荧光水晶展示架

老小孩
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发布时间: 2025-06-10 23:03:42 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
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大学毕业的时候,我参与了一项名为CRESST的暗物质直接探测实验。这项实验使用基于闪烁钨酸钙 (CaWO4) 晶体的粒子探测器。我至今还留着一块破碎的晶体作为纪念品,一直想做一个能激发晶体荧光的展示架。 如果你打算搭建一个展示架来展示其他荧光矿物,比如琥珀或萤石,这个做法或许能帮到你。
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收集材料

  1. 荧光CaWO4晶体
  2. 小型项目箱(例如conrad.de
  3. 278 nm UVC LED(例如Crystal IS
  4. LED 右板(金属芯 PCB)(例如Lumitronix
  5. 导热垫(例如Lumitronix
  6. 散热器(例如Lumitronix
  7. 升级模块(例如ebay.de
  8. LED 升压驱动器(例如ebay.de
  9. LiPo 电池(例如ebay.de
  10. 滑动开关
  11. 0.82 欧姆 1206 贴片电阻

钨酸钙中的荧光可以在波长小于 280 nm 时激发。这在紫外线中相当远,并且这种波长的 LED 通常非常昂贵(约 150 美元/个)。幸运的是,我免费获得了一些 278 nm SMD LED,因为它们是我工作的公司剩余的工程样品​​。这种类型的 LED 通常用于消毒。

警告:紫外线会对眼睛和皮肤造成伤害。确保采取适当的保护措施,例如紫外线护目镜。

根据规格表,LED 的光输出功率为 ~25 mW,工作电流为 300 mA,正向电压高达 ~12 V。这意味着 LED 会耗散大约 3 W 的热量,所以需要将它们安装到合适的散热器上。因此,我购买了具有合适尺寸、导热垫和小散热器的金属芯 PCB(右舷)、。由于 LED 很容易被过高的电流损坏,所以应该使用恒流驱动器来操作。我得到了一个基于 XL6003 IC 的非常便宜的恒流升压驱动板,它也可以提高输出电压。根据数据表,输出电压不应高于输入电压的 2 倍。但是,由于我想用 3.7 V 锂聚合物电池为所有设备供电,所以我添加了另一个升压转换器,在 LED 驱动器之前将电池电压升高到 ~6 V。LED 驱动器的输出电流由电路板上并联的两个 SMD 电阻器设置。根据 XL6003 数据表,电流由 I = 0.22 V/Rs 给出。默认情况下,有两个 0.68 欧姆电阻并联,相当于 ~650 mA。为了降低电流,我不得不用一个 0.82 欧姆电阻替换这些电阻,这将产生 ~270 mA。

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安装LED

下一步,我将 LED 焊接到 Starboard 上。如前所述,选择与 LED 尺寸匹配的 PCB 非常重要。由于金属芯 PCB 散热性较好,因此焊接起来可能比较困难。为了方便焊接,建议将 PCB 放在加热板上,但我也设法省去了这一步。LED 需要用导热膏与电路板粘合。焊接完成后,我用导热垫将 Starboard 固定在散热器上。

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连接电子设备

我把所有电子元件都粘在了外壳的底板上。注意,散热器会变得很热,所以最好使用耐高温的胶水。电池连接到升压模块,升压模块将电压升至约 6 V。然后,输出连接到 LED 升压驱动器,该驱动器与 LED 相连。在电池后面加了一个滑动开关,但你可能需要在下一步安装滑动开关后再进行焊接。

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修改外壳

我用我的德美尔工具对外壳做了一些修改。顶部开了一个狭缝状的孔,以便LED灯可以出来。此外,我在侧面也开了一些孔,方便通风。还有一个孔是用来安装滑动开关的,用热熔胶固定。我对外壳的外观不太满意,因为那些孔看起来相当粗糙。幸运的是,大多数孔都看不出来。下次我可能会用激光切割机定制一个盒子。

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完成!

关闭外壳后,项目就完成了。晶体可以放在顶部的狭缝上,并由下方的 LED 激发。荧光发射非常明亮。请注意,所有光实际上都来自晶体,因为 UVC 光是不可见的。

这款LED的散热性能确实有待提升,具体表现在几个方面。首先,LED的散热性能不佳,散热器会变得非常热。这是因为散热器安装在外壳内部,导致通风不良。目前为止,我都不敢让LED运行超过几分钟。其次,下次我想用黑色亚克力定制的激光切割盒子,做一个更美观的外壳。此外,还可以添加一个带microUSB接口的LiPo充电模块,这样充电时就无需打开盒子了。

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