Suport de visualització de vidre fluorescent: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Quan em vaig graduar de la universitat, treballava en un experiment per a la detecció directa de matèria fosca anomenat CRESST. Aquest experiment utilitza detectors de partícules basats en cristalls de tungstat de calci centelleig (CaWO4). Tinc un cristall trencat com a record i sempre he volgut construir un expositor que exciti la fluorescència del cristall.

M’adono que la gent probablement no copiarà aquesta versió exacta, ja que els cristalls de tungstat de calci no estan disponibles comercialment i els LED UVC que he utilitzat són bastant cars. Tanmateix, us pot ajudar si teniu previst construir un suport per a altres minerals fluorescents com l’ambre o la fluorita.

Pas 1: reuniu materials

• cristall fluorescent CaWO4
• petita caixa de projectes (per exemple, conrad.de)
• LED UVC de 278 nm (per exemple, Crystal IS)
• Estribor LED (PCB de nucli metàl·lic) (per exemple, Lumitronix)
• coixinet tèrmic (per exemple, Lumitronix)
• dissipador de calor (per exemple, Lumitronix)
• mòdul intensificat (per exemple, ebay.de)
• Controlador d’augment de LED (per exemple, ebay.de)
• Bateria LiPo (per exemple, ebay.de)
• interruptor lliscant
• Resistència SMD de 0,82 Ohm 1206

La fluorescència en tungstat de calci pot excitar-se a longituds d'ona <280 nm. Això és bastant llunyà als UV i els LED a aquesta longitud d'ona solen ser bastant cars (~ 150 $ / pc). Per sort, vaig aconseguir uns LED SMD de 278 nm de franc, ja que em van quedar mostres d’enginyeria de l’empresa on treballo. Aquest tipus de LED s’utilitzen generalment per a la desinfecció.

ADVERTÈNCIA: la llum UV pot causar danys als ulls i a la pell. Assegureu-vos de tenir una protecció adequada, p. Ex. Ulleres UV

Segons la fitxa tècnica, els LED tenen una potència de sortida òptica de ~ 25 mW, un corrent de funcionament de 300 mA i un voltatge avançat elevat de ~ 12 V. Atès que això significa que els LED dissipen uns 3 W de calor als quals cal muntar un dissipador de calor adequat. Per tant, vaig comprar un PCB de nucli metàl·lic (estribord) amb la petjada adequada, un coixinet tèrmic i un petit dissipador de calor. Com que els LED es poden danyar fàcilment per corrents massa elevats, haurien de funcionar amb un controlador de corrent constant. Vaig obtenir una placa de controlador d’augment de corrent constant molt barata basada en l’IC XL6003, que també augmenta el voltatge de sortida. Segons el full de dades, el voltatge de sortida no hauria de ser superior a 2 vegades el voltatge d'entrada. Tanmateix, com que volia alimentar tot, des d’una bateria LiPo de 3,7 V, he afegit un altre convertidor intensificador que augmenta el voltatge de la bateria a ~ 6 V abans que el controlador LED. El corrent de sortida del controlador LED el defineixen dues resistències SMD connectades en paral·lel a la placa. Segons el full de dades XL6003, el corrent ve donat per I = 0,22 V / Rs. Per defecte, hi ha dues resistències de 0,68 Ohm connectades en paral·lel que equivalen a ~ 650 mA. Per tal de baixar el corrent, vaig haver de substituir aquestes resistències per una resistència de 0,82 Ohm que donaria ~ 270 mA.

Pas 2: muntatge del LED

Al següent pas, vaig soldar el LED a estribord. Com ja es va esmentar, és important aconseguir un PCB amb la petjada coincident del vostre LED. Soldar en un PCB de nucli metàl·lic pot ser difícil ja que la placa dissipa força bé la calor. Per facilitar la soldadura, es recomana posar el PCB en una placa calenta, però també he aconseguit prescindir-ne. El LED s’ha d’acoblar al tauler amb pasta tèrmica. Després de soldar, vaig fixar l’estribord al dissipador de calor mitjançant el coixinet tèrmic.

Pas 3: connecteu l'electrònica

Vaig enganxar tots els components electrònics a la placa inferior del meu recinte. Tingueu en compte que el dissipador de calor s’escalfa força, de manera que és útil utilitzar una cola que pugui suportar temperatures elevades. La bateria es connecta al mòdul de pujada que augmenta el voltatge fins a uns 6 V. La sortida es connecta al controlador d’augment de LED que està connectat al LED. S'ha afegit un interruptor lliscant després de la bateria, però és possible que vulgueu fer la soldadura només després d'haver muntat l'interruptor lliscant al següent pas.

Pas 4: Modifiqueu el recinte

Vaig fer algunes modificacions a l’enclús amb la meva eina dremel. Es va posar un forat en forma d’esquerda a la part superior perquè la llum LED s’escapés. A més, he posat algunes obertures al costat per a la ventilació. Es va fer un altre forat per a l'interruptor de corredissa que es va fixar amb cola calenta. No estic molt content amb l'aspecte del recinte, ja que els forats semblen bastant rugosos. Per sort, la majoria no són visibles. La propera vegada probablement faré una caixa personalitzada amb un tallador làser.

Pas 5: acabat

Després de tancar el recinte, es va acabar el projecte. El vidre es pot col·locar a la ranura de la part superior i el LED el fa excitar des de baix. L’emissió de fluorescència és força brillant. Tingueu en compte que tota la llum prové realment del cristall, ja que la llum UVC és invisible.

Sens dubte, la construcció es pot millorar de diverses maneres. En primer lloc, la gestió tèrmica del LED no és fantàstica i el dissipador de calor s’escalfa força. Això es deu al fet que hi ha molt poca ventilació ja que el dissipador de calor es va muntar a l'interior del recinte. Fins ara no em vaig atrevir a fer funcionar el LED més de pocs minuts. En segon lloc, voldria fer un recinte més bonic la propera vegada amb una caixa de tall làser personalitzada feta d’acrílic negre. A més, es pot afegir un mòdul de carregador LiPo amb endoll microUSB perquè no calgui obrir la caixa per recarregar-la.