Fluorescencinis kristalų ekrano stovas: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Kai baigiau universitetą, dirbau su tiesioginės tamsiosios medžiagos aptikimo eksperimentu, vadinamu CRESST. Šiame eksperimente naudojami dalelių detektoriai, pagrįsti mirksinčiais kalcio volframato (CaWO4) kristalais. Aš turiu sugedusį kristalą ir visada norėjau pastatyti stendą, kuris sužadintų kristalo fluorescenciją.

Suprantu, kad žmonės tikriausiai nekopijuos šios tikslios konstrukcijos, nes kalcio volframo kristalai nėra parduodami, o mano naudojami UVC šviesos diodai yra gana brangūs. Tačiau tai gali jums padėti, jei planuojate pastatyti kitų fluorescencinių mineralų, tokių kaip gintaras ar fluoritas, stendą.

1 žingsnis: Surinkite medžiagas

• fluorescencinis CaWO4 kristalas
• maža projekto dėžutė (pvz., conrad.de)
• 278 nm UVC šviesos diodas (pvz., „Crystal IS“)
• LED dešinysis skydas (metalo šerdies PCB) (pvz., Lumitronix)
• termo padas (pvz., Lumitronix)
• radiatorius (pvz., Lumitronix)
• patobulintas modulis (pvz., ebay.de)
• LED stiprintuvo tvarkyklė (pvz., Ebay.de)
• LiPo baterija (pvz., Ebay.de)
• slankiklis
• 0,82 omų 1206 SMD rezistorius

Fluorescencija kalcio volframate gali būti sužadinama esant bangos ilgiui <280 nm. Tai yra gana toli UV spinduliuose, o šviesos diodai tokiu bangos ilgiu paprastai yra gana brangūs (~ 150 USD/vnt.). Laimei, aš nemokamai gavau kai kuriuos 278 nm SMD šviesos diodus, nes jie liko iš įmonės, kurioje dirbu, inžinerinių pavyzdžių. Šio tipo šviesos diodai dažniausiai naudojami dezinfekcijai.

ĮSPĖJIMAS: UV spinduliai gali pakenkti akims ir odai. Įsitikinkite, kad turite tinkamą apsaugą, pvz. UV akiniai

Pagal specifikacijas, šviesos diodų optinė išėjimo galia yra ~ 25 mW, veikimo srovė - 300 mA, o aukšta priekinė įtampa - ~ 12 V. Kadangi tai reiškia, kad šviesos diodai išsklaido apie 3 W šilumos, juos reikia sumontuoti tinkama šilumos kriauklė. Todėl aš nusipirkau metalo šerdies PCB (dešinįjį bortą) su tinkamu pėdsaku, šiluminę pagalvę ir mažą radiatorių. Kadangi šviesos diodai gali būti lengvai pažeisti per didelės srovės, jie turėtų būti valdomi naudojant nuolatinės srovės tvarkyklę. Gavau labai pigią nuolatinės srovės stiprinimo tvarkyklės plokštę, pagrįstą XL6003 IC, kuri taip pat padidina išėjimo įtampą. Pagal duomenų lapą išėjimo įtampa neturėtų būti didesnė nei 2x įvesties įtampa. Tačiau kadangi norėjau maitinti viską iš 3,7 V LiPo baterijos, prieš LED tvarkyklę pridėjau dar vieną pakopinį keitiklį, kuris padidina akumuliatoriaus įtampą iki ~ 6 V. Šviesos diodų tvarkyklės išėjimo srovę nustato du SMD rezistoriai, lygiagrečiai prijungti prie plokštės. Remiantis XL6003 duomenų lapu, srovė pateikiama I = 0,22 V/Rs. Pagal numatytuosius nustatymus lygiagrečiai prijungti du 0,68 omų rezistoriai, kurie sudaro ~ 650 mA. Norėdami sumažinti srovę, turėjau pakeisti šiuos rezistorius 0,82 omų rezistoriumi, kuris duos ~ 270 mA.

2 žingsnis: šviesos diodo montavimas

Kitame žingsnyje aš litavau šviesos diodą ant dešiniojo borto. Kaip jau minėta, svarbu gauti PCB, atitinkančią jūsų šviesos diodo pėdsaką. Lituoti ant metalinės šerdies PCB gali būti sunku, nes plokštė gana gerai išsklaido šilumą. Kad būtų lengviau lituoti, rekomenduojama PCB uždėti ant kaitlentės, bet man taip pat pavyko apsieiti. Šviesos diodas turi būti prijungtas prie plokštės termine pasta. Po litavimo pritvirtinau dešinįjį bortą prie radiatoriaus, naudodami termo padėkliuką.

3 žingsnis: prijunkite elektroniką

Visus elektroninius komponentus priklijavau prie korpuso apatinės plokštės. Atkreipkite dėmesį, kad radiatorius gana įkaista, todėl naudinga naudoti klijus, kurie gali atlaikyti aukštą temperatūrą. Baterija prijungiama prie padidinimo modulio, kuris padidina įtampą iki maždaug 6 V. Tada išvestis prijungiama prie šviesos diodų stiprintuvo, kuris yra prijungtas prie šviesos diodo. Po akumuliatoriaus buvo pridėtas slankiojantis jungiklis, tačiau galbūt norėsite lituoti tik tada, kai kitame žingsnyje sumontuosite slankiklį.

4 žingsnis: pakeiskite gaubtą

Naudodamas savo „dremel“įrankį, padariau tam tikrą užrakto modifikaciją. Į viršų buvo įdėta plyšio formos skylė, kad LED lemputė galėtų išeiti. Be to, aš įdėjau keletą angų į šoną vėdinimui. Dar viena skylė buvo padaryta slankiojančiam jungikliui, kuris buvo pritvirtintas karštais klijais. Nesu labai patenkintas korpuso išvaizda, nes skylės atrodo gana šiurkščiai. Laimei, dauguma jų nėra matomi. Kitą kartą tikriausiai padarysiu pasirinktinę dėžutę, naudodamas lazerinį pjaustytuvą.

5 žingsnis: baigta

Uždarius aptvarą, projektas buvo baigtas. Kristalą galima uždėti ant plyšio viršuje ir jį sužadina šviesos diodas iš apačios. Fluorescencinė spinduliuotė yra gana ryški. Atkreipkite dėmesį, kad visa šviesa tikrai sklinda iš kristalo, nes UVC šviesa yra nematoma.

Konstrukciją tikrai galima pagerinti keliais būdais. Visų pirma, šviesos diodo šilumos valdymas nėra puikus, o radiatorius gana įkaista. Taip yra todėl, kad ventiliacija yra labai maža, nes radiatorius buvo sumontuotas gaubto viduje. Iki šiol nedrįsau paleisti šviesos diodo ilgiau nei kelias minutes. Antra, kitą kartą norėčiau padaryti gražesnį gaubtą, naudojant specialią lazeriu supjaustytą dėžutę, pagamintą iš juodo akrilo. Be to, galima pridėti „LiPo“įkroviklio modulį su „microUSB“kištuku, kad jums nereikėtų atidaryti dėžutės įkrovimui.