Fluorescerende krystallskjermstativ: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Tilbake da jeg ble uteksaminert fra universitetet, jobbet jeg på et eksperiment for direkte gjenkjenning av mørkt materie kalt CRESST. Dette eksperimentet bruker partikkeldetektorer basert på scintillerende kalsiumtungstat (CaWO4) krystaller. Jeg har fortsatt en ødelagt krystall som suvenir og har alltid ønsket å bygge et displaystativ som gleder krystallets fluorescens.

Jeg innser at folk sannsynligvis ikke vil kopiere denne eksakte konstruksjonen siden kalsiumtungstatskrystaller ikke er kommersielt tilgjengelige, og at UVC -lysdiodene jeg brukte er ganske dyre. Det kan imidlertid hjelpe deg hvis du planlegger å bygge et displaystativ for andre fluorescerende mineraler som rav eller fluoritt.

Trinn 1: Samle materialer

• fluorescerende CaWO4 -krystall
• liten prosjektboks (f.eks. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (f.eks. Crystal IS)
• LED styrbord (PCB av metallkjerne) (f.eks. Lumitronix)
• termisk pute (f.eks. Lumitronix)
• kjøleribbe (f.eks. Lumitronix)
• trinn opp modul (f.eks. ebay.de)
• LED -boost -driver (f.eks. Ebay.de)
• LiPo -batteri (f.eks. Ebay.de)
• skyvebryter
• 0,82 Ohm 1206 SMD -motstand

Fluorescens i kalsiumtungstat kan eksiteres ved bølgelengder <280 nm. Dette er ganske langt i UV -en, og lysdioder ved denne bølgelengden er vanligvis ganske dyre (~ 150 $/stk). Heldigvis fikk jeg noen 278 nm SMD -lysdioder gratis da de var igjen av ingeniørprøver fra selskapet jeg jobber i. Denne typen lysdioder brukes vanligvis til desinfeksjon.

ADVARSEL: UV -lys kan forårsake skade på øyne og hud. Sørg for å ha riktig beskyttelse, f.eks. UV -briller

I henhold til spesifikasjonsarket har lysdiodene en optisk utgangseffekt på ~ 25 mW, en driftsstrøm på 300 mA og en høy fremspenning på ~ 12 V. Siden dette betyr at lysdiodene forsvinner omtrent 3 W varme de må monteres på en skikkelig kjøleribbe. Derfor kjøpte jeg en metallkjerne -PCB (styrbord) med riktig fotavtrykk, en termisk pute og en liten kjøleribbe. Siden lysdioder lett kan bli skadet av for høye strømmer, bør de drives med en konstant strømdriver. Jeg fikk et veldig billig driver for konstant strømforsterkning basert på XL6003 IC som også øker utgangsspenningen. I henhold til databladet skal utgangsspenningen ikke være høyere enn 2x inngangsspenningen. Siden jeg ønsket å drive alt fra et 3,7 V LiPo -batteri, la jeg imidlertid til en ny oppgraderingskonverter som øker batterispenningen til ~ 6 V før LED -driveren. Utgangsstrømmen til LED -driveren settes av to SMD -motstander koblet parallelt på kortet. I henhold til XL6003 -databladet er strømmen gitt av I = 0,22 V/Rs. Som standard er det to 0,68 Ohm motstander koblet parallelt som utgjør ~ 650 mA. For å senke strømmen måtte jeg erstatte disse motstandene med en 0,82 Ohm motstand som vil gi ~ 270 mA.

Trinn 2: Montering av LED

I neste trinn loddet jeg LED -en på styrbord. Som allerede nevnt er det viktig å skaffe et PCB med matchende fotavtrykk på LED -en. Lodding på en metallkjernekrets kan være vanskelig ettersom brettet sprer varmen ganske godt. For å gjøre lodding enklere anbefales det å sette kretskortet på en kokeplate, men jeg klarte også å klare meg uten. Lysdioden skal kobles til brettet med termisk pasta. Etter lodding festet jeg styrbord til kjøleribben ved hjelp av termoputen.

Trinn 3: Koble til elektronikk

Jeg limte alle elektroniske komponenter til bunnplaten på skapet mitt. Vær oppmerksom på at kjøleribben blir ganske varm, så det er nyttig å bruke et lim som tåler høye temperaturer. Batteriet kobles til trinnmodulen som øker spenningen til ca 6 V. Utgangen kobles deretter til LED -boost -driveren som er koblet til LED -en. En glidebryter ble lagt til etter batteriet, men det kan være lurt å lodde først etter at du har montert glidebryteren i neste trinn.

Trinn 4: Endre vedlegg

Jeg har gjort noen endringer i innkapslingen ved hjelp av mitt dremel -verktøy. Et spalteformet hull ble satt i toppen for at LED-lyset skulle slippe unna. I tillegg legger jeg noen åpninger i siden for ventilasjon. Et annet hull ble laget for glidebryteren som ble festet med varmt lim. Jeg er ikke veldig fornøyd med utseendet på kabinettet, da hullene ser ganske grove ut. Heldigvis er de fleste ikke synlige. Neste gang vil jeg sannsynligvis lage en tilpasset boks ved hjelp av en laserskjærer.

Trinn 5: Ferdig

Etter å ha stengt kabinettet var prosjektet ferdig. Krystallet kan plasseres på spalten øverst og er begeistret av LED -en nedenfra. Fluorescensemisjonen er ganske lys. Vær oppmerksom på at alt lys virkelig kommer fra krystallet ettersom UVC -lyset er usynlig.

Bygget kan absolutt forbedres på noen få måter. Først av alt er termisk styring av LED -en ikke god, og kjøleribben blir ganske varm. Dette er fordi det er svært lite ventilasjon siden kjøleribben ble montert inne i skapet. Så langt våget jeg ikke å kjøre lysdioden lenger enn noen få minutter. For det andre vil jeg lage et bedre kabinett neste gang ved hjelp av en tilpasset laserskåret boks laget av svart akryl. I tillegg kan en LiPo -ladermodul med microUSB -plugg legges til slik at du ikke trenger å åpne boksen for lading.