Βάση οθόνης φθορίζοντος κρυστάλλου: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Όταν τελείωνα το πανεπιστήμιο, δούλευα σε ένα πείραμα για την άμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης που ονομάζεται CRESST. Αυτό το πείραμα χρησιμοποιεί ανιχνευτές σωματιδίων βασισμένους σε σπινθηριστικούς κρυστάλλους βολφραμικού ασβεστίου (CaWO4). Έχω ένα σπασμένο κρύσταλλο ως αναμνηστικό και πάντα ήθελα να φτιάξω μια βάση που να ενθουσιάζει τον φθορισμό του κρυστάλλου.

Συνειδητοποιώ ότι οι άνθρωποι πιθανότατα δεν θα αντιγράψουν αυτήν την ακριβή κατασκευή, καθώς οι κρύσταλλοι βολφραμικού ασβεστίου δεν είναι εμπορικά διαθέσιμοι και επίσης τα LED UVC που χρησιμοποίησα είναι αρκετά ακριβά. Ωστόσο, μπορεί να σας βοηθήσει εάν σχεδιάζετε να φτιάξετε μια βάση για άλλα φθορίζοντα μέταλλα όπως κεχριμπάρι ή φθορίτη.

Βήμα 1: Συγκέντρωση υλικών

• φθορίζοντα κρύσταλλο CaWO4
• μικρό κουτί έργου (π.χ. conrad.de)
• LED UVC 278 nm (π.χ. Crystal IS)
• LED δεξιά (μεταλλικός πυρήνας PCB) (π.χ. Lumitronix)
• θερμικό μαξιλάρι (π.χ. Lumitronix)
• ψύκτρα (π.χ. Lumitronix)
• ενότητα αύξησης (π.χ. ebay.de)
• Πρόγραμμα οδήγησης ενίσχυσης LED (π.χ. ebay.de)
• Μπαταρία LiPo (π.χ. ebay.de)
• διακόπτης διαφάνειας
• Αντίσταση SMD 0,82 Ohm 1206

Ο φθορισμός στο βολφραμικό ασβέστιο μπορεί να διεγερθεί σε μήκη κύματος <280 nm. Αυτό είναι αρκετά μακριά στο UV και τα LED σε αυτό το μήκος κύματος είναι συνήθως αρκετά ακριβά (~ 150 $/τεμ). Ευτυχώς, πήρα μερικά LED SMD 278 nm δωρεάν καθώς έμειναν από δείγματα μηχανικής από την εταιρεία στην οποία εργάζομαι. Αυτοί οι τύποι LED χρησιμοποιούνται συνήθως για απολύμανση.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα μάτια και το δέρμα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κατάλληλη προστασία, π.χ. UV γυαλιά

Σύμφωνα με το φύλλο προδιαγραφών, τα LED έχουν οπτική ισχύ εξόδου ~ 25 mW, ρεύμα λειτουργίας 300 mA και υψηλή τάση forward 12 V. Εφόσον αυτό σημαίνει ότι οι λυχνίες LED διαχέουν περίπου 3 W θερμότητας, πρέπει να τοποθετηθούν σωστή ψύκτρα. Ως εκ τούτου, αγόρασα ένα μεταλλικό πυρήνα PCB (δεξιά) με το σωστό αποτύπωμα, ένα θερμικό μαξιλάρι και μια μικρή ψύκτρα. Καθώς οι λυχνίες LED μπορούν εύκολα να καταστραφούν από πολύ υψηλά ρεύματα, θα πρέπει να λειτουργούν με οδηγό σταθερού ρεύματος. Πήρα μια πολύ φθηνή κάρτα οδήγησης σταθερής έντασης ρεύματος βασισμένη στο IC XL6003 που αυξάνει επίσης την τάση εξόδου. Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων, η τάση εξόδου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 2 φορές την τάση εισόδου. Ωστόσο, δεδομένου ότι ήθελα να τροφοδοτήσω τα πάντα από μια μπαταρία LiPo 3,7 V, πρόσθεσα έναν άλλο μετατροπέα αύξησης που αυξάνει την τάση της μπαταρίας σε V 6 V πριν από το πρόγραμμα οδήγησης LED. Το ρεύμα εξόδου του οδηγού LED ρυθμίζεται από δύο αντιστάσεις SMD συνδεδεμένες παράλληλα στην πλακέτα. Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων XL6003, το ρεύμα δίνεται με I = 0,22 V/Rs. Από προεπιλογή υπάρχουν δύο αντιστάσεις 0,68 Ohm συνδεδεμένες παράλληλα που ανέρχονται σε 50 650 mA. Για να μειώσω το ρεύμα, έπρεπε να αντικαταστήσω αυτές τις αντιστάσεις με μια αντίσταση 0,82 Ohm που θα δώσει ~ 270 mA.

Βήμα 2: Τοποθέτηση της λυχνίας LED

Στο επόμενο βήμα κόλλησα το LED στη δεξιά πλευρά. Όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι σημαντικό να αποκτήσετε ένα PCB με το αντίστοιχο αποτύπωμα του LED σας. Η συγκόλληση σε μεταλλικό πυρήνα PCB μπορεί να είναι δύσκολη καθώς ο πίνακας διαχέει τη θερμότητα αρκετά καλά. Για να διευκολυνθεί η συγκόλληση, συνιστάται να τοποθετήσετε το PCB σε μια θερμαινόμενη πλάκα, αλλά κατάφερα επίσης να το κάνω χωρίς. Το LED πρέπει να συνδεθεί με τον πίνακα με θερμική πάστα. Μετά τη συγκόλληση, στερέωσα το δεξιό στη ψύκτρα χρησιμοποιώντας το θερμικό μαξιλάρι.

Βήμα 3: Συνδέστε τα ηλεκτρονικά

Κόλλησα όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στην κάτω πλάκα του περιβλήματός μου. Σημειώστε ότι η ψύκτρα ζεσταίνεται αρκετά, επομένως είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε μια κόλλα που μπορεί να αντέξει σε υψηλές θερμοκρασίες. Η μπαταρία συνδέεται με τη μονάδα επιτάχυνσης η οποία αυξάνει την τάση στα περίπου 6 V. Η έξοδος συνδέεται στη συνέχεια με το πρόγραμμα οδήγησης ενίσχυσης LED που είναι συνδεδεμένο με το LED. Ένας διακόπτης διαφανειών προστέθηκε μετά την μπαταρία, αλλά μπορεί να θέλετε να κάνετε τη συγκόλληση μόνο αφού έχετε τοποθετήσει τον διακόπτη διαφάνειας στο επόμενο βήμα.

Βήμα 4: Τροποποίηση περιβλήματος

Έκανα μερικές τροποποιήσεις στο περίβλημα χρησιμοποιώντας το εργαλείο dremel. Μια τρύπα σε σχήμα σχισμής τοποθετήθηκε στην κορυφή για να διαφύγει το φως LED. Επιπλέον, έβαλα μερικά ανοίγματα στο πλάι για εξαερισμό. Μια άλλη τρύπα έγινε για τον διακόπτη ολίσθησης ο οποίος στερεώθηκε με θερμή κόλλα. Δεν είμαι πολύ ευχαριστημένος με την εμφάνιση του περιβλήματος καθώς οι τρύπες φαίνονται αρκετά τραχιές. Ευτυχώς τα περισσότερα δεν είναι ορατά. Την επόμενη φορά μάλλον θα φτιάξω ένα προσαρμοσμένο κουτί χρησιμοποιώντας κόπτη λέιζερ.

Βήμα 5: Ολοκληρώθηκε

Μετά το κλείσιμο του περιβλήματος το έργο ολοκληρώθηκε. Ο κρύσταλλος μπορεί να τοποθετηθεί στην σχισμή στο επάνω μέρος και διεγείρεται από το LED από κάτω. Η εκπομπή φθορισμού είναι αρκετά φωτεινή. Σημειώστε ότι όλο το φως προέρχεται πραγματικά από τον κρύσταλλο καθώς το φως UVC είναι αόρατο.

Η κατασκευή μπορεί σίγουρα να βελτιωθεί με μερικούς τρόπους. Πρώτα απ 'όλα, η θερμική διαχείριση των LED δεν είναι μεγάλη και η ψύκτρα θερμαίνεται αρκετά. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχει πολύ μικρός εξαερισμός αφού η ψύκτρα ήταν τοποθετημένη μέσα στο περίβλημα. Μέχρι στιγμής δεν τολμούσα να τρέξω το LED περισσότερο από μερικά λεπτά. Δεύτερον, θα ήθελα να κάνω ένα πιο όμορφο περίβλημα την επόμενη φορά χρησιμοποιώντας ένα προσαρμοσμένο κουτί με λέιζερ από μαύρο ακρυλικό. Επιπλέον, μπορεί να προστεθεί μια μονάδα φόρτισης LiPo με βύσμα microUSB, ώστε να μην χρειάζεται να ανοίξετε το κουτί για επαναφόρτιση.