Fluorescentno kristalno postolje: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Kad sam završavao sveučilište, radio sam na eksperimentu za izravnu detekciju tamne tvari pod nazivom CRESST. Ovaj eksperiment koristi detektore čestica na bazi scintilacijskih kristala kalcijevog volframa (CaWO4). Još uvijek imam slomljeni kristal za uspomenu i uvijek sam htio izgraditi izložbeno postolje koje pobuđuje fluorescenciju kristala.

Shvaćam da ljudi vjerojatno neće kopirati ovu konstrukciju budući da kristali kalcijevog volframa nisu komercijalno dostupni, a i UVC LED diode koje sam koristio su prilično skupe. Međutim, moglo bi vam pomoći ako planirate izgraditi stalak za druge fluorescentne minerale poput jantara ili fluorita.

Korak 1: Prikupite materijale

• fluorescentni kristal CaWO4
• mala projektna kutija (npr. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (npr. Crystal IS)
• LED desni bok (PCB s metalnom jezgrom) (npr. Lumitronix)
• termalni jastučić (npr. Lumitronix)
• hladnjak (npr. Lumitronix)
• modul za pojačavanje (npr. ebay.de)
• Upravljački program za pojačavanje LED -a (npr. Ebay.de)
• LiPo baterija (npr. Ebay.de)
• klizni prekidač
• 0,82 Ohm 1206 SMD otpornik

Fluorescencija u kalcijevom volframu može se pobuditi na valnim duljinama <280 nm. To je prilično daleko u UV zrakama, a LED diode na ovoj valnoj duljini obično su prilično skupe (~ 150 USD/kom). Srećom, dobio sam besplatno SMD LED diode od 278 nm jer su mi ostali od inženjerskih uzoraka iz tvrtke u kojoj radim. Ova vrsta LED dioda obično se koristi za dezinfekciju.

UPOZORENJE: UV svjetlo može uzrokovati oštećenje očiju i kože. Pobrinite se za odgovarajuću zaštitu, npr. UV naočale

Prema specifikacijama, LED diode imaju optičku izlaznu snagu ~ 25 mW, radnu struju od 300 mA i visoki napon naprijed ~ 12 V. Budući da to znači da LED diode odvode oko 3 W topline, potrebno ih je montirati na pravilan hladnjak. Stoga sam kupio PCB s metalnom jezgrom (desni bok) s desnim otiskom, termo podlogom i malim hladnjakom. Budući da se LED diode lako mogu oštetiti previsokim strujama, njima treba upravljati s pogonom konstantne struje. Dobio sam vrlo jeftinu upravljačku ploču za povećanje snage konstantne struje zasnovanu na IC IC XL6003 koja također pojačava izlazni napon. Prema podatkovnom listu, izlazni napon ne smije biti veći od 2x ulaznog napona. Međutim, budući da sam želio napajati sve iz LiPo baterije od 3,7 V, dodao sam još jedan pretvarač koji povećava napon baterije na ~ 6 V prije LED pogonitelja. Izlazna struja LED pogona postavlja se pomoću dva SMD otpornika spojena paralelno na ploči. Prema podatkovnom listu XL6003, struja je dana I = 0,22 V/Rs. Standardno postoje dva paralelno spojena otpornika od 0,68 Ohma što iznosi ~ 650 mA. Kako bih smanjio struju, morao sam zamijeniti ove otpornike otpornikom od 0,82 Ohma koji će dati ~ 270 mA.

Korak 2: Montiranje LED diode

U sljedećem koraku sam lemio LED diodu na desni bok. Kao što je već spomenuto, važno je nabaviti PCB s odgovarajućim otiskom vaše LED diode. Lemljenje na PCB s metalnom jezgrom može biti teško jer ploča prilično dobro odvodi toplinu. Kako bi se olakšalo lemljenje, preporuča se staviti PCB na vruću ploču, ali sam uspio i bez toga. LED dioda treba biti spojena na ploču s termalnom pastom. Nakon lemljenja spojio sam desnu ploču na hladnjak pomoću termo podloge.

Korak 3: Spojite elektroniku

Zalijepila sam sve elektroničke komponente na donju ploču svog kućišta. Imajte na umu da se hladnjak prilično zagrijava pa je korisno koristiti ljepilo koje može podnijeti visoke temperature. Baterija se spaja na step up modul koji povećava napon na oko 6 V. Izlaz se zatim povezuje s LED pojačalom koje je spojeno na LED. Klizni prekidač dodan je nakon baterije, no lemljenje biste trebali izvršiti tek nakon što ste u sljedećem koraku montirali klizni prekidač.

Korak 4: Izmijenite kućište

Napravio sam neke izmjene na alatu pomoću alata dremel. Na vrh je postavljena rupa u obliku proreza za bijeg LED svjetla. Osim toga, sa strane sam stavio neke otvore za ventilaciju. Napravljena je još jedna rupa za klizni prekidač koji je pričvršćen vrućim ljepilom. Nisam baš zadovoljan izgledom kućišta jer rupe izgledaju prilično grubo. Na sreću većina njih nije vidljiva. Sljedeći put ću vjerojatno napraviti prilagođenu kutiju pomoću laserskog rezača.

Korak 5: Završeno

Nakon zatvaranja kućišta projekt je završen. Kristal se može postaviti na prorez pri vrhu, a pobuđuje ga LED dioda odozdo. Emisija fluorescencije je prilično svijetla. Imajte na umu da svo svjetlo stvarno dolazi iz kristala jer je UVC svjetlo nevidljivo.

Konstrukcija se svakako može poboljšati na nekoliko načina. Prije svega, toplinsko upravljanje LED diodama nije sjajno, a hladnjak se prilično zagrijava. To je zato što je ventilacija vrlo mala budući da je hladnjak ugrađen unutar kućišta. Do sada se nisam usudio pokrenuti LED duže od nekoliko minuta. Drugo, sljedeći put bih htio napraviti ljepše kućište koristeći prilagođenu kutiju za lasersko rezanje izrađenu od crnog akrila. Osim toga, može se dodati LiPo modul punjača s microUSB utikačem tako da nećete morati otvarati kutiju za punjenje.