Fluorescerande kristall display stativ: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

När jag tog examen från universitetet arbetade jag med ett experiment för direkt upptäckt av mörk materia som heter CRESST. Detta experiment använder partikeldetektorer baserade på scintillating calcium wolframate (CaWO4) kristaller. Jag har fortfarande en trasig kristall som souvenir och har alltid velat bygga ett displayställ som väcker kristallens fluorescens.

Jag inser att människor förmodligen inte kommer att kopiera denna exakta konstruktion eftersom kalciumtungstatskristaller inte är kommersiellt tillgängliga och även UVC -lysdioderna jag använde är ganska dyra. Det kan dock hjälpa dig om du planerar att bygga ett displayställ för andra fluorescerande mineraler som bärnsten eller fluorit.

Steg 1: Samla material

• fluorescerande CaWO4 -kristall
• liten projektlåda (t.ex. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (t.ex. Crystal IS)
• LED styrbord (metallkärna PCB) (t.ex. Lumitronix)
• termisk kudde (t.ex. Lumitronix)
• kylfläns (t.ex. Lumitronix)
• steg upp modul (t.ex. ebay.de)
• LED -boost -drivrutin (t.ex. ebay.de)
• LiPo -batteri (t.ex. ebay.de)
• skjutreglage
• 0,82 Ohm 1206 SMD -motstånd

Fluorescens i kalciumtungstat kan exciteras vid våglängder <280 nm. Detta är ganska långt i UV och lysdioder vid denna våglängd är vanligtvis ganska dyra (~ 150 $/st). Lyckligtvis fick jag några 278 nm SMD -lysdioder gratis eftersom de blev kvar av tekniska prover från företaget jag arbetar på. Denna typ av lysdioder används vanligtvis för desinfektion.

VARNING: UV -ljus kan orsaka skada på ögon och hud. Se till att ha rätt skydd, t.ex. UV -glasögon

Enligt specifikationen har lysdioderna en optisk uteffekt på ~ 25 mW, en driftström på 300 mA och en hög framspänning på ~ 12 V. Eftersom det betyder att lysdioderna släpper ut cirka 3 W värme som de måste monteras på en ordentlig kylfläns. Därför köpte jag ett metallkärna -kretskort (styrbord) med rätt fotavtryck, en värmedyna och en liten kylfläns. Eftersom lysdioder lätt kan skadas av för höga strömmar bör de drivas med en konstant strömförare. Jag fick en väldigt billig konstantströmförstärkarkort baserat på XL6003 IC som också ökar utspänningen. Enligt databladet bör utspänningen inte vara högre än 2x ingångsspänningen. Men eftersom jag ville driva allt från ett 3,7 V LiPo -batteri lade jag till ytterligare en stegomvandlare som ökar batterispänningen till ~ 6 V före LED -drivrutinen. Utgångsströmmen för LED -drivrutinen ställs in av två SMD -motstånd som är anslutna parallellt på kortet. Enligt XL6003 -databladet ges strömmen av I = 0,22 V/Rs. Som standard finns två 0,68 Ohm motstånd parallellt anslutna vilket uppgår till ~ 650 mA. För att sänka strömmen var jag tvungen att byta ut dessa motstånd mot ett 0,82 Ohm motstånd som ger ~ 270 mA.

Steg 2: Montering av lysdioden

I nästa steg lödde jag lysdioden på styrbordet. Som redan nämnts är det viktigt att skaffa ett kretskort med matchande fotavtryck på din LED. Lödning på ett metallkärna -kretskort kan vara svårt eftersom brädan släpper ut värmen ganska bra. För att göra lödningen enklare rekommenderas att sätta kretskortet på en kokplatta men jag klarade mig också utan. Lysdioden ska kopplas till kortet med termisk pasta. Efter lödning fästde jag styrbordet på kylflänsen med hjälp av värmedynan.

Steg 3: Anslut elektronik

Jag limmade alla elektroniska komponenter på bottenplattan i mitt hölje. Observera att kylflänsen blir ganska varm så det är användbart att använda ett lim som tål höga temperaturer. Batteriet ansluts till steg -upp -modulen som ökar spänningen till cirka 6 V. Utgången kopplas sedan till LED -boost -drivrutinen som är ansluten till lysdioden. En skjutbrytare lades till efter batteriet men du kanske vill göra lödningen först efter att du har monterat glidomkopplaren i nästa steg.

Steg 4: Ändra kapsling

Jag gjorde några ändringar i inkapslingen med mitt dremel -verktyg. Ett spaltformat hål sattes i toppen för att LED-ljuset skulle slippa. Dessutom satte jag några öppningar i sidan för ventilation. Ytterligare ett hål gjordes för glidströmställaren som fixerades med varmt lim. Jag är inte särskilt nöjd med utseendet på höljet eftersom hålen ser ganska grova ut. Som tur är syns de flesta inte. Nästa gång kommer jag förmodligen att göra en anpassad låda med en laserskärare.

Steg 5: Avslutad

Efter stängning av höljet var projektet klart. Kristallen kan placeras på slitsen upptill och exciteras av lysdioden underifrån. Fluorescensemissionen är ganska ljus. Observera att allt ljus verkligen kommer från kristallen eftersom UVC -ljuset är osynligt.

Bygget kan verkligen förbättras på några sätt. Först och främst är den termiska hanteringen av lysdioden inte bra och kylflänsen blir ganska varm. Detta beror på att det är väldigt lite ventilation eftersom kylflänsen var monterad inuti skåpet. Hittills vågade jag inte köra lysdioden längre än några minuter. För det andra skulle jag vilja göra ett snyggare hölje nästa gång med hjälp av en skräddarsydd laserskärningslåda av svart akryl. Dessutom kan en LiPo -laddningsmodul med microUSB -kontakt läggas till så att du inte behöver öppna lådan för laddning.