impuls van foton meten

[Xilvo]

even wat gerekend.

Dit gaat zo niet werken.

1. Als de folie aluminium is, dan wordt de dikte 1 μm wil je aan een totale massa van 0,1 gram komen.
Dat is bijzonder lastig te hanteren en al helemaal niet op te spannen - als het al verkrijgbaar is.

Zonder strak opspannen lijkt me die onderlinge afstand van 0,1 mm zonder de andere plaat te raken al niet haalbaar.
De aantrekkend kracht tussen de platen, ½Q.E, is al 1,8 mN, 100 maal zo groot als die door de straling.
Maar opspannen beperkt de beweeglijkheid dan weer.

2. De afgelegde weg is niet 8 μm maar 0,08 μm.

Verder gebruik je nu de maximale waarde voor de kracht, 16 μN, die ik eerder hanteerde, waarbij ik van de meest gunstige situatie uitging, geen absorptie, totale reflectie, al het licht dat de flitser produceert valt op het oppervlak , juist om aan te tonen dat het effect zelfs dan nog te zwak was om een hoorbaar effect te krijgen.
Bij een experiment als dit zal je met minder optimale omstandigheden moeten rekenen als je zeker wilt zijn dat je het effect wel kunt aantonen. Zo zal zeker een deel van het licht buiten de plaat vallen.

[HansH]

Dit gaat zo niet werken.

Mijn voorstel: probeer te denken in oplossingen en kansen ipv problemen en aan de kant zetten van voorstellen.
neem een voorbeeld aan Michel Uphoff (Bericht do 22 okt 2020, 01:21) zo kom je samen verder.

[HansH]

(Bericht do 22 okt 2020, 01:21) zo kom je samen verder.

ik heb een voorstel, Michel gebruikt dat als trigger om zelf verder te denken. Het resultaat gebruik ik weer als trigger om weer verder te komen in die richting. etc.

[Xilvo]

Het lijkt me prachtig als je met een werkbaar voorstel kunt komen om op eenvoudige manier stralingsdruk te meten.
Als je dat lukt ben ik de eerste om je te feliciteren.

Maar dat gaat niet lukken als je weigert op reële problemen in te gaan.
Ik zie technische problemen en een rekenfout in jouw voorstel. Vat dat niet persoonlijk op.
Gebruik het om verder te komen.

[HansH]

Geen probleem om op reele problemen in te gaan. Gaat in dit geval meer om de manier van reviewen. Daar sloeg mijn opmerking op 'probeer te denken in oplossingen en kansen ipv problemen'
20 x 20 cm standaard alufolie weegt 1.4 gram (net gemeten) en dat kan best nog veel dunner als je wilt, maar de vraag is of dat hoeft. Verder denk ik handig als je correcties aanbrengt om dan de berekening er bij te geven. zomaar getallen geven kun je niets mee. ik heb eea in Mathcad berekent juist om rekenfouten te voorkomen. dus hoe kom je aan 0.08u ipv 0.8u ?
en als je een probleem ziet met aantrekking kun je ook alvast nadenken over een oplossing. Dat bedoel ik met samen verder komen. daarom posten we het hier ook, anders kan ik het wel offline uitzoeken.

[HansH]

Ik zat nog met de vraag of de afname van stroom of spanning nog verschil maakt, immers met stroom neem je vermogen af en die moet geleverd worden door de lichtdruk. en hoe zit dat met siognaal sensen in het spanningsdomein. daarop voortborduren en oplossingsgericht denken komen we veel sneller tot resultaat lijkt mij.

[Xilvo]

dus hoe kom je aan 0.08u ipv 0.8u ?

versnelling door lichtdruk: a=F/m=16u/0.1g=0.16 m/s2 in vacuum
afgelegde weg in 1ms flitsduur= s=1/2at^2=8um.

s=½* 0,16 * 1E-6 = 8E-8 m.

[OOOVincentOOO]

Daar komen vast nog wat tegenwerkende factoren bij (elektrische kracht op condensatorplaat bij 8um uitwijking en bias spanning) maar dan houd je nog iets meetbaars over lijkt mij.

@HansH,

Het is erg leerzaam wat je aan het doen bent. Maar denk je nu echt realistisch dat een capacitiet methode gaat werken? Als dat echt zou werken zou men die gebruiken in stralingsdruk meter voor bijvoorbeeld sterke lasers in plaats van loadcellen (daar had ik enkele voorbeelden van gestuurd).

Een meetmethode moet men proberen zo simpel mogelijk te houden. Zodat allerlei rand effecten: temperatuur, zwaartekracht, elektromagnetische krachten minimale invloed hebben.

Voorbeeld kracht tussen electrodes (bron Force Plates):

$$F=\varepsilon_0AU^2/2d^2$$

Met: A=0.04 m2, d=0.1 mm, U=10 V, ε0=8.854E-12 F/m

Dan kom ik op een kracht van: F=1.77 mN. Ik vind het ook totaal onrealistisch twee electroden van die oppervlakte op spannen op een afstand van 0.1 mm zonder kortsluiting! Heb je enig idee hoe moeilijk dat is heb je daar zelf een gevoel bij uit ervaring?

Je standvastige gedrevenheid om aan te tonen dat je lichtdruk op een DIY methode kan meten vind ik onrealistisch. Gezien de talloze berekening wat zijn gedaan om men een intuïtie voor de getallen te laten geven. Interessant dat je elke mogelijk aangrijpt om aan te tonen dat het mogelijk is!

De meest hoopgevende DIY methode is de Nichols Radiometer (met potentieel negatief werkende thermische effecten). Ik denk dat @Michel Uphoff veel meer ervaring heeft: WF: Nichols radiometer.

===========================================
Over de originele vraag van de opening post wil blijven bij het antwoord van mijn post:

"Men dan de straling druk meten van krachtige lasers met behulp van een spiegel en een loadcel. Voorbeeld: 500 W laser heeft kracht: ~2 μN dat is ~0.2 μg.

Voor de openingsposter wil ik dit artikel nog aanraden: Wiley Online

Ik heb een redelijke intuïtie met loadcellen daar wij op het werk dosering systemen hebben welke 0.45 mg per 250 ms doseren (pufje poeder ~0.3 mm³). En dat is zeer moeilijk meetbaar!

[Xilvo]

20 x 20 cm standaard alufolie weegt 1.4 gram (net gemeten) en dat kan best nog veel dunner als je wilt, maar de vraag is of dat hoeft.

Hoe dikker, hoe kleiner de versnelling wordt die je berekent, en hoe kleiner het signaal.

en als je een probleem ziet met aantrekking kun je ook alvast nadenken over een oplossing. Dat bedoel ik met samen verder komen. daarom posten we het hier ook, anders kan ik het wel offline uitzoeken.

Die aantrekkingskracht is richting de andere, vaste, plaat. Het folie staat dus al onder mechanische spanning.
De straling zal het folie ook richting die plaat willen duwen (anders zou de andere plaat doorzichtig moeten zijn) maar het folie kan niet vrij bewegen. Het kan alleen bewegen door dat al strak gespannen folie verder op te rekken. Die versnelling zal dan ook op z'n minst vele malen kleiner zijn dan wat je berekent.

Als ik een idee voor oplossing had, had ik die wel gegeven. Maar ik vrees dat het zo echt niet kan werken.
Als ik ongelijk heb, mooi, dan is het een leuk experiment.
Heb ik gelijk, dan bespaar ik je de moeite de zaak te bouwen.

[Gast]

Hmm .. een spiegel die is uitgerust met akoestische sensoren en hittebescherming om interferentie en achtergrondgeluid te verminderen moet kunnen werken. En dan door te 'luisteren' naar de elastische golven die er doorheen gaan. .. zie hier:

https://www.sciencealert.com/photon-mom ... nteraction

Of eventueel hier:

https://www.nature.com/articles/s41467-018-05706-3

Het lijkt mij dan ook onmogelijk om een goedkoop systeem te bedenken. Natuurlijk komt er een benadering bij een krachtige laser geschoten op een materiaal uit. Maar dat is nou niet echt nauwkeurig lijkt mij en om dan te berekenen wat het impuls van een enkele foton ervan was? .. Wel leuk om te doen, sowieso om een krachtige laser te bouwen .

[OOOVincentOOO]

Hallo HansH,

Hier is een voorbeeld van iets wat lijkt op jouw concept in MEMS:

https://patentswarm.com/patents/US7495199B2

[Xilvo]

Oh, ik zie nog een probleem.
Als een deel van het licht geabsorbeerd wordt door het folie (en totale reflectie is nu eenmaal onhaalbaar), dan zal het folie opwarmen en dus uitzetten.
Door de elektrostatische kracht wordt het folie al naar de andere plaat getrokken en als het wat uitzet kan het verder naar die plaat toe bewegen. Precies dezelfde richting als de straling het folie heen zal trachten duwen.
Als je dan een signaal krijgt, hoe weet je welk deel door stralingsdruk, welk deel door opwarming veroorzaakt wordt.

Nogmaals, niet negatief bedoeld, maar je kunt alleen een goed experiment opzetten als je weet wat er allemaal mis kan gaan.

[HansH]

ok er komen nu ineens veel inputs binnen. Dat is prima want dat geeft aan dat mensen gemotiveerd meedenken.
hier mijn input:

bericht do 22 okt 2020, 11:13
s=½* 0,16 * 1E-6 = 8E-8 m.
a=F/m
antW:volgens mij vergeet je m mee te nemen.je gebruikt alleen F

Maar denk je nu echt realistisch dat een capacitiet methode gaat werken? Als dat echt zou werken zou men die gebruiken in stralingsdruk meter voor bijvoorbeeld sterke lasers in plaats van loadcellen
antw: Ervan uitgaande dat dingen die je bedenkt niet zullen werken omdat ze anders allang door iemand anders waren bedacht blijkt in de praktijk toch anders te liggen. ons bedrijf en elk ander high tech bedrijf vraagt per jaar honderden patenten aan. Daar worden nieuwe bedenksels geclaimed waarvan men vaak denkt zo simpel, dat had ik ook kunnen bedenken waarom bestaat dat nog niet. Hlaas is dat dan achteraf. (en zo heb ik er velen op mijn naam gelukkig vooraf bedacht omdat je daarvoor de juiste mindset moet hebben door niet te denken dat het toch niet werkt)

Ik vind het ook totaal onrealistisch twee electroden van die oppervlakte op spannen op een afstand van 0.1 mm zonder kortsluiting! Heb je enig idee hoe moeilijk dat is heb je daar zelf een gevoel bij uit ervaring?
antw: wat dacht je van een plaatje of folie isolerend plastic ertussen?

Interessant dat je elke mogelijk aangrijpt om aan te tonen dat het mogelijk is!
antw: dat heet doorzettingsvemogen.

Men dan de straling druk meten van krachtige lasers met behulp van een spiegel en een loadcel. Voorbeeld: 500 W laser heeft kracht: ~2 μN dat is ~0.2 μg.

antw: vergeet nie dat een krachtige laser ook vaak zijn energie gewoon haalt uit een flitsbuis.

Hoe dikker, hoe kleiner de versnelling wordt die je berekent, en hoe kleiner het signaal.
antw: klopt, maar ik had nog marge over.

Die aantrekkingskracht is richting de andere, vaste, plaat. Het folie staat dus al onder mechanische spanning.
De straling zal het folie ook richting die plaat willen duwen (anders zou de andere plaat doorzichtig moeten zijn) maar het folie kan niet vrij bewegen. Het kan alleen bewegen door dat al strak gespannen folie verder op te rekken. Die versnelling zal dan ook op z'n minst vele malen kleiner zijn dan wat je berekent.

antW;klopt, echter die mechanische spanning is een implementatieprobleem en geen fundamenteel probleem, dus je kunt het mogelijk oplossen als je iets slims weet te bedenken wat niet werkt als een veer, maar als constante kracht. Maar zonder eerst de mechanische spanning uit te rekenen en het effect door te rekenen ga je misschien een probleem oplossen at er nog niet is.

Maar ik vrees dat het zo echt niet kan werken.
antw: volgens mij heb je dat nog niet aangetoond, hooguit op voorgevoelens gebaseerd zoals spanning op een vel, folie wat dikker is dan je zou wensen etc. vraag is ook of je het kwantitatief of kwalitatief wilt meten. Ik zou beginnen met het 2e, dat is op zich al leuk, dan kun je altijd nog naar het eerste.

concept in MEMS:
antw: MEMS is inderdaad een mooie manier om op microschaal te meten. Maar weet niet of dat voordeel oplevert in dit geval.


Als een deel van het licht geabsorbeerd wordt door het folie (en totale reflectie is nu eenmaal onhaalbaar), dan zal het folie opwarmen en dus uitzetten.
Door de elektrostatische kracht wordt het folie al naar de andere plaat getrokken en als het wat uitzet kan het verder naar die plaat toe bewegen. Precies dezelfde richting als de straling het folie heen zal trachten duwen.
Als je dan een signaal krijgt, hoe weet je welk deel door stralingsdruk, welk deel door opwarming veroorzaakt wordt.

antw: door te beginnen met het afschatten van de ordegroote van beide effecten en dan te kijken of er 1 dominant is. evt ongewenste effect berekenen en er dan voor corrigeren.

[Xilvo]

bericht do 22 okt 2020, 11:13
s=½* 0,16 * 1E-6 = 8E-8 m.
a=F/m
antW:volgens mij vergeet je m mee te nemen.je gebruikt alleen F

Leg je eigen berekening er nog een naast. Ik gebruik geen F, ik gebruik de door jou berekende versnelling, 0,16 m/s², en daar is de massa al in verwerkt.
Over zo'n sommetje zou geen discussie nodig moeten zijn. Jouw berekende weg s is 100 maal te groot.

Hoe dikker, hoe kleiner de versnelling wordt die je berekent, en hoe kleiner het signaal.
antw: klopt, maar ik had nog marge over.

Daar gaat al een factor 100 vanaf door de rekenfout. Folie van 1 micrometer (al 14 keer zo dun als het folie wat je gewogen hebt) is nog steeds 10 maal zo zwaar als waarmee je rekende. Dat is al een factor 1000, samen.
Dan nog het niet vrij kunnen bewegen van het folie, verlies van licht dat buiten het folie valt, verstoring door thermische effecten, en de marge verdwijnt als sneeuw voor de zon.

Die aantrekkingskracht is richting de andere, vaste, plaat. Het folie staat dus al onder mechanische spanning.
De straling zal het folie ook richting die plaat willen duwen (anders zou de andere plaat doorzichtig moeten zijn) maar het folie kan niet vrij bewegen. Het kan alleen bewegen door dat al strak gespannen folie verder op te rekken. Die versnelling zal dan ook op z'n minst vele malen kleiner zijn dan wat je berekent.

antW;klopt, echter die mechanische spanning is een implementatieprobleem en geen fundamenteel probleem, dus je kunt het mogelijk oplossen als je iets slims weet te bedenken wat niet werkt als een veer, maar als constante kracht. Maar zonder eerst de mechanische spanning uit te rekenen en het effect door te rekenen ga je misschien een probleem oplossen at er nog niet is.

Ik begrijp niet wat je bedoelt met een constante kracht. De elektrostatische kracht door de andere plaat is een gegeven waar je niet omheen kunt. Dat is een constante kracht.
Vanzelfsprekend moet je de zaak eerst doorrekenen om te voorkomen dat je iets voor niets gaat bouwen. Maar dat het folie niet vrij hangt en dus niet kan versnellen zoals je oorspronkelijk aannam is buiten twijfel.

Als een deel van het licht geabsorbeerd wordt door het folie (en totale reflectie is nu eenmaal onhaalbaar), dan zal het folie opwarmen en dus uitzetten.
Door de elektrostatische kracht wordt het folie al naar de andere plaat getrokken en als het wat uitzet kan het verder naar die plaat toe bewegen. Precies dezelfde richting als de straling het folie heen zal trachten duwen.
Als je dan een signaal krijgt, hoe weet je welk deel door stralingsdruk, welk deel door opwarming veroorzaakt wordt.

antw: door te beginnen met het afschatten van de ordegroote van beide effecten en dan te kijken of er 1 dominant is. evt ongewenste effect berekenen en er dan voor corrigeren.

Uiteraard, ik wijs je alleen op een mogelijke "bijwerking" en heb het zelf ook nog niet doorgerekend.
Maar als dit effect bijvoorbeeld een factor 10 of meer groter is dan dat door stralingsdruk (en dat zou me helemaal niet verbazen) dan zal een berekening waarschijnlijk niet nauwkeurig genoeg meer zijn om het effect betrouwbaar van het signaal af te kunnen trekken om zo het signaal door stralingsdruk over te houden.

Maar ik vrees dat het zo echt niet kan werken.
antw: volgens mij heb je dat nog niet aangetoond, hooguit op voorgevoelens gebaseerd zoals spanning op een vel, folie wat dikker is dan je zou wensen etc. vraag is ook of je het kwantitatief of kwalitatief wilt meten. Ik zou beginnen met het 2e, dat is op zich al leuk, dan kun je altijd nog naar het eerste.

Je zult me op m'n woord moeten vertrouwen als ik zeg dat ik daarvoor vrees
Maar als ik jou was zou ik eerst heel aannemelijk maken (voor jezelf!) dat het wel kan werken om te voorkomen dat je tijd en energie steekt in iets dat mogelijk bij voorbaat kansloos is.

Ben je trouwens van plan zelf te gaan bouwen als je denkt dat het haalbaar is?

[OOOVincentOOO]

@HansH,

Succes met je project. Als eerste in dit topic ben ik met berekeningen gekomen. Ook ben ik met velen voorbeelden gekomen met als doel intuïtie te creëren. Cijfers en feiten boven woorden. Jij gebruikte bij je eerste posts alleen maar woorden.

------------------------------
Ik begin maar met nog een rekenvoorbeeld. Voorbeeld van jouw flitser (stel deze is continue aan!).

P=2500W
F=8.33E-6 N
A=2*3 cm=0.0006 m2

Stralingsdruk:
If=0.014 N/m2

Stel voor een kracht van 10 N (1 kg). Omdezelfde druk te krijgen heb je een oppervlakte van 720 m2 nodig (ca. 27x27 meter). Dus de massa wat je erop legt is slechts 1 kg.

Stel je sheet materiaal is van ijzer (7850 kg/m3) 1 mm dik 720 m2 is 5652 kg. Nu wil men de deflectie meten van het ijzersheet met 1 kg erop. Dit komt overeen met een laagje water van: 1.4 μm dik over het hele oppervlakte (op 1mm sheetstaal).

Wat doet dit ijzer in: wind, trillingen (door vrachtwagen), temperatuur, zwaartekracht, verdampen monolaagje water etc. etc.
Over de praktische uitvoerbaarheid gezwegen.
------------------------------
Heb je wel eens met bladgoud gewerkt? Tot diktes van van zelfst 0,0001 mm. Dat geeft je een gevoel hoe dun de folie moet zijn en hoe makkelijk deze scheuren. Maar kan krijg je ook problemen dat de folie zich elektrostatisch oplaadt.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Bladgoud
------------------------------

Zelf ben ik niet vies buiten de box te denken. Ik heb jouw hele scala’s aan methoden gegevens hoe men in de praktijk met stralingsdruk omgaat. Dat is ook een manier out the box te denken.

Je standvastigheid is een plus maar ook negatief punt. Als je gefocusseerd blijft op een enkele denkwijze methode kom je ook niet verder. Dan kan je in de valkuil komen de wereld is tegen mij. En denkt men eigenlijk niet out the box.

Vroeger op mijn werk ben ik geregeld wast gelopen omdat ik dacht buiten de box te denken net zoals jij. Waar ik feitelijk niet genoeg kennis had bleef ik met de voeten stampen op de vloer dat mijn methode uitgewerkt diende te worden. Mijn gedrag toen was vergelijkbaar aan iemand die zegt dat de algemene relativiteit theorie niet klopt. Waar het eigenlijke feit was dat ik die helemaal niet snap (voorbeeld).

Soms als ik creatief out the box bezig ben met wiskunde bijvoorbeeld heb ik helemaal geen doel. Ik laat de feiten spreken en trek uiteindelijk een conclusie. Zo zie ik jouw exercitie. Dat betekent niet dat ik altijd deze werkwijze hanteer ik kan ook doelgericht werken!

Ben je trouwens van plan zelf te gaan bouwen als je denkt dat het haalbaar is?

Daar ben ik ook benieuwd naar, hoeveel ervaring heb je met het testen en bouwen van fysische opstellingen? Als je een lab hebt. Gewoon doen en proberen daar leer je veel van.