製作中のレーザー励起スパークギャップ装置

レーザーユニットを購入してから随分と時間が経過してしまっているが、少しずつ製作は進んでいる。約半年かけて作ってきた様子をまとめてアップしてみる。

これは、３月頃に作成したスライド台（左側）とレーザーユニット取付金具（右側）。

そして、レーザーユニットと取付金具。

５月頃、仮組みした様子。

これが今の状態。内部の電極を取付中。

ギャップを０〜３センチで調整できるようになっている。この部分に多くの時間が取られてしまった感じ。

もう少しで完成。

物が完成したら、ちゃんとレーザーでスパークギャップがONするかどうかを確かめてみる予定なので、本当に使えるようになるのはずっと先かな。

青紫光レーザーモジュールを入手した

UV硬化３Dプリンター用のレーザーモジュール。波長は405nm、出力は800mW。これを使って実験する予定。
外部からのTTL信号（〜20kHz）でレーザー光のOn/Offができるようなので都合が良い。

合わせて、ゴーグルも購入。

グリーンレーザースパークギャップの実験

なんとなく予想はしていたけれど、このレーザーは出力が1mW以下のため、スパークをコントロールすることは出来なかった。

次は、もう少し出力の大きいレーザーで実験する予定。

レーザー励起スパークギャップ

レーザー光を使ったスパークギャップの製造途中。
主要パーツはほぼ出来上がった。
来週あたりに少し実験ができれば。。。

筒型フランクリンモーター（改）

以前製作した筒型フランクリンモーターの電極部分を変えてみた。
両極のアルミ板は効果があるのかどうかを確認するためだ。

アルミ板は無しにして、電極を細長くて先が細くなった形状のアルミ箔に変更した。

手で起動しなくても回転し始める。回転の加速度も最高速度も前とそれほど変わらなかった。手で回してやる必要がない分、こちらの方が良いかもしれない。

しかし、もっと力強く回ってくれないと、実用性がない。

スパークギャップ＋レーザー光パルス

スパークギャップは、電圧が高くなった時に放電するが、それだと放電のタイミングが不定期になるので少し凝った装置を作ろうとすると厄介なことになる。

プラズマスイッチと呼ばれるものがある。文字通りプラズマを扱う装置のON/OFFに使われるもので、多種多様なものが考案されている。その中にレーザー光パルスをトリガーとしてスパークギャップの放電を行わせるタイプのスイッチがある。

今、これを自作できないかと検討している。

フランクリンモーターをいくつか作ってみたが、どうしても起動が遅いとかトルクが低いとかそういった要素がモーターとしての実用性を失わせている。どうすればいいかを考えていて、電極の正・負を切り替える必要があるだとか思いつきはするけれど、なかなか良い切り替え装置がないなぁーと考えが行き詰まる。

そんなところからレーザー光でスパークギャップを点火させることはできないかと調べてみたら、プラズマスイッチを発見した次第だ。

しかし、文献に登場するものの、安価に入手できるような品物でもなさそうだったので、自作してみるかと、安易に考えてみた、というのが経緯。

以前、ステンレスの半球でスパークギャップを作ったが、片側の半球の中からレーザー光が出て、もう片方の半球に届けば良さそうだ。

まずは、秋月電子で購入したレーザーモジュールでテストをしてみることにする。

筒型フランクリンモーター

今度は筒型のフランクリンモーターを作った。

直径80ミリのアクリルパイプを長さ100ミリにカットしたものを使った。
パイプ表面にはアルミ箔でセクターを上下２段に作成した。
パイプの上部で支持するようにして、ベアリングで軸に固定した。

通常のフランクリンモーターのような電極針にはせず、幅10ミリの短冊に切ったアルミ箔を巻いたものにして、パイプのセクターに接触するようにしてみた。それと、両極には80ミリx100ミリのアルミ板を立てて、ちょうど板がパイプを挟み込むような形にした。

アルミ板で挟み込んだのは、アルミ板とセクターの間に働く静電力を利用して回転力を増やすことができないかとの目論見だ。（しかし、この後アルミ板無しで実験を行ったが、効果は感じられなかった。）

通常のフランクリンモーターに使う電極針のような回転方向を決定するものがないので、初めは手で回す必要がある。ほんの少し動き出せば、どんどん速度が上がっていく。大きな回転体になると回りにくくなるのだが、その点はアルミ板で挟み込んだ効果は多少あるように思う。大きな回転体であり、しかもベアリングを使っているので回りにくいと思ったが、割合うまく回ってくれている。

渦巻き状の蝶々の口が伸びたり縮んだりするように、電極がセクターにくっついたり離れたりすることを考えていたのだが、思ったようには動いていない。しかし、接触しなくても電極としての機能は果たしている様子。接触させることにこだわる必要はなかったみたいだ。
つまり、普通の電極針でも同じように動くと思われる。

周りを暗くすると、セクターと電極との間で小さなスパークが頻繁に起きているのが確認できた。

両極のアルミ板がパイプに近づきすぎると、回転せずに止まってしまうこともあった。回転方向と反対向きにも電荷が流れてしまうのだろうか。あるいは、電極板同士がコンデンサーのような働きをしてしまって電荷の移動が失われるのだろうか。接触させているので摩擦がブレーキになったのかもしれない。

電荷の動きは流体のようでもあり、電極などの物体を包み込むオーラのような感じでもあり、不思議な動きをするものだなと思う。