激光对空气中高压击穿电压的影响(增加X射线试验)
虎哥 2019-10-14原创 正能量研究
中文摘要
通过实验观察了激光对空气中直流高压击穿电压的影响,结论是小功率激光下,击穿电压没有变化。
关键词
击穿电压放电距离紫外激光

其实我当年在某世界最大电厂划水的时候,早就照过500kv,但是介于十年前网友讨论留下了这个悬念,这儿抽空定量的给大家展示一下。结论想都想得到:

小功率可见光激光对高压放电电压没有明显影响。

推论:对某个电压的放电距离也没有影响

请注意本实验是可见光或近紫外光小功率连续波照射,不能证明大功率脉冲激光或者远紫外激光(大约需要50nm以下)没有影响。

实验设备:

1、标称300mW,实际200mW左右的激光笔,535nm(约2.5eV)和405nm(约3eV)。这两支激光笔都可以很轻松的把纸张烧冒烟或者点燃火柴。

2、实验高压电源,0-130kV。

3、自制绝缘实验台。

4、高压探头,炮灰表等。

实验过程:

这是实验场景,直流高压电源连接两个电极,电极上钻有小孔,激光从小孔中通过第一个电极(左),照射到第二个电极上。第二个电极也有小孔,通过调整激光入射角度,可以使光线通过或不通过小孔。

20191014_215433.jpg

另一个角度,可以看到实验电压,单位是kV。

20191014_215514.jpg

紫光(405nm近紫外)照射时的场景

20191014_215656.jpg

535nm绿光照射时的场景。由于紫光都不行,也就没有必要试验红光了。不论是目视还是相机拍摄,紫光都要暗淡得多(相机要稍好些),但是功率其实是差不多的。

20191014_215923.jpg

空白试验,在没有激光时,经常放电电压大约是42kV。

20191014_220439.mp4 点击下载

开启绿色激光

20191014_220004.jpg

在40kV时只有电晕放电,没有击穿

20191014_220014.jpg

与空白试验的放电频次差不多时,放电电压依然为42kV左右

20191014_220104.mp4 点击下载

替换为紫色激光器

20191014_220334.jpg

另一角度。

20191014_220346.jpg

与空白试验的放电频次相仿时,电压仍为42kV左右。

20191014_220354.mp4 点击下载

把间隙调大到12㎝,放电电压提高到接近80kV,依然没观察到可见的影响。

20191015_005350.mp4 点击下载

最后,再次对电压进行校验(方法比较简陋)

20191015_011004.jpg

对电压进行校验(测试结果,探头量程内每10KV都是准的,中间过程略过)

20191015_011048[1].jpg

20191015_011141[1].jpg

小结:

大概由于低质量科普的缘故,过去曾有很多网友畅想用激光来引导放电,并在KC上YY了许多帖子的。本实验告诉大家,小功率激光完全没戏。事实上空气中放电的原理已经研究得十分透彻,要想增加放电距离或者减小放电电压,抑或让电弧更直一些,通常可以利用的原理主要是加热电极局部使电子发射增多,加热空气使离子寿命变长,或者干脆直接电离空气产生足够的载流子。对于小功率激光来说,这些都无法办到。激光引雷并不是一件简单的事情,具体做法可以参考相关论文。

[修改于 2 年前 - 2019-10-24 22:36:37]

来自:综合交流区 / 科创茶话电气工程 / 高电压技术严肃内容:专业科普动手实践:实验报导
23
 
3
虎哥 作者
2年3个月前 修改于 2年3个月前
5楼
引用zx-16533发表于4楼的内容
用那种除静电的软X射线效果会不会好点

这个简单,实测一下,结论是:没有任何可以观察到的影响

20191015_182632.jpg

不论采用50kV(指X光管阳极电压)软X射线,还是90kV稍硬,不论小电流还是大电流,均无可以察觉的变化。

1571135878404.png

41.5kV(指电极电压)是击穿的临界点,在这里偶尔会击穿,大多数时候只有电晕放电。开启射线后,击穿的频率并无明显增加。

20191015_183139.mp4 点击下载


引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥作者
2年3个月前
7楼
引用cxg222发表于6楼的内容
之前在实验室用飞秒激光,大概只有1mW,聚焦的话,可以在焦点附近电离空气,产生电弧;按理说是无法形成...

要想把空气直接打成等离子体,确实得很大的功率密度。按说X射线光子如果真的打到了空气分子,是可以电离的,但是碰撞概率太小。有一种X射线探测器就是电离室的原理,尽管电路可以检测到离子,然而距离放电还很远。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥作者
8个月19天前
22楼
引用巨大橘子发表于21楼的内容
实际有一种土办法检测α粒子,是类似的高压击穿原理,就比如弄个电极间距1mm,DC1800V,对Am-...

有一种辐射探测器称为空气电离室,也能探测到相当微弱的射线,包括x射线。它的特点是量程可以近乎无限大,能够直接测10Gy/min的强辐射,但在测量过于微弱的射线(例如本底辐射)时,零飘大于信号,就很不方便了。

这个实验只是为了说明,让空气击穿是不容易的,不是随便什么激光射线都能让空气“击穿”。

但让空气电离却是容易的。只要检测方法足够灵敏(例如fA级别的检流计,如网友DIY的那些),连本底辐射都能检测出来。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

%7B%22isDisplay%22%3Atrue%7D
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
等待中...
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
处理中..
处理失败
插入表情
我的表情
共享表情
Emoji
上传
注意事项
最大尺寸100px,超过会被压缩。为保证效果,建议上传前自行处理。
建议上传自己DIY的表情,严禁上传侵权内容。
点击重试等待上传{{s.progress}}%处理中...已上传,正在处理中
空空如也~
处理中...
处理失败
加载中...
草稿箱
加载中...
此处只插入正文,如果要使用草稿中的其余内容,请点击继续创作。
{{fromNow(d.toc)}}
{{getDraftInfo(d)}}
标题:{{d.t}}
内容:{{d.c}}
继续创作
删除插入插入
{{forum.displayName}}
{{forum.countThreads}}
篇文章,
{{forum.countPosts}}
条回复
{{forum.description || "暂无简介"}}
ID: {{user.uid}}
学术分隐藏
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
分享回复:{{shareId}}
加载中...
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
加入关注取消关注
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
建议修改
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也