Fluorescentno kristalno stojalo: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ko sem diplomiral na univerzi, sem delal na poskusu za neposredno odkrivanje temne snovi, imenovanem CRESST. Ta poskus uporablja detektorje delcev na osnovi scintilirajočih kristalov kalcijevega volframa (CaWO4). Še vedno imam za spominek zlomljen kristal in vedno sem si želel zgraditi vitrino, ki vzbuja fluorescenco kristala.

Zavedam se, da ljudje verjetno ne bodo kopirali te natančne zgradbe, ker kristali kalcijevega volframa niso komercialno dostopni in tudi UVC LED, ki sem jih uporabil, so precej drage. Lahko pa vam pomaga, če nameravate zgraditi stojalo za druge fluorescenčne minerale, kot sta jantar ali fluorit.

Korak: Zberite materiale

• fluorescenčni kristal CaWO4
• majhna projektna škatla (npr. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (npr. Crystal IS)
• LED desni bok (PCB s kovinskim jedrom) (npr. Lumitronix)
• termična blazinica (npr. Lumitronix)
• hladilnik (npr. Lumitronix)
• modul za povečanje (npr. ebay.de)
• Gonilnik za povečanje LED (npr. Ebay.de)
• LiPo baterija (npr. Ebay.de)
• drsno stikalo
• 0,82 Ohm 1206 SMD upor

Fluorescenco v kalcijevem volframovem stanju lahko vzbudimo pri valovnih dolžinah <280 nm. To je precej daleč pri UV in LED na tej valovni dolžini so običajno precej drage (~ 150 $/kos). Na srečo sem zastonj dobil približno 278 nm SMD LED, saj so ostali od inženirskih vzorcev podjetja, v katerem delam. Te vrste LED se običajno uporabljajo za razkuževanje.

OPOZORILO: UV -svetloba lahko povzroči poškodbe oči in kože. Poskrbite za ustrezno zaščito, npr. UV očala

Glede na specifikacijo imajo LED diode optično izhodno moč ~ 25 mW, obratovalni tok 300 mA in visoko napetost naprej ~ 12 V. Ker to pomeni, da LED diode odvajajo približno 3 W toplote, jih je treba vgraditi v ustrezen hladilnik. Zato sem kupil PCB s kovinskim jedrom (desni bok) z desnim odtisom, termo blazinico in majhnim hladilnikom. Ker se LED diode zlahka poškodujejo zaradi prevelikih tokov, jih je treba upravljati s pogonom konstantnega toka. Dobil sem zelo poceni gonilniško ploščo za povečanje konstantnega toka, ki temelji na XL6003 IC, ki prav tako poveča izhodno napetost. V skladu s podatkovnim listom izhodna napetost ne sme biti višja od 2x vhodne napetosti. Ker pa sem želel vse napajati iz 3,7 V LiPo baterije, sem pred gonilnikom LED dodal še en stopnjevalni pretvornik, ki napetost baterije poveča na ~ 6 V. Izhodni tok gonilnika LED nastavita dva SMD upora, vzporedno povezana na plošči. Po podatkovnem listu XL6003 je tok podan z I = 0,22 V/Rs. Privzeto sta dva paralelno povezana 0,68 ohmska upora, kar znaša ~ 650 mA. Da bi znižal tok, sem moral te upore zamenjati z uporom 0,82 Ohma, ki bo dal ~ 270 mA.

Korak: Namestitev LED

V naslednjem koraku sem LED spajkal na desni bok. Kot smo že omenili, je pomembno, da dobite tiskano vezje z ustreznim odtisom vaše LED. Spajkanje na PCB s kovinskim jedrom je lahko težavno, saj plošča precej dobro odvaja toploto. Za lažje spajkanje je priporočljivo, da tiskano vezje postavite na vročo ploščo, vendar mi je uspelo tudi brez. LED diodo je treba na ploščo povezati s termalno pasto. Po spajkanju sem desno ploščo s toplotno blazinico pritrdil na hladilnik.

3. korak: Priključite elektroniko

Vse elektronske komponente sem prilepila na spodnjo ploščo ohišja. Upoštevajte, da se hladilnik precej segreje, zato je koristno uporabiti lepilo, ki prenese visoke temperature. Baterija se poveže z modulom za povečanje, ki napetost poveča na približno 6 V. Izhod se nato poveže z gonilnikom za povečanje LED, ki je priključen na LED. Po bateriji je bilo dodano drsno stikalo, vendar ga lahko spajkate šele, ko ste v naslednjem koraku namestili drsno stikalo.

4. korak: Spremenite ohišje

Z orodjem dremel sem vnesel nekaj sprememb. Na vrhu je bila luknja v obliki reže, da je LED luč ušla. Poleg tega sem v stran postavil nekaj odprtin za prezračevanje. Za drsno stikalo je bila narejena še ena luknja, ki je bila pritrjena z vročim lepilom. Z videzom ohišja nisem zelo zadovoljen, saj so luknje videti precej grobe. Na srečo jih večina ni vidna. Naslednjič bom verjetno naredil škatlo po meri z laserskim rezalnikom.

5. korak: Končano

Po zaprtju ograjenega prostora je bil projekt zaključen. Kristal lahko postavite na režo na vrhu in ga od spodaj vzbudi LED. Emisija fluorescence je precej svetla. Upoštevajte, da vsa svetloba resnično prihaja iz kristala, saj je UVC svetloba nevidna.

Zgradbo je vsekakor mogoče izboljšati na nekaj načinov. Najprej toplotno upravljanje LED ni dobro in hladilnik se precej segreje. To je zato, ker je prezračevanje zelo majhno, saj je bil hladilnik vgrajen v ohišje. Doslej si nisem upala zagnati LED dlje kot nekaj minut. Drugič, naslednjič bi rad naredil lepše ohišje z uporabo lasersko izrezane škatle po meri iz črnega akrila. Poleg tega lahko dodate polnilni modul LiPo z vtičem microUSB, tako da vam za polnjenje ne bo treba odpirati škatle.