Fluorescerende krystal display stativ: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dengang jeg var færdiguddannet fra universitetet, arbejdede jeg på et eksperiment til direkte detektering af mørkt stof kaldet CRESST. Dette eksperiment anvender partikeldetektorer baseret på scintillerende calciumtungstat (CaWO4) krystaller. Jeg har stadig en ødelagt krystal som souvenir og har altid ønsket at bygge et displaystativ, der ophidser krystalets fluorescens.

Jeg er klar over, at folk sandsynligvis ikke vil kopiere denne nøjagtige konstruktion, da calciumtungstatkrystaller ikke er kommercielt tilgængelige, og også de UVC -lysdioder, jeg brugte, er ret dyre. Det kan dog hjælpe dig, hvis du planlægger at bygge et displaystativ til andre fluorescerende mineraler som rav eller fluorit.

Trin 1: Saml materialer

• fluorescerende CaWO4 krystal
• lille projektboks (f.eks. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (f.eks. Crystal IS)
• LED styrbord (metalkerne -printkort) (f.eks. Lumitronix)
• termisk pude (f.eks. Lumitronix)
• kølelegeme (f.eks. Lumitronix)
• trin op -modul (f.eks. ebay.de)
• LED boost driver (f.eks. Ebay.de)
• LiPo -batteri (f.eks. Ebay.de)
• skydekontakt
• 0,82 Ohm 1206 SMD -modstand

Fluorescens i calciumtungstat kan exciteres ved bølgelængder <280 nm. Dette er ret langt i UV, og lysdioder ved denne bølgelængde er normalt ret dyre (~ 150 $/pc). Heldigvis fik jeg nogle 278 nm SMD -lysdioder gratis, da de var tilbage af tekniske prøver fra det firma, jeg arbejder hos. Denne type lysdioder bruges normalt til desinfektion.

ADVARSEL: UV -lys kan forårsage skade på øjne og hud. Sørg for at have den rette beskyttelse, f.eks. UV briller

I henhold til specifikationsarket har LED'erne en optisk udgangseffekt på ~ 25 mW, en driftsstrøm på 300 mA og en høj fremspænding på ~ 12 V. Da dette betyder, at LED'erne spreder omkring 3 W varme, skal de monteres til en ordentlig kølelegeme. Derfor købte jeg en metalkerne PCB (styrbord) med det rigtige fodaftryk, en termisk pude og en lille kølelegeme. Da lysdioder let kan blive beskadiget af for høje strømme, bør de drives med en konstant strømdriver. Jeg fik et meget billigt konstantstrømboostdriverkort baseret på XL6003 IC, som også øger udgangsspændingen. Ifølge databladet bør udgangsspændingen ikke være højere end 2x indgangsspændingen. Da jeg dog ville drive alt fra et 3,7 V LiPo -batteri, tilføjede jeg endnu en trin -op -konverter, der øger batterispændingen til ~ 6 V før LED -driveren. Udgangsstrømmen for LED -driveren indstilles af to SMD -modstande, der er forbundet parallelt på kortet. Ifølge XL6003 -databladet er strømmen givet ved I = 0,22 V/Rs. Som standard er der to 0,68 Ohm modstande forbundet parallelt, hvilket svarer til ~ 650 mA. For at sænke strømmen var jeg nødt til at udskifte disse modstande med en 0,82 Ohm modstand, som vil give ~ 270 mA.

Trin 2: Montering af LED

I det næste trin lodde jeg LED'en fast på styrbord. Som allerede nævnt er det vigtigt at få et printkort med det matchende fodaftryk på din LED. Lodning på en metalkerne PCB kan være vanskelig, da brættet spreder varmen ret godt. For at gøre lodning lettere anbefales det at lægge printkortet på en kogeplade, men det lykkedes mig også at undvære. LED'en skal kobles til kortet med termisk pasta. Efter lodning fastgjorde jeg styrbord til kølelegemet ved hjælp af termopuden.

Trin 3: Tilslut elektronik

Jeg limede alle elektroniske komponenter til bundpladen i mit kabinet. Bemærk, at kølelegemet bliver ret varmt, så det er nyttigt at bruge en lim, der kan modstå høje temperaturer. Batteriet får forbindelse til step -up -modulet, der øger spændingen til ca. 6 V. Udgangen forbindes derefter til LED -boost -driveren, som er forbundet til LED'en. En glidekontakt blev tilføjet efter batteriet, men du vil måske først lodde, når du har monteret glidekontakten i det næste trin.

Trin 4: Rediger kabinet

Jeg lavede nogle ændringer til indkapslingen ved hjælp af mit dremel -værktøj. Et spalteformet hul blev sat i toppen for at LED-lyset skulle slippe ud. Derudover lagde jeg nogle åbninger i siden til ventilation. Et andet hul blev lavet til glidekontakten, som blev fastgjort med varm lim. Jeg er ikke særlig tilfreds med kabinettets udseende, da hullerne ser ret ru ud. Heldigvis er de fleste af dem ikke synlige. Næste gang vil jeg sandsynligvis lave en tilpasset boks ved hjælp af en laserskærer.

Trin 5: Færdig

Efter at have lukket kabinettet var projektet færdigt. Krystallen kan placeres på slidsen øverst og er spændt på LED'en nedenfra. Fluorescensemissionen er ret lys. Bemærk, at alt lys virkelig kommer fra krystallen, da UVC -lyset er usynligt.

Opbygningen kan helt sikkert forbedres på få måder. Først og fremmest er LED'ens termiske styring ikke stor, og kølepladen bliver ret varm. Dette skyldes, at der er meget lidt ventilation, da kølelegemet blev monteret inde i kabinettet. Indtil videre turde jeg ikke køre LED'en længere end et par minutter. For det andet vil jeg gerne lave et pænere kabinet næste gang ved hjælp af en brugerdefineret laserskåret boks lavet af sort akryl. Derudover kan der tilføjes et LiPo -opladermodul med microUSB -stik, så du ikke behøver at åbne boksen for genopladning.