong lúc mà laser không vận hành)

Dĩ nhiên bạn không thể nhìn thấy tia laser cực tím 337.1nm phát ra nhưng có thể thấy sóng thứ cấp (fluorescence) trên tờ giấy trắng

Khi đặt tờ giấy trắng ở 1m từ ngỏ ra cuả laser, do đặc tính cuả laser những vòng rià sẽ thấy được trong đốm sáng.

Bây giờ bạn có thể sửa các thông số để đạt được ánh sáng mạnh nhất.

Trường hợp có trục trặc:

-Phải rất cẩn thận với điện cực L phiá mà có plasma: dáng phải tròn đầy (hoàn thiện) và bề mặt phải tuyệt hảo phẳng và láng

-Hai điện cực phải tuyệt đối song song và ở đúng khoảng cách. Tôi đề nghị dùng thước cặp (calliper) hay là dụng cụ chỉnh đầu bu-gi xe hơi (chúng có đủ các miếng sắt với độ dày khác nhau). Bạn cũng có thể dùng CD-ROM độ dày là 1,2mm. Nếu chúng không song song, bạn sẽ thấy nhiều lửa điện trắng ở chỗ đầu nào gần nhau nhất. Khi đó bạn phải điều chỉnh các bù lon nylon để cho đúng lại.

Khuyến cáo và nâng cao:

- Cùng 1 thiết bị laser có thể thực hiện cho lớn hơn và nâng cao năng lượng phát

- Dĩ nhiên, dùng Nitơ thay vì không khí sẽ tăng năng lương phát laser (cũng ít nhàm chán và đắt tiền hơn)

- Ở áp suất khí quyển, độ rộng cuả kênh không khí (Nitơ laser) thì nhỏ và bơm 1 lớp với nó (cho laser khả kiến) sẽ khó (Tôi sẽ thử ngay xem)

- Thêm vào một miếng cách điện hay 1 dây (điện) song song vận hành như là một Corona chỉnh kênh laser trên có lẽ làm cho plasma được ổn định, giảm lửa điện trắng va tăng hiệu suất.

Đăng lần đầu ngaà 27/09/2005

Nguồn:

Build a 10$ air laser!

(Price doesn't include high voltage PSU)

We describe a very simple laser: no special gas, no chemical products, no vacuum and no glass work!

This Nitrogen laser uses normal air at atmospheric pressure. All you need is some metal parts and an about 10 kV 1 mA adjustable High tension DC source.

Brief description:

The whole air laser is based on a rectangular A4 aluminium plate on which is disposed a rectangular A4 plastic sheet (European standard paper A4 dimensions 210 x 297 mm). 2 aluminium plates act as capacitors and 2 other pieces of metal (L) are used as electrodes for plasma channel. 2 U aluminium parts screwed on the main plate can hold all that with Nylon screws.

Nylon screws get electrical insulation and allow user to very easily change, modify or adjust plates, electrodes or plastic film.

A4 plastic film is a low cost very easy to find/repair dielectric solution.

Theory:

In fact, this air laser is a Nitrogen laser which use Nitrogen molecules in air to lase. Ordinary Nitrogen laser uses low pressure wide channel nitrogen like the old very well known "American Scientist" Nitrogen laser project: http://www.montagar.com/~patj/n2lmnu.htm

When a high current electric discharge passes through Nitrogen gas at low pressure, it can generate a coherent radiation at the wavelength of 337.1 nm (UV). The laser action begins when a molecule of Nitrogen absorbs energy by colliding with an electron that moves in the discharge. Molecule becomes in an unstable state and spontaneously falls to a state of lower energy by emitting a photon of radiation at 337.1 nm. The emitted photon may encounter another excited molecule of Nitrogen and merely by its proximity stimulate the molecule to emit an identical photon. The two particles of radiation proceed in the same direction with their waves lockstep. This is the laser action. It will continue as long as the growing pulse encounters more excited molecules of Nitrogen along its path that it does absorbing molecules. In the case of Nitrogen, the molecules on the average linger at a lower level longer that at the upper one before moving on to still lower states. The number of molecules at the lower laser level builds up rapidly, exceeding the number at the upper level and terminating the amplification. In fact, the gas quickly becomes strongly absorbing to 337.1 nm emission. The laser turns off even thought there are still excited molecules left. The turn off time is usually less than 10 ns.

That means that the maximum of energy must arrive in the very first ns. The laser structure must be very fast, avoiding parasitic resistors and mainly parasitic inductance. Using air at normal pressure is more difficult: Oxygen atoms tend to prevent laser emission. Normal pressure means low impedance and low width laser channel. That means that the laser structure must be faster.

Most Nitrogen lasers use Blumlein structure (this one also): 2 high tension capacitors (almost identical), one pole connected to ground and the other pole to an electrode. The 2 electrodes are connected together through a self and charged at a high tension. A spark gap is installed on an electrode: when tension is high enough, an arc occurs: a conductive plasma discharges very quickly one capacitor. One capacitor is about to ground, the other is still at a high potential. The huge tension difference between the 2 electrodes produces a plasma which induce laser beam. Then laser beam turns off, plasma stops and, later, other capacitor is discharged through the self. Then all that is charged again though high tension PSU (Power Supply Unit) and the process start again. That means that the structure must be fast enough to be able to deliver most of the energy in the very first ns: The spark gap capacitor fall time must be very low: parasitic resistors and inductors must be at the minimum.

Calculus:

(Here, we are just looking for orders of magnitude, not precise results)

On this prototype, we can consider that high tension is about 10 kV, each capacitor is about 2 nF (measured), "measured" spark capacitor fall time is about 11 ns, probably a little bit less.

CV=it: i=CV/t: 10 000 x 2 10-9 / 10 10-9 = 2000 A : a 2000 A current sink through spark gap for a few ns !

Total parasitic resistors must induce less than 1 kV to be negligible (compared with 10 kV): U=RI: R=U/I: 5 ohms which is easy to realise: parasitic resistors are not a problem (using copper, aluminium or iron isn't very important)

Total parasitic inductors V=Ldi/dt: L=V/(di/dt): 5 nH which is very little, L=u S n2/ l : S= L l / u n2, l=5 mm, u(air)=4 PI 10-7, n=1, =>20 10-6m2 => 20 mm2 is about 5 x 5 mm

That means that a conductor (spark gap connection for example) 5 mm width and 5 mm length to return to ground has an inductor that is not negligible! Parasitic inductors ARE a problem.

Global Nitrogen structure must be very flat and must keep spark gap connection to ground and capacitor, electrode connection to capacitor parasitic selfs at the minimum: loops area must be minimum.

One says there is a "travelling wave" in the capacitor during discharge. In those little amateur lasers, I don't think so. Anyway, accurately and safely measuring such high-tension very fast phenomena is difficult. You must own a fast oscilloscope and a very fast HT probe or using the ILS low-tension trick or a one turn self safely coupled to the Blumlein self

Structure:

We choose a structure simple to build, with very low parasitic inductor, easy to change and adjust: changing the plastic film, a capacitor plate, electrode or adjusting electrode distance is very easy. We use an A4 (210 x 297 mm European standard) main aluminium plate on which we dispose an A4 plastic film, and the 2 capacitor plates. We also install 2 U aluminium rules with nylon screws to press capacitors and electrodes that are L aluminium rules. The 2 electrodes are attached with 2 pull springs that act also as self. 2 nylon screws set distance.

To adjust electrodes distance, simply unscrew a little bit 2 U rules corresponding nylon screws, then adjust distance with the 2 horizontal screws. Once distance OK, screw again the 2 U rules corresponding screws.

A hole in each U rule allows laser to output on one side and to install a 3 screws + springs adjustable mirror on the other side.

Even if this project seems very simple, dimensions has been optimised: I recommend to build the project "as this" before trying to modify parameters.

Bill of material:

- One 210 x 297 aluminium plate (1.5, 2 or 2.5 mm thick)

- One 210 x 297 A4 plastic film (those for printer slide)

- Two 135 x 190 aluminium plates (1.5, 2 or 2.5 mm thick)

- Two 20 x 20 x 250 U aluminium extruded rules

- Two 10 x 20 x 250 L aluminium extruded rules

- Twelve M5 x 20 (or 25 or 30) Nylon screws (or M4 x 20)

- Four metal M3 x 10 screws (chamfered head) with corresponding nuts

- Some M3 metal screws and springs (4 push springs and 2 pull springs)

- Four rubber feet

- One Red + one Black ordinary connectors

- Some 1 Mohms 1W resistors (depending from PSU)

Construction: (timing is for best understood, not for best efficiency ;-)

- Drill 4 holes d = 3.2 in the main 210 x 297 plate: 2 along one 297 side, 2 along the other 297 side at 10 from side, chamfer it for chamfered screws (screw heads must disappear in the plate to avoid disturb plastic sheet)

- Drill 2 holes d = 3.2 in each U rule and attach U rules on the big side of the main plate with the 4 rubber feet

- Drill 1 hole d = 10 in the middle (vertical face) of each U rule for laser outputs

- Drill 8 holes d = 4.0 on the upper side of each U rule and screw it for M5 screw

- Dispose the A4: 210 x 297 plastic film on the main plate

- Round (r = 5) the two 135 x 190 other plates corners and install it on main plate at 10 from all borders

- Dispose the 2 10 x 20 L rules on the plates in a symmetrical way: ( |__ __| ). Distance: 1 mm

- Install 8 M5 x 20 Nylon screws in each U rule and screw it to press plates and L electrodes

- Chamfer L rules side at 10 to increase distance between L rule and U rule at minimum 10 mm

- In a U rule, drill a 2.3 hole and screw it for M3, install a M3 x 20 screw with a push spring: that's the spark gap. Set it at 5 mm

- In a U rule, drill two d = 6.0 holes, install the Black connector without insulation: the ground connection

- Drill 4 d = 4.0 holes and 1 d = 6.0 in one electrode (and screw 2 holes at M5) and 3 d = 6.0 in the other.

- Install 2 pull springs, 2 M5 x 20 plastic screws and 1 Red connector on electrodes (Nota: pull springs act also as electrical self)

- Connect 5 x R 1 Mohm 1 W resistors between Red connector and electrode (in a clear plastic tube)

-You can also add three M3 holes in a U rules around one hole output and install a little plate with a glued mirror and 3 M3 x 10 screws and 3 push springs. Adjust screws to align mirror optical axis and plasma channel (with you eye or a little red laser pointer)

Nota: How to align mirror: take a white paper sheet, make a 1 mm hole in the middle. Disconnect and discharge laser. Look through the paper hole to the mirror through the laser output hole. Align your eye with electrodes and adjust mirror screws until paper hole is just centred between the 2 electrodes.

On that prototype, capacitors are about 2 x 2 nF.

Safely powered with 10 VDC (only), spark gap "replaced" with an ILS switch triggered with a magnet, measured fall time on spark electrode is about 11 ns, fall time on self electrode (other) is about 60 ns. Self electrode fall time and period depends only from capacitor and self value. Here self is made with the 2 electrodes springs, anyway self value isn't very critical.

HT (High tension) test:

Your laser is now ready to operate! You must connect HT supply set at 10 kV. Now, be very careful; take care to high tension and laser emission. Once laser disconnected, capacitors can keep high tension for a long time. Safely discharge it (with an insulated screwdriver first connect to ground and then to electrode) before touching anything. Or better, take the habit to short-circuit the Black and Red connectors when not powering. (Black connected first then Red)

Once distance between electrodes set to 1.3 mm, spark gap distance set to 3 mm and tension set to 10 kV for a first test. Install a white paper sheet aligned with the laser output at some 500 mm from the output. Put a plastic blackbox on the spark gap, keep away and power on.

If anything is correct, spark gap occurs several times a second (10 Hz for example), you can see a purple plasma band between electrodes without (too much) white sparks. And a white point (about 4 x 1 mm ellipse) appears on the white paper.

Of course, you can't see the UV 337.1 nm laser output but you can see the corresponding fluorescence on the white paper.

Once adjusted, any electrical sparks make a spot.

When paper sheet is disposed at 1 m from laser output, characteristic laser interference fringes are visible in the spot.

In case of problem:

- Be very careful with L electrode side used for plasma: shape must be round and surface must be perfectly line and smooth.

- The 2 electrodes must be perfectly // and at the right distance. I recommend using calliper or car spark plugs adjustment tools: those little iron plates from various thickness. You can also use a CD that is 1.2 mm thin. If electrodes are not //, you see more white sparks at the end where there are nearest: you must then adjust nylon screw to correct it.

Comments and improvements:

- The same laser can be realised bigger to improve output power

- Of course, using Nitrogen instead air will also increase laser output power (far more boring and expensive too :-)

- At atmospheric pressure, air (Nitrogen laser) channel width is little and pumping a dye with it (for visible laser) may be difficult. (I will try soon)

- Adding an insulated plate or wire // and just upper laser channel that acts as a Corona can perhaps stabilise plasma, decrease white sparks and increase efficiency.

- Adding a probe made with and old CD player phototransistor connected to the scope will help to improve laser and increase output power. Of course, phototransistor isn't fast enough to show optical output pulses but stronger the displayed pulse is and stronger the optical output is. (With my CD player phototransistor sample, short wave bandwidth phototransistor is enough to measure 337 nm Nitrogen pulse laser).

- I think that a fast high tension simple and safe probe (capacitor divider) can be built to allow user to measure real capacitors tension without burning the scope. A 50 x 50 mm rectangular aluminium plate which will act as a capacitor with ground. Adding a very little well insulated plate against one electrode, connect the little plate to the 50 x 50. One will make a high tension capacitor attenuator that we can connect to a scope probe.