Retro "Rayotron" naglig (deel 1): 16 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Inleiding

In Desember 1956 adverteer Atomic Laboratories die Rayotron as die "eerste laekoste-elektrostatiese kragopwekker en deeltjieversneller" vir wetenskaponderwysers en stokperdjies [1]. is in staat om vonke van 500 000 volt uit sy metaalaansluiting te gooi. VdG's is elektro-meganiese voorbeelde van skuifende skoene met rubbersole oor 'n mat en dan aan 'n gegradeerde metaalvoorwerp raak. persoon van die voete af was die mikroampontlading volgens die vervaardiger nie 'n risiko vir 'n gesonde persoon nie.

Die negatief gelaaide terminaal van die Rayotron het negatiewe elektrone afgestoot oor die lengte van 'n verseëlde glasbuis onder 'n harde vakuum na 'n teiken aan die basis. Die botsing van hierdie energieke deeltjiebundel met die teiken het gebruikers in staat gestel om verskillende fisika-eksperimente uit te voer (en ook onbeskermde persone blootgestel aan gevaarlike X-straalbuie [1]). Uiteindelik het Atomic Laboratories produksie gestaak weens veiligheidskwessies.

Ek het hierdie naglig ontwerp as 'n huldeblyk aan 'n vergete stuk opvoedkundige tegnologie uit die middel van die eeu. Anders as die oorspronklike eenheid, straal hierdie halfskaal-model nie gevaarlike straling uit nie en sal dit nie u dag bederf deur 'n spookagtige groen nagloed te laat nie:>). Die deeltjiebundel van die Rayotron is gevorm met 'n miniatuur koue katode lig (CCL).

Stap 1: Skets van die projek

I. Basiese werking

Ek het die raserige gordel en die gemotoriseerde rolmeganisme wat in die oorspronklike eenheid gebruik is, vervang met 'n stil, negatiewe ioonopwekker wat vir tuisgebruik bemark word. 'N Kragtoevoer bied laespanning DC vir die ionisator; wat die CCL dryf. Die lamp is axiaal gemonteer in 'n plastiese silinder wat 'n afvoerbol ondersteun. Die CCL en steunstruktuur is aan die boonste paneel van die konsole geheg.

II. Instrument paneel vergadering

Die instrumentpaneel van die konsole was een van die min komponente wat tydens voorkoms van die Rayotron se voorkoms verander het. Beelde en beskrywings uit verskillende bronne wat hierdie wysigings dokumenteer, lei paneelontwerp; foto's wys vroeg en later Rayotron -modelle. Ek het 'n middel-eeuse 50 mikroampmeter gebruik om die ionisatoruitset te vertoon, sowel as 'n vintage knoppie en skakelaars in kombinasie met aanwyserligte. Die meter en bedieningsknoppie is gered van verbruikerselektronika wat weggegooi is.

(Prettige feit: 'n Produkveiligheidsetiket op die basis van die eenheid waarsku teen röntgenstrale tydens gebruik. As 'n ekstra voorsorgmaatreël stel die vervaardiger voor om die Rayotron in 'n bunker van betonpyp te sluit om die operateur en omstanders te beskerm teen bestralingsvergiftiging [2] !)

III. Karton konsole vergadering

Die konsole is MacGyvered deur herdose karton wat geneem is uit 'n stapel 3-ringbinders wat by 'n plaaslike werf verkoop is. Die instrumentpaneel en plastieksteunkolom wat aan die bokant van die terminaal bedek is, is op die konsole gemonteer. 'N Vorige weergawe het faux metal -afwerking op die paneel gebruik vir 'n skeut kleur, wat die projek te kontemporêr laat lyk het IMHO; Daarom besluit ek op 'n retro, sjiek, sjiek voorkoms om die indruk van ouderdom te gee.

Fisiese afmetings is nie van kritieke belang nie, dus skaal die projek soos nodig. Aan die einde van hierdie instruksies het u 'n goedkoop bron van hoogspanning DC (HVDC) vir eenvoudige, elektrostatiese demo's sowel as 'n radiale naglig sonder dat die probleme van dodelike stralingsvergiftiging u dag kan verwoes (slegte woordspeling, maar ek kon nie moenie weerstaan nie:>). Gebruik laastens gesonde verstand met die ionisator. Vermy verrassings - ontkoppel die krag voordat u aan HV -bedrading werk.

Stap 2: Onderdele en gereedskap

Ek het die boukoste verlaag deur gebruikte of weggooide items te herwin indien moontlik. Sommige komponente kan geïmproviseer word. Byvoorbeeld, 'n 8 oz koeldrankblik maak 'n goedkoop ontslagterminal.

(Prettige feit: die middel-eeuse model het 'n sferiese afvoerterminaal. 'N Onheilspellender terminaal wat soos 'n stygende sampioenwolk lyk, verskyn in 'n bygewerkte model uit die 1960's [1, 2].

Die vereiste elektroniese komponente word in elke stap geïdentifiseer. Diverse items wat nodig is vir die konstruksie is: kartonblaaie van binders met 3 ringe; stroombane; duidelike en blou band; verbindings-/ monteerhardeware; cyano-akrylaat (CA) gom; geïsoleerde projekdraad; potlood; knippie knippies; gradeboog; liniaal; skuurpapier; skêr (of kommersiële papier snyer); spuitverf; en Elmer's X-treme School Glue asook verskeie handgereedskap; 'n elektriese boor met verskillende stukkies en 'n soldeerpotlood.

Stap 3: Elektronika: ioniseerder en kragtoevoer (mod of koop een)

Ek het 'n vintage Radio Shack Micronta -kamer -ionisator by 'n rommelverkoping vir $ 1,50 gevind. Die oorspronklike kragtoevoer ontbreek in die ionisator, so ek het 'n GS -bron van 'n draagbare B&W TV gekap (onthou jy dit?).

Ek het die kas oopgemaak en die oorspronklike 12 VDC @ 1 amp -transformator met 'n ander transformator verruil vanweë die geroeste toestand. Let op: as u dit doen, moet u seker maak dat die komponente vir die nuwe transformator gegradeer is, anders kook u die gelykrigterbaan! Ek het die nuwe transformator en die oorspronklike gelykrigter op 'n printplaat gemonteer en die komponente aanmekaar gesoldeer. Ek het hierdie samestelling opsy gesit vir latere instillasie toe die konstruksie van die konsole voltooi was.

Moenie bekommerd wees as u nie tydrowend wil herbou nie. 'N Baie beter oplossing is om 'n kommersiële kragtoevoer te gebruik. Ek het 'n 12 VDC, 4 amp adapter gevind by 'n motorhuis wat aan 'n skootrekenaar behoort het en dit sonder probleme met die ionisator gebruik (sien stap 14).

Stap 4: Konsole -samestelling: uitleg, sny en pas die instrumentpaneel aan

Die meeste moeite vir hierdie projek is bestee aan die ontwerp, vervaardiging en afwerking van die kartonkonsole. Slaan die volgende stappe oor om tyd te bespaar en gebruik net 'n gewone skoenboks. Vir die ware selfdoenkrygers daarbuite: wees besig om te bou!

Trek die plastiekbedekking van binders af om karton vir instrumentpanele en ander panele te verkry. Uitlegmeter, stuurknop, twee skakelaars en twee seinligte op 'n kartonstrook van gepaste lengte, breedte en dubbele dikte. Ek het skakelaars en ligte in 'n reghoekige rangskikking geplaas. Sny of boor gate van gepaste grootte om elke komponent te monteer. Ek het 'n dun laag gom rondom en binne elke gat versprei en daarna met fyn papier geskuur, wat die sywandvorm behou het toe die gom verhard is.

'N Vroeë weergawe van die projek bevat 'n advertensiebrosjure vir die Discover Platinum Card om die paneel 'n faux metaalafwerking te gee. Ek het die brosjure afgewerk en dan montagegate geboor/uitgesny. Ek het 'n rand van ongeveer 5 mm verlaat om 'n kontras effek te skep toe die paneel in 'n ligte kleur gespuit is. 'N Skyfplaat is bygevoeg om die grootste deel van die logo te bedek. (Uiteindelik het ek die hele instrumentpaneel geverf en die brosjure weggegooi omdat dit maklik gegooi is.) Plaas paneel en komponente eenkant tot later.

(Prettige feit: Oorspronklike handleidings is in die permanente versameling van die National Institutes of Health Museum Library in Bethesda, MD [3].)

Stap 5: Konsole-samestelling: teken, sny, belyn en opmaak met hoekstutte

Bepaal die grootte van die konsole, gegewe die afmetings van u instrumentpaneel. Laat genoeg ruimte vir die montering van kragtoevoer en ionisator. Oorweeg ook die gewenste hoogte van u steunkolom en deursnee van die afvoerbol; skaalkonsole dienooreenkomstig.

Ek het 'n buitelyn vir elke paneel op karton geteken en dit dan uitgesny. Sypanele het 'n 23 grade afwaartse skuins van die horisontale as, om die meter, bedieningsknop en seinliggroep te verbeter. Ek sny 'n klein skoppaneel van dubbel dikte om aan die voorkant van die omhulsel in te steek vir ekstra ondersteuning van die instrumentpaneel. (Ek het gekies om dubbel dikte vir alle panele te gebruik, behalwe die boonste paneel vir 'n beter omhulsel.)

Nadat die panele gesny is, plaas dit op 'n plat oppervlak; kyk of die rande en hoeke gelyk is. Plak kant-, skop-, agter- en onderpanele saam vir dubbele dikte. Knip in plek. Skuur ongelyke rande op 'n plat oppervlak met medium/fyn papier. Monteer panele tydelik met behulp van knippies en 2,5 cm-hoekstutte op die konsole. Plaas die instrumentpaneel op die konsole. Verifieer vierkantige hoeke en spoelrande. Soos op een foto getoon, het ek blou band gebruik om die konsole bymekaar te hou - GROOT Fout! Moenie dit doen nie! Die rande was byna nooit behoorlik in lyn nie en die hele konsole het altyd in duie gestort toe die instrumentpaneel aangebring is. Plak alle panele saam behalwe die boonste en die instrumentpanele. Bevestig met clips en draadjies totdat gom droog word.

Konstruksiewenk #1: Gebruik 'n kommersiële papiersnyer wat by FedEx of Staples beskikbaar is vir skoon, netjiese rande! (Verf ook die konsole op hierdie punt om te voorkom dat u die hardeware later verwyder om die projek te voltooi.)

Stap 6: Console Assembly: Glue Panel; Heg instrumentpaneel aan

Selfs rande met 'n skuurblok en med/fyn papier indien nodig. Vir 'n ekstra strukturele integriteit, boor 'n gat in die middel van die sy- en agterpanele om 'n masjienskroef van ongeveer 8-32 x 1/2 duim met plat skroewe en stutte vas te maak; Boor ook 'n gat in die onderste hoeke van elk van hierdie panele om 'n stut te pas. Bedek die sywand met gom deur 'n potloodpunt verskeie kere in te steek en te draai voordat gom verhard word; skuur liggies om die gaatjie tot glad. (BTW, ek het gedink die skroewe en draadjies wat aan die skoppaneel geheg is, is 'n visuele afleiding, daarom het ek dit verwyder en gate ingevul voordat ek dit skilder. Draai alle hardeware met die hand vas, want dit moet verwyder word voordat dit geverf word.)

Vind u instrumentpaneel. Bevestig skarniere aan die binnekant, linker- en regterhoek met #8-32 x 1/2 duim masjienskroewe en plat skroewe. Plaas en pas die paneel op die konsole. Skroef skarniere aan die binnekant van die skoppaneel vas. Die instrumentpaneel moet eweredig teen die kant van elke sypaneel rus. Skarnier skroewe met die hand; sandpaneelrande tot gelyk met sypanele. Let op: die instrumentpaneel is nie ontwerp om meer as 'n paar grade te beweeg nie, vanweë die opstelling van die konsole! Toegang tot die binnekant van die konsole is via die boonste paneel; sien volgende stap.

Konstruksiewenk #2: Boor groot gate in die boonste hoeke van die skoppaneel om geringe skarnieraanpassings moontlik te maak

Stap 7: Konsole -samestelling: Voorpaneel voorberei en in lyn bring met instrumentpaneel

Let wel: hierdie stap vereis konsentrasie en gereelde ruspouses!

Sny kepe in die boonste linker- en regterhoeke van die agterpaneel om skarniere te akkommodeer; plaas dit so dat dit gelyk is aan die hoogte van die rug- en sypanele. Merk, boor en maak skroefgate gereed. Monteer geskikte skarniere aan die buitekant van die agterpaneel. Bevestig dat die voorkant van die boonste paneel gelyk is aan die boonste rand van die instrumentpaneel wanneer dit gesluit is. Wees versigtig wanneer u horisontale of skuins rande van een of albei sypanele skuur soos nodig om 'n gladde pas tussen die boonste en die instrumentpanele te verseker. Te veel skuur lei tot gapings tussen panele! Bevestig die boonste paneel stewig met rekkies sodat die paneel in posisie bly. Verwyder die instrumentpaneel om toegang te verkry tot skarniere. Bereik in die konsole en merk skroefgate vir die boonste paneel.

Konstruksiewenk #3: Skuins aan die binnekant van die instrumentpaneel met skuurpapier om die pasvorm met die boonste paneel te verbeter

Ek gebruik twee roerstokkies tussen elke skarnier en die boonste paneel as afstandhouers om die binding tydens opening en sluiting te verminder. Die stokke is op maat gesny, vasgeplak, aanmekaar gestapel en aan die onderkant van die paneel vasgeknip voordat gate geboor word. Daarna het ek 'n stuk laaghout aan die onderkant van die paneel vasgeplak om in 'n latere stap ekstra ondersteuning te bied vir die montering van die buisbuis.

Smeer gom langs die voorkant van die boonste paneel en die boonste rand van die instrumentpaneel; vryf gom in karton om die rande en hoeke van die panele te versterk. Laat panele droog word; skuur dan alle rande en hoeke met fyn papier.

Stap 8: Console Assembly: Mount Catch & Strike Plate; Heg Voete vas

ID middelpunt aan die voorkant van die boonste paneel. Sentreer en monteer 'n magnetiese vangs met twee #4-40 ronde kopskroewe, plat en sluitringe. 'N Stukkie afvalhout wat aan die buitekant van die boonste paneel vasgeskroef is, was 'n handvatsel om die konsole oop te maak. ID middelpunt op die boonste rand van die instrumentpaneel. Sentreer en monteer die slagplaat met masjienskroewe. Onthou om groot monteergate te boor en met gom voor te berei. Vang en bord benodig aanpassings vir die regte pas. Bevestig die belyning van die boonste paneel; installeer dan skroewe en skroewe vir skarnier.

Ek het vier stukke hout uit 'n kunsvoorraadwinkel as voete gebruik; Elke stuk het 'n vooraf geboorde 3/16 "gat. Ek het elke stuk geverf voordat ek 'n houtpennetjie in elkeen vasgeplak het. Ek het 'n 3/16" gat in elke hoek van die onderste paneel geboor. Dowels hou hul voete tydelik vas. BTW, plak nie stukke totdat die konsole geverf is nie.

Stap 9: Bundelbuisassemblage: Ondersteun kolom- en afvoersfeer

Aanvanklik het ek die bodem van twee weggooide medisyne-flessies afgesny en dit van kant tot kant met 'n blou band vasgemaak om 'n steunkolom te maak. Die kolom is vasgemaak deur 'n dop van die flessie aan die deksel van die konsole vas te maak, soos getoon. Bummer … die donker plastiek het die interne beligting gedemp en die band was visueel afleidend.

Hier is 'n oplossing: koop 'n helder akrielbuis uit die asblik van 'n hardeware- of plastiekwinkel. Ek het 'n swaar plastiekbuis gevind met dieselfde buitediameter as die ingang van 'n hol aluminium bol (8 cm in deursnee; gekoop by 'n Teslathon -byeenkoms). BTW, as u nie 'n afvoerbol het nie, gebruik 'n metaalwêreldbol uit die dollarwinkel of selfs 'n aluminium koeldrankblik. Sny 'n toegangsgat vir u steunkolom uit met metaalknipsels. BTW, behalwe die dop van die flessie wat gebruik word om die kolom aan die deksel te sit.

Stap 10: Balke -buis -samestelling: Sny en maal spasies vir sentreringsringe

Sny agt spasies uit 'n enkele kartonvel gelyk aan die buitediameter van die buis. Ek het middelste gate in elke leemte geboor om 'n masjienskroef van 6 cm, #6-32 te akkommodeer; leë spasies op skroef geplaas; vasgeklem met 'n sluitwasser en moer, en dan in 'n elektriese boor gegooi. Ek maak die spasies fyn, dan medium skuurpapier totdat die hele samestelling maklik deur die buis gly.

Stap 11: Balkbuis -samestelling: voorbereidingsringe

Verwyder voltooide spasies uit die masjienskroef. U benodig twee, 1/4 duim nylon skroefisolators (p/n: B-IN-14S/4; klein onderdele). Maak die middelste gat oop om die deursnee van die isolator te pas. Maak twee sentreringsringe deur dit te plak en plak dan vier ringe aanmekaar. Klem ringe totdat gom droog word. Ek het 'n 1-1/2 x 1/4 duim bout en twee, 3 cm metaal plat wassers as klampe gebruik. Stoor hierdie onderdele, want dit sal hergebruik word. Besluit of jy borgringe wil verf. Plaas 'n isolator in elke ringstapel.

Berei twee doppies uit tandpasta -buise voor deur 'n gat van 1/4 duim deur die bokse te boor om keëltjies vir die CCL's te maak. Verf keëls indien nodig. Vind 'n rubber deur wat in die dop van die dop pas. Die gat moet voldoende deursnee hê om u lamp te aanvaar (p/n: 239610; Jameco). Gebruik die flesdop van die vorige stap vir die kolombasis. Plaas 'n plat wasser aan die binnekant van die flesdop as 'n anker en plaas dan 'n borgring op die wasser. Bevestig die dop van die flessie, wasser en ring aan die deksel van die konsole met 'n bout wat gebruik word om ringe vas te maak. Plaas 'n kegel tydelik oor die boutkop en die isolatorlip. Bevestig die samestelling teen die deksel met 'n moer. Die boonste keël is byna identies aan die onderste keël; Moet egter nie dele aan mekaar vasmaak nie. Hou stukke met blou band bymekaar totdat jy dit kan plak.

Plaas kolom op die dop van die flessie. Plaas die lamp in die kolom en bevestig dat dit in die gat van die onderste kegel glip en die boutkop fisies raak. Plaas die boonste eenheid (deurloop na onder) in die kolom. Die lamp moet deur die gat kom, maar moet nie buite die ringring uitsteek nie. Sny die steunkolom op die regte lengte of gebruik meer ringe as afstandhouers om die lamp op te lig. As u die regte hoogte bereik het, plak en plak die oorblywende plat wasser bo -op die boonste houring. Verwyder die lamp.

Konstruksiewenk #4: Verhoog die beligting deur rubbersteunen te verwyder en plaas 'n tweede lamp direk in die keëlhouers

Stap 12: Installasie: Straalbuis en ondersteuningskolom; Instrumentepaneel

Die afvoerterminaal rus op 'n steunring. Maak een van afvalplastiekblad. Maak opsionele elektronbundel -fokusringe deur dele van 'n plastiekstrooi te sny en oor die lamp te gly (verwyder dit, net soos ek, as dit te veel lig verminder as die lamp getoets word).

Gebruik 'n metaalbout om die dop van die flessie (vanaf stap 9) vas te maak aan die deksel. Steek die balkbuis in die dop. Ek het die meter, bedieningsknop, skakelaars en seinligte in die toepaslike gate van die instrumentpaneel geplaas om 'n idee te kry van hoe die projek sou lyk.

Stap 13: Installasie: Gewysigde DC -toevoer, ioniseerder en paneelkomponente

Bevestig die aangepaste kragtoevoer en ionisator aan die basis van die konsole. Harde draad hierdie twee samestellings saam met meter, skakelaars, aanwyserligte en lont. BTW, die kragknop in die middel van die instrumentpaneel is vir versiering; dit is nie funksioneel nie-hierdie probleem word reggestel in die komende Rayotron Renovation.

Stap 14: Installasie: Kommersiële DC -toevoer

As u 'n kommersiële kragbron gebruik (word sterk aanbeveel!), Gebruik klittenbandstroke om die eenheid aan die basis van die konsole vas te maak, dan met 'n harde draad -ionisator en 'n instrumentpaneel.

Stap 15: Afwerking: Verfkonsole en monteer Gnd -elektrode

As u nie die konsole in stap 5 geverf het nie: verwyder verbindingshardeware, skei die instrumentpaneel van die konsole sowel as die handvatsel van die boonste paneel. Ek het hierdie kleure gebruik om die projek af te handel:

Hoofkonsole panele - glans amandel

Deksel en instrumentpanele - Metaal silwer

Dekselhandvatsel - koper

Ek het 'n teleskopiese TV -antenna met 'n knippie op die boonste paneel aangebring. Die antenna, as dit aan die ionisator se grondopbrengs gekoppel is, dien as ontladingselektrode.

Skakel die projek aan en verleng die antenna indien nodig totdat u deurlopende 1 mm -afvoer vanaf die terminale kan trek. Pas die vonkgaping aan met 'n nie-geleidende voorwerp, soos 'n plastiekpen, totdat CCL 'n deurlopende gloed gee. Die meter moet 15 - 20 mikroampe vertoon. U Rayotron Night Light -projek is nou voltooi!

Stap 16: Bronne

1. Baez AV. Die Rayotron ('n hoogspanningsopwekker en röntgenbron). Amerikaanse J Fisika. 1957; 25: 499-501. Toegang verkry vanaf:

2. Miller E. Verslag van toetse vir X-straalemissie deur 'n Rayotron elektrostatiese kragopwekker en deeltjieversneller. Rocksville, MD: US Dept Health, Education & Welfare. 1970. Toegang verkry vanaf:

3. Rayotron -bedieningshandleiding. Atomic Laboratories, LLC. 1956. Toegang verkry vanaf: