Retro "Rayotron" natlys (del 1): 16 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Introduktion

I december 1956 annoncerede Atomic Laboratories Rayotron som den "første lavpris elektrostatiske generator og partikelaccelerator" for naturfagslærere og hobbyfolk [1]. Rayotron var en supersized, gummibåndladet Van de Graaff (VdG) generator i stand til at kaste 500, 000 volt gnister fra dets metalterminal. VdG'er er elektro-mekaniske eksempler på blanding af gummisålede sko hen over et tæppe og derefter røre ved en jordforbundet metalgenstand. Selvom det spektakulære lynvisning, der frembringes af dette imponerende maskineri, kan chokere en intetanende person fra deres fødder, var mikroampudladningen ikke en risiko for en sund person ifølge producenten.

Den negativt ladede terminal af Rayotron frastødte negative elektroner ned ad længden af et forseglet glasrør under et hårdt vakuum til et mål placeret ved basen. Kollisionen af denne strømførende partikelstråle med målet gjorde det muligt for brugerne at udføre forskellige fysiske eksperimenter (og også udsatte ubeskyttede personer i nærheden af farlige røntgenbrusere [1]). Til sidst afbrød Atomic Laboratories produktionen på grund af sikkerhedsproblemer.

Jeg designet dette natlys som en hyldest til et glemt stykke uddannelsesteknologi fra midten af århundredet. I modsætning til den originale enhed udsender denne halvskala-model ikke farlig stråling og ødelægger ikke din dag ved at efterlade dig med et spøgelsesagtigt grønt efterglød:>). Rayotrons partikelstråle af modellen er modelleret med et miniaturekoldt katodelys (CCL).

Trin 1: Projektoversigt

I. Grundlæggende betjening

Jeg udskiftede det støjende bælte og den motoriserede rullemekanisme, der blev brugt i den originale enhed, med en stille, negativ iongenerator, der blev markedsført til hjemmebrug. En strømforsyning giver lavspændings DC til ionisatoren; som driver CCL. Lampen blev monteret aksialt i en plastcylinder, der understøttede en afladningskugle. CCL og understøtningsstrukturen blev fastgjort til konsolens øverste panel.

II. Instrumentpanelmontering

Konsolens instrumentpanel var en af de få komponenter, der ændrede sig i udseende under Rayotrons produktionskørsel. Billeder og beskrivelser fra forskellige kilder, der dokumenterer disse ændringer, guidede paneldesign; fotos viser tidlige og senere Rayotron -modeller. Jeg brugte en 50 mikroampmeter fra midten af århundredet til at vise ionisatorudgang samt en vintage betjeningsknap og vippekontakter i kombination med indikatorlamper. Måleren og kontrolknappen blev reddet fra kasseret forbrugerelektronik.

(Sjovt faktum: Et produktsikkerhedsmærke på enhedens base advarede mod røntgenemission under drift. Som en ekstra sikkerhedsforanstaltning foreslog producenten at indeslutte Rayotron i en bunker konstrueret af betonrør for at beskytte operatør og tilskuere mod strålingsforgiftning [2] !)

III. Karton konsol samling

Konsollen blev MacGyvered ved at omformulere pap taget fra en stak med 3-ringbind, der blev købt på et lokalt værftssalg. Instrumentpanelet og plaststøttesøjlen toppet af terminalen blev monteret på konsollen. En tidligere version brugte faux metalbeklædning på panelet til et stænk af farve, hvilket fik projektet til at virke for nutidigt IMHO; så besluttede mig for et retro, lurvet chikt look for at give indtryk af alder.

Fysiske dimensioner er ikke kritiske, så skaler projektet efter behov. Ved afslutningen af denne instruktive vil du have en billig kilde til højspændings DC (HVDC) til enkle, elektrostatiske demoer samt et rad natlys uden problemer med dødelig stråling forgiftning ødelægger din dag (dårligt ordspil, men jeg kunne ikke ikke modstå:>). Brug endelig sund fornuft med ionisatoren. Undgå overraskelser - afbryd strømmen, før du arbejder med HV -ledninger.

Trin 2: Dele og værktøjer

Jeg reducerede byggeomkostningerne ved at genbruge brugte eller kasserede varer, når det var muligt. Nogle komponenter kan improviseres. For eksempel gør en 8 oz sodavand en billig udladningsterminal.

(Sjovt faktum: Midt-århundredes model havde en sfærisk udladningsterminal. En mere ildevarslende terminal, der lignede en stigende svampesky, dukkede op i en opdateret model fra 1960'erne [1, 2].

Påkrævede elektroniske komponenter identificeres i hvert trin. Diverse elementer, der er nødvendige til konstruktion, er: papark fra 3-ringbind; kredsløb; klar & blå tape; tilslutning/ montering af hardware; cyano-acrylat (CA) lim; isoleret projektledning; blyant; klemme klip; vinkelmåler; lineal; sandpapir; saks (eller kommerciel papirskærer); spray maling; og Elmers X-treme School Lim samt forskellige håndværktøjer; en elektrisk boremaskine med diverse bits og en loddeblyant.

Trin 3: Elektronik: Ionizer og strømforsyning (Mod eller køb en)

Jeg fandt en vintage Radio Shack Micronta room ionizer ved et rode -salg til $ 1,50. Ionisatoren manglede den originale strømforsyning, så jeg hackede en DC -kilde fra et bærbart B & W -tv (kan du huske dem?).

Jeg åbnede sagen og byttede den originale 12 VDC @ 1 amp transformer ud med en anden transformer på grund af dens rustne tilstand. Forsigtig: Hvis du gør dette, skal du sørge for, at komponenterne er klassificeret til den nye transformer, eller du vil tilberede ensretterkredsløbet! Jeg monterede den nye transformer og den originale ensretter på et printkort og loddet komponenterne sammen. Jeg lagde denne samling til side for senere instillation, når konsolkonstruktionen var færdig.

Ingen bekymringer, hvis du ikke vil lave en tidskrævende ombygning. En meget bedre løsning er at bruge en kommerciel strømforsyning. Jeg fandt en 12 VDC, 4 amp adapter på et garagesalg, der tilhørte en bærbar computer og brugte den med ionisatoren uden problemer (se trin 14).

Trin 4: Konsolmontering: Layout, klip og tilpas instrumentpanel

Det meste af indsatsen til dette projekt blev brugt på at designe, fremstille og afslutte papkonsollen. Spring de følgende trin over for at spare tid og bare bruge en almindelig skokasse. For de sande DIY -krigere derude: få travlt med at bygge!

Skræl plastdækslet fra bindemidler for at få pap til instrument og andre konsolpaneler. Layoutmåler, betjeningsknap, to kontakter og to signallamper på en papstrimmel med passende længde, bredde og dobbelt tykkelse. Jeg placerede kontakter og lys i et rektangulært arrangement. Skær eller bor huller i passende størrelse for at montere hver komponent. Jeg spredte et tyndt lag lim rundt og inde i hvert hul og slibede derefter med fint papir, hvilket hjalp med at opretholde sidevæggen, når limen hærdes.

En tidlig version af projektet indeholdt en reklamebrochure til Discover Platinum Card for at give panelet en faux metalfinish. Jeg trimmede brochuren og borede/skar derefter monteringshuller. Jeg forlod en kant på cirka 5 mm for at skabe en kontrasteffekt, da panelet blev spraymalet i en lys farve. En urskive blev tilføjet til at dække det meste af logoet. (Til sidst sprøjtede jeg hele instrumentpanelet og kasserede brochuren, fordi det let blev nudlet.) Læg panel og komponenter til side til senere.

(Sjovt faktum: Originale betjeningsvejledninger findes i den permanente samling af National Institutes of Health Museum Library i Bethesda, MD [3].)

Trin 5: Konsolmontering: Tegn, klip, juster og læg m/hjørneseler

Bestem størrelsen på konsollen, givet dimensioner på dit instrumentpanel. Tillad tilstrækkelig plads til montering af strømforsyning og ionisator. Overvej også den ønskede højde på din understøtningssøjle og diameteren på udledningskuglen; skalakonsol i overensstemmelse hermed.

Jeg tegnede en kontur for hvert panel på pap og skar dem derefter ud. Sidepaneler har en 23 graders nedadgående skråning fra den vandrette akse for at øge synligheden af måler, betjeningsknap og signallysgruppe. Jeg skar et lille sparkpanel af dobbelt tykkelse til at indsætte i kabinettets forende for yderligere støtte af instrumentpanelet. (Jeg valgte at bruge dobbelt tykkelse til alle paneler undtagen toppanel for et kabinet af bedre kvalitet.)

Når panelerne er skåret, skal du placere dem på en plan overflade; kontrollere om kanter og hjørner er lige. Lim side, spark, bag- og bundpaneler sammen til dobbelt tykkelse. Klip på plads. Slib ujævne kanter på en flad overflade med med/fint papir. Monter paneler midlertidigt ved hjælp af knivspænder og 2,5 cm hjørneseler til mock-up-konsollen. Placer instrumentpanelet på konsollen. Kontroller firkantede hjørner og skylle kanter. Som vist på et foto, brugte jeg blåt tape til at holde konsollen sammen - STORT FEJL! Gør ikke dette! Kanterne justerede næsten aldrig korrekt, og hele konsollen faldt altid sammen, når instrumentpanelet blev sat på plads. Lim alle paneler sammen undtagen top- og instrumentpaneler. Fastgør med clips og seler, indtil lim tørrer.

Konstruktionstip nr. 1: Brug en papirskærer i kommerciel kvalitet, der fås hos FedEx eller Staples til rene, pæne kanter! (Mal også konsollen på dette tidspunkt for at undgå at fjerne hardware senere for at afslutte projektet.)

Trin 6: Konsolmontering: Limpanel; Fastgør instrumentpanelet

Selv kanter med en slibeblok og med/fint papir, hvis det er nødvendigt. For yderligere strukturel integritet bores et hul i midten af side- og bagpanelerne for at rumme #8-32 x 1/2 tommer runde hovedskruer med flade skiver og seler, der fastgør bundpanelet; bor også et hul i de nederste hjørner af hver af disse paneler for at rumme en bøjle. Coat hul sidevæg med lim ved at indsætte og dreje en blyantspids flere gange, før limen hærder; slib let rundt om hullet, indtil det er glat. (BTW, jeg troede, at skruerne og selerne, der var fastgjort til sparkpanelet, var en visuel distraktion, så jeg fjernede dem og udfyldte huller før maling. Håndmomenterer alt hardware, fordi det skal fjernes før maling.)

Find dit instrumentpanel. Fastgør hængsler til indvendige, nedre venstre og højre hjørner med #8-32 x 1/2 tommer maskinskruer og flade skiver. Placer og juster panelet på konsollen. Skru hængsler på indersiden af sparkpanelet. Instrumentpanelet skal hvile jævnt mod skråningen på hvert sidepanel. Håndskruer til håndmoment; sandpanelkanter, indtil de flugter med sidepaneler. Forsigtig: instrumentpanelet er ikke designet til at bevæge sig mere end flere grader på grund af konsolens konfiguration! Adgang til indersiden af konsollen sker via det øverste panel; se næste trin.

Konstruktionstip nr. 2: Bor over størrelser i øvre hjørner af sparkpanelet for at muliggøre små justeringer af hængsler

Trin 7: Konsolmontering: Forbered toppanel og juster med instrumentpanel

Bemærk: Dette trin kræver koncentration og hyppige hvilepauser!

Klip hak i øverste venstre og højre hjørne af bagpanelet for at rumme hængsler; placer dem, så de er i niveau med højden på ryg og sidepaneler. Mark, bor og forbered skruehuller. Monter passende hængsler på ydersiden af bagpanelet. Bekræft, at toppanelets forkant flugter med instrumentpanelets overkant, når den er lukket. Vær forsigtig, når du sliber enten vandrette eller skrå kanter på et eller begge sidepaneler efter behov for at sikre en jævn pasform mellem top og instrumentpaneler. For meget slibning vil føre til huller mellem panelerne! Fastgør toppanelet godt med gummibånd, så panelet forbliver på plads. Fjern instrumentpanelet for at få adgang til hængsler. Ræk ind i konsollen, og markér skruehuller til det øverste panel.

Konstruktionstip #3: Skrå inderside af instrumentpanelet med med sandpapir for at forbedre pasformen med toppanelet

Jeg brugte to kafferørepinde mellem hvert hængsel og toppanelet som afstandsstykker for at reducere binding under åbning og lukning. Stængerne blev skåret i størrelse, limet, stablet sammen og klippet til undersiden af panelet, før der blev boret huller. Bagefter limede jeg et stykke krydsfiner til panelets underside for at give yderligere støtte til montering af bjælkerørsamling i et senere trin.

Smør lim langs forkanten af det øverste panel og den øverste kant af instrumentpanelet; gnid lim ind i pap for at styrke kanter og hjørner af paneler. Lad panelerne tørre; Slib derefter alle kanter og hjørner med fint papir.

Trin 8: Konsolmontering: Monter Catch & Strike Plate; Fastgør fødder

ID midtpunkt på forkanten af det øverste panel. Centrer og monter en magnetisk lås med to #4-40 runde hovedskruer, flade og låseskiver. Et stykke skrot, der er skruet fast på ydersiden af det øverste panel, fungerede som et praktisk håndtag til åbning af konsollen. ID midtpunkt på øverste kant af instrumentpanelet. Centrer og monter slagpladen ved hjælp af maskinskruer. Husk at bore store monteringshuller og klargøre med lim. Fangst og plade kræver justeringer for korrekt pasform. Bekræft justering af toppanel; installer derefter hængselsmonteringsskruer og skiver.

Jeg brugte fire skrot træstykker fra en kunstforsyningsbutik som fødder; hvert stykke havde et forboret 3/16 "hul. Jeg malede hvert stykke, inden jeg limede en træpind ind i hvert. Jeg borede et 3/16" hul i hvert hjørne af bundpanelet. Dowels holdt fødderne på plads midlertidigt. BTW, lim ikke stykker, før konsollen er malet.

Trin 9: Bjælkerørsamling: Understøt kolonne og afladningssfære

I første omgang skar jeg bundene af fra to kasserede medicinhætteglas og blå-tapede dem ende-til-ende for at lave en støttesøjle. Søjlen blev fastgjort ved at bolt en hætteglasdæksel fast på konsolens låg som vist. Bummer … den mørke plast dæmpede den indvendige belysning, og båndet var visuelt distraherende.

Her er en løsning: køb et klart akrylrør fra skraldespanden i en hardware- eller plastforretning. Jeg fandt et tungt plastrør med samme udvendige diameter som indgangshul i en hul aluminiumskugle (8 cm diameter, købt ved et Teslathon -arrangement). BTW, hvis du ikke har en udladningskugle, skal du bruge en metalverden fra dollarbutikken eller endda en aluminiums sodavand. Skær et indgangshul til din støttesøjle med metalsnips. BTW, gem hætteglasset, der bruges til at fastgøre søjlen til konsolens låg.

Trin 10: Bjælkerørsamling: Skær og slib emner til centreringsringe

Skær otte emner fra et enkelt papark svarende til rørets udvendige diameter. Jeg borede centerhuller i hvert emne for at rumme en 6 cm, #6-32 maskinskrue; anbragte emner på skruen; fastspændte dem med en låseskive og låsemøtrik og lagde dem derefter i en elektrisk boremaskine. Jeg formalet emner med kursus, derefter medium sandpapir, indtil hele forsamlingen gled let gennem røret.

Trin 11: Beam Tube Assembly: Prep Centering Rings

Fjern de færdige emner fra maskinens skrue. Du skal bruge to, 1/4 tommer nylonskrueisolatorer (P/N: B-IN-14S/4; Små dele). Ream centerhul til at rumme isolatordiameter. Lav to centreringsringe ved at lime og derefter stable fire ringe sammen. Klem ringe til lim tørrer. Jeg brugte en 1-1/2 x 1/4 tommer bolt og to, 3 cm metal flade skiver som klemmer. Gem disse dele, fordi de vil blive genbrugt. Beslut, om du vil male fastholdelsesringe. Indsæt en isolator i hver ringstak.

Forbered to hætter opnået fra tandpasta -rør ved at bore et 1/4 tommer hul gennem toppen for at lave fastholdelseskegler til CCL'erne. Mal kegler, hvis det ønskes. Find en gummigennemføring, der passer godt ind i hætten. Hul skal have tilstrækkelig diameter til at acceptere din lampe (P/N: 239610; Jameco). Brug hætteglashætte fra tidligere trin til søjlebase. Placer en flad skive inden i hætteglassets hætte som et anker, og anbring derefter en fastholdelsesring på skiven. Fastgør hætteglasdæksel, skive og ring til konsolens låg med bolt, der bruges til at spænde ringe. Placer midlertidigt en kegle over bolthoved og isolatorlæbe. Fastgør samlingen til låget med møtrik. Den øvre keglesamling er næsten identisk med den nedre kegle; dog ikke bolt dele sammen. Hold stykker sammen med blå tape, indtil du er klar til at lime.

Placer kolonnen på hætteglassets låg. Sæt lampen i søjlen, og bekræft, at den glider ned i hulrummet på den nederste kegle og fysisk berører bolthovedet. Sæt den øverste samling (gennemføringen vendt nedad) i søjlen. Lampen skal passere gennem hulhullet, men må ikke stikke ud over ringens overflade. Skær støttesøjlen i passende længde, eller brug flere skiver som afstandsstykker til at hæve lampen. Når du har opnået den korrekte højde, limes og derefter klemmes den resterende flade skive fast på toppen af den øvre holderingsenhed. Fjern lampen.

Konstruktionstip nr. 4: Øg belysningen ved at fjerne gummigitter og indsæt en anden lampe direkte i kegleholdere

Trin 12: Installation: Beam Tube & Support Column; Instrumentpanel

Udladningsterminalen hviler på en støttering. Konstruer en af skrotplader. Lav valgfri elektronstråle fokuseringsringe ved at skære segmenter af et plaststrå og glide dem over lampen (fjern dem, som jeg gjorde, hvis de forårsager for meget lysreduktion, når lampen testes).

Brug en metalbolt til at fastgøre hætteglassets hætte (fra trin 9) til konsolens låg. Sæt strålerørsamlingen i hætten. Jeg indsatte måleren, betjeningsknappen, skifter og signallamper. I de passende huller på instrumentpanelet for at få en fornemmelse af, hvordan projektet ville se ud.

Trin 13: Installation: Modificeret DC -forsyning, Ionizer og panelkomponenter

Bolt din modificerede strømforsyning og ionisator til bunden af konsollen. Hård ledning disse to samlinger sammen med måler, skifter, indikatorlamper og sikring. BTW, strømkontrolknappen i midten af instrumentpanelet er til dekoration; det er ikke-funktionelt-dette problem bliver afhjulpet i den kommende Rayotron Renovation.

Trin 14: Installation: Kommerciel DC -forsyning

Hvis du bruger en kommerciel strømkilde (stærkt anbefalet!), Skal du bruge velcrobånd til at fastgøre enheden til konsolens base, derefter ionisator med hård tråd og instrumentpanel.

Trin 15: Efterbehandling: Malingskonsol og monter Gnd -elektrode

Hvis du ikke malede konsollen i trin 5: Fjern tilslutningshardware, adskil instrumentpanel fra konsol samt håndtag fra toppanel. Jeg brugte disse farver til at afslutte projektet:

Hovedkonsolpaneler - blank mandel

Låg og instrumentpaneler - Metallisk sølv

Låghåndtag - Kobber

Jeg monterede en teleskopisk tv -antenne på det øverste panel med en klemme. Antennen tjente som udladningselektrode, når den var forbundet til ionisatorens jordretur.

Start projektet, og forlæng derefter antennen efter behov, indtil du kan trække kontinuerlige 1 mm udladninger fra terminalen. Juster gnistgabet med en ikke-ledende genstand, såsom en plastikpen, indtil CCL giver en kontinuerlig glød. Måleren skal vise 15-20 mikroampere. Dit Rayotron Night Light -projekt er nu fuldført!

Trin 16: Kilder

1. Baez AV. Rayotron (en højspændingsgenerator og røntgenkilde). Amerikansk J fysik. 1957; 25: 499-501. Adgang fra:

2. Miller E. Rapport om test for røntgenemission fra en Rayotron elektrostatisk generator og partikelaccelerator. Rocksville, MD: US Dept Health, Education & Welfare. 1970. Adgang fra:

3. Betjeningsvejledning til Rayotron. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Adgang fra: