Lampu Malam Retro "Rayotron" (Bagian 1): 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

pengantar

Pada bulan Desember 1956, Atomic Laboratories mengiklankan Rayotron sebagai "Generator Elektrostatik dan Akselerator Partikel Berbiaya Rendah Pertama" untuk guru sains dan penggemar [1]. Rayotron adalah generator Van de Graaff (VdG) super besar yang diisi sabuk karet. mampu melontarkan bunga api 500.000 volt dari terminal logamnya. VdG adalah contoh elektro-mekanis dari menyeret sepatu bersol karet melintasi karpet dan kemudian menyentuh benda logam yang diarde. Meskipun tampilan kilat spektakuler yang dihasilkan oleh mesin yang mengesankan ini dapat mengejutkan orang yang tidak curiga. orang dari kaki mereka, debit microamp tidak risiko bagi orang yang sehat menurut produsen.

Terminal bermuatan negatif dari Rayotron menolak elektron negatif sepanjang tabung kaca tertutup di bawah vakum keras ke target yang terletak di pangkalan. Tabrakan sinar partikel berenergi ini dengan target memungkinkan pengguna untuk melakukan berbagai eksperimen fisika (dan juga mengekspos orang yang tidak terlindungi di dekat pancuran sinar-X yang berbahaya [1]). Akhirnya, Laboratorium Atom menghentikan produksi karena masalah keamanan.

Saya merancang lampu malam ini sebagai penghargaan untuk teknologi pendidikan abad pertengahan yang terlupakan. Tidak seperti unit aslinya, model semi-skala ini tidak memancarkan radiasi berbahaya dan tidak akan merusak hari Anda dengan meninggalkan Anda dengan sisa-sisa cahaya hijau hantu:>). Berkas partikel Rayotron dimodelkan dengan cahaya katoda dingin (CCL) miniatur.

Langkah 1: Garis Besar Proyek

I. Operasi Dasar

Saya mengganti sabuk bising dan mekanisme rol bermotor yang digunakan di unit asli dengan generator ion negatif yang tenang yang dipasarkan untuk digunakan di rumah. Catu daya menyediakan DC tegangan rendah untuk ionizer; yang menggerakkan CCL. Lampu dipasang secara aksial dalam silinder plastik yang mendukung bola pelepasan. CCL dan struktur pendukung terpasang ke panel atas konsol.

II. Perakitan Panel Instrumen

Panel instrumen konsol adalah salah satu dari sedikit komponen yang berubah penampilan selama produksi Rayotron. Gambar dan deskripsi dari berbagai sumber yang mendokumentasikan modifikasi desain panel terpandu ini; foto menunjukkan model Rayotron awal dan kemudian. Saya menggunakan 50 microamp meter abad pertengahan untuk menampilkan output ionizer serta kenop kontrol vintage dan sakelar sakelar yang dikombinasikan dengan lampu indikator. Meteran dan kenop kontrol diselamatkan dari barang elektronik konsumen yang dibuang.

(Fakta Menyenangkan: Label keamanan produk di dasar unit memperingatkan emisi sinar-X selama operasi. Sebagai tindakan pencegahan tambahan, pabrikan menyarankan untuk melampirkan Rayotron dalam bunker yang terbuat dari pipa beton untuk melindungi operator dan orang yang berada di sekitar dari keracunan radiasi [2] !)

AKU AKU AKU. Rakitan Konsol Karton

Konsol itu MacGyvered dengan menggunakan kembali karton yang diambil dari setumpuk pengikat 3-cincin yang dibeli di penjualan halaman lokal. Panel instrumen dan kolom penyangga plastik yang diatapi terminal dipasang pada konsol. Versi sebelumnya menggunakan trim logam palsu pada panel untuk percikan warna, yang membuat proyek ini tampak terlalu kontemporer IMHO; jadi memutuskan tampilan retro, shabby chic untuk memberi kesan usia.

Dimensi fisik tidak kritis, jadi skala proyek sesuai kebutuhan. Pada akhir instruksi ini, Anda akan memiliki sumber DC tegangan tinggi (HVDC) yang murah untuk demo elektrostatik sederhana serta lampu malam rad tanpa masalah keracunan radiasi mematikan yang merusak hari Anda (permainan kata yang buruk, tapi saya tidak bisa jangan melawan:>). Terakhir, gunakan akal sehat dengan ionizer. Hindari kejutan -- putuskan daya sebelum mengerjakan kabel HV.

Langkah 2: Suku Cadang & Alat

Saya mengurangi biaya konstruksi dengan mendaur ulang barang bekas atau barang bekas jika memungkinkan. Beberapa komponen dapat diimprovisasi. Misalnya, minuman ringan 8 ons dapat membuat terminal pelepasan yang murah.

(Fakta Menyenangkan: Model abad pertengahan menampilkan terminal pelepasan berbentuk bola. Terminal yang lebih tidak menyenangkan menyerupai awan jamur yang naik muncul dalam model yang diperbarui dari tahun 1960-an [1, 2].

Komponen elektronik yang diperlukan diidentifikasi dalam setiap langkah. Barang lain-lain yang dibutuhkan untuk konstruksi adalah: lembaran karton dari pengikat 3-cincin; papan sirkuit; pita bening & biru; menghubungkan/memasang perangkat keras; lem siano-akrilat (CA); kawat proyek terisolasi; pensil; klip jepit; busur derajat; penggaris; ampelas; gunting (atau pemotong kertas komersial); cat semprot; dan Lem Sekolah X-treme Elmer serta berbagai perkakas tangan; bor listrik dengan berbagai macam bit dan pensil solder.

Langkah 3: Elektronik: Ionizer & Power Supply (Mod atau Beli Satu)

Saya menemukan ionizer ruang Radio Shack Micronta antik di obral barang bekas seharga $1,50. Ionizer kehilangan catu daya asli, jadi saya meretas sumber DC dari TV B&W portabel (ingat itu?).

Saya membuka kasing dan menukar trafo asli 12 VDC @ 1 amp dengan trafo lain karena kondisinya yang berkarat. Perhatian: jika Anda melakukan ini, pastikan komponennya sesuai dengan transformator baru atau Anda akan memasak rangkaian penyearah! Saya memasang trafo baru dan penyearah asli pada papan sirkuit dan menyolder komponen bersama-sama. Saya menempatkan rakitan ini ke samping untuk penanaman nanti ketika konstruksi konsol selesai.

Jangan khawatir jika Anda tidak ingin melakukan pembangunan kembali yang memakan waktu. Solusi yang jauh lebih baik adalah menggunakan catu daya komersial. Saya menemukan adaptor 12 VDC, 4 amp di obral garasi milik komputer laptop dan menggunakannya dengan ionizer tanpa masalah (lihat Langkah 14).

Langkah 4: Perakitan Konsol: Tata Letak, Potong & Sesuaikan Panel Instrumen

Sebagian besar upaya untuk proyek ini dihabiskan untuk merancang, membuat, dan menyelesaikan konsol kardus. Lewati langkah-langkah berikut untuk menghemat waktu dan cukup gunakan kotak sepatu biasa. Untuk pejuang DIY sejati di luar sana: sibuk membangun!

Kupas penutup plastik dari pengikat untuk mendapatkan karton untuk instrumen dan panel konsol lainnya. Pengukur tata letak, kenop kontrol, dua sakelar, dan dua lampu sinyal pada strip karton dengan panjang, lebar, dan ketebalan ganda yang sesuai. Saya menempatkan sakelar dan lampu dalam susunan persegi panjang. Potong atau bor lubang dengan ukuran yang sesuai untuk memasang setiap komponen. Saya menyebarkan lapisan tipis lem di sekitar dan di dalam setiap lubang dan kemudian diampelas dengan kertas halus, yang membantu mempertahankan bentuk dinding samping saat lem mengeras.

Versi awal proyek memasukkan brosur iklan untuk Kartu Discover Platinum untuk memberikan panel lapisan logam palsu. Saya memotong brosur dan kemudian mengebor/memotong lubang pemasangan. Saya meninggalkan batas sekitar 5 mm untuk menciptakan efek kontras saat panel disemprot dengan warna terang. Pelat dial ditambahkan untuk menutupi sebagian besar logo. (Akhirnya, saya menyemprot seluruh panel instrumen dan membuang brosur karena mudah tergores.) Letakkan panel dan komponen di samping sampai nanti.

(Fakta Menyenangkan: Manual operasi asli ada di koleksi permanen Perpustakaan Museum Kesehatan Institut Nasional di Bethesda, MD [3].)

Langkah 5: Perakitan Konsol: Gambar, Potong, Sejajarkan & Mock-up W/Corner Braces

Tentukan ukuran konsol yang diberikan dimensi panel instrumen Anda. Berikan ruang yang cukup untuk memasang catu daya dan ionizer. Juga, pertimbangkan ketinggian kolom pendukung dan diameter bola pelepasan yang diinginkan; skala konsol yang sesuai.

Saya menggambar garis untuk setiap panel pada karton dan kemudian memotongnya. Panel samping memiliki kemiringan 23 derajat ke bawah dari sumbu horizontal, untuk meningkatkan visibilitas meter, kenop kontrol, dan gugus lampu sinyal. Saya memotong panel penendang kecil dengan ketebalan ganda untuk dimasukkan ke ujung depan enklosur untuk dukungan tambahan panel instrumen. (Saya memilih untuk menggunakan ketebalan ganda untuk semua panel kecuali panel atas untuk kualitas penutup yang lebih baik.)

Setelah panel dipotong, letakkan di permukaan yang rata; periksa apakah tepi dan sudutnya rata. Rekatkan panel samping, tendangan, belakang dan bawah bersama-sama untuk ketebalan ganda. Klip di tempat. Pasir tepi yang tidak rata pada permukaan yang rata dengan kertas med/halus. Rakit panel sementara menggunakan penjepit jepit dan penyangga sudut 2,5 cm ke konsol tiruan. Posisikan panel instrumen di konsol. Verifikasi sudut persegi dan tepi rata. Seperti yang ditunjukkan dalam satu foto, saya menggunakan pita biru untuk menyatukan konsol -- KESALAHAN BESAR! Jangan lakukan ini! Tepinya hampir tidak pernah sejajar dengan benar dan seluruh konsol selalu runtuh saat panel instrumen dipasang. Rekatkan semua panel menjadi satu kecuali panel atas dan panel instrumen. Amankan dengan klip dan kawat gigi sampai lem mengering.

Tip Konstruksi #1: Gunakan pemotong kertas kelas komersial yang tersedia di FedEx atau Staples untuk tepi yang bersih dan rapi! (Juga, cat konsol pada titik ini untuk menghindari melepas perangkat keras nanti untuk menyelesaikan proyek.)

Langkah 6: Perakitan Konsol: Panel Lem; Pasang Panel Instrumen

Ratakan tepi dengan blok pengamplasan dan kertas med/halus jika diperlukan. Untuk menambah integritas struktural, bor lubang di titik tengah panel samping dan belakang untuk mengakomodasi sekrup mesin kepala bundar #8-32 x 1/2 inci dengan ring datar dan penyangga yang akan menahan panel bawah; juga, bor lubang di sudut bawah masing-masing panel ini untuk menampung penjepit. Lapisi dinding samping lubang dengan lem dengan memasukkan dan memutar ujung pensil beberapa kali sebelum lem mengeras; amplas sedikit di sekitar lubang sampai halus. (BTW, saya pikir sekrup dan penyangga yang terpasang pada panel tendangan adalah gangguan visual, jadi saya melepasnya dan mengisi lubang sebelum mengecat. Putar semua perangkat keras karena harus dilepas sebelum mengecat.)

Temukan panel instrumen Anda. Pasang engsel ke dalam, sudut kiri dan kanan bawah dengan sekrup mesin #8-32 x 1/2 inci dan ring datar. Tempatkan dan sejajarkan panel di konsol. Sekrup engsel ke bagian dalam panel tendangan. Panel instrumen harus diletakkan secara merata terhadap kemiringan setiap panel samping. Sekrup engsel torsi tangan; amplas tepi panel sampai rata dengan panel samping. Perhatian: panel instrumen tidak dirancang untuk bergerak lebih dari beberapa derajat karena konfigurasi konsol! Akses ke bagian dalam konsol melalui panel atas; lihat langkah selanjutnya.

Tip Konstruksi #2: Bor lubang ukuran di sudut atas panel tendangan untuk memungkinkan sedikit penyesuaian engsel

Langkah 7: Perakitan Konsol: Siapkan Panel Atas & Sejajarkan Panel W/Instrumen

Catatan: Langkah ini membutuhkan konsentrasi dan istirahat yang sering!

Potong takik di sudut kiri dan kanan atas panel belakang untuk mengakomodasi engsel; posisikan sehingga sejajar dengan tinggi panel belakang dan samping. Tandai, bor, dan siapkan lubang sekrup. Pasang engsel yang sesuai di bagian luar panel belakang. Pastikan tepi depan panel atas rata dengan tepi atas panel instrumen saat ditutup. Berhati-hatilah saat mengampelas tepi horizontal atau miring dari satu atau kedua panel samping sesuai kebutuhan untuk memastikan kesesuaian yang mulus antara panel atas dan panel instrumen. Terlalu banyak pengamplasan akan menyebabkan celah antar panel! Amankan panel atas dengan kuat dengan karet gelang agar panel tetap pada posisinya. Lepaskan panel instrumen untuk mengakses engsel. Jangkau konsol dan tandai lubang sekrup untuk panel atas.

Tip Konstruksi #3: Bevel tepi bagian dalam panel instrumen dengan amplas med untuk meningkatkan kesesuaian dengan panel atas

Saya menggunakan dua batang pengaduk kopi di antara setiap engsel dan panel atas sebagai pengatur jarak untuk mengurangi ikatan saat membuka dan menutup. Tongkat dipotong sesuai ukuran, direkatkan, ditumpuk bersama dan dijepitkan ke bagian bawah panel sebelum membuat lubang. Setelah itu, saya menempelkan sepotong kayu lapis bekas ke bagian bawah panel untuk memberikan dukungan tambahan untuk pemasangan rakitan tabung balok di langkah selanjutnya.

Oleskan lem di sepanjang tepi depan panel atas dan tepi atas panel instrumen; gosok lem ke karton untuk memperkuat tepi dan sudut panel. Biarkan panel mengering; lalu amplas semua tepi dan sudutnya dengan kertas halus.

Langkah 8: Perakitan Konsol: Pasang Catch & Strike Plate; Lampirkan Kaki

Titik tengah ID di tepi depan panel atas. Tengahkan dan pasang pengait magnet dengan dua sekrup mesin kepala bundar #4-40, ring datar dan pengunci. Sepotong kayu bekas yang disekrup ke bagian luar panel atas berfungsi sebagai pegangan yang nyaman untuk membuka konsol. Titik tengah ID di tepi atas panel instrumen. Pusatkan dan pasang pelat pemogokan menggunakan sekrup mesin. Ingatlah untuk mengebor lubang pemasangan yang terlalu besar dan mempersiapkannya dengan lem. Tangkapan dan pelat akan membutuhkan penyesuaian agar pas. Konfirmasikan keselarasan panel atas; kemudian pasang sekrup dan ring pemasangan engsel.

Saya menggunakan empat potongan kayu bekas dari toko peralatan seni sebagai kaki; setiap bagian memiliki lubang 3/16" yang telah dibor sebelumnya. Saya mengecat setiap bagian sebelum menempelkan paku kayu ke masing-masingnya. Saya mengebor lubang 3/16" di setiap sudut panel bawah. Dowels menahan kaki di tempat sementara. BTW, jangan lem potongan sampai konsol dicat.

Langkah 9: Perakitan Tabung Balok: Kolom Dukungan & Bola Pelepasan

Awalnya, saya memotong bagian bawah dari dua botol obat yang dibuang dan menempelkannya dari ujung ke ujung untuk membuat kolom pendukung. Kolom diamankan dengan mengunci tutup botol ke tutup konsol seperti yang ditunjukkan. Menyedihkan… plastik gelap meredupkan pencahayaan internal dan rekaman itu secara visual mengganggu.

Inilah solusinya: beli tabung akrilik bening dari tempat sampah di toko perangkat keras atau plastik. Saya menemukan tabung plastik berat dengan diameter luar yang sama dengan lubang masuk bola aluminium berongga (diameter 8 cm; dibeli di acara Teslathon). BTW, jika Anda tidak memiliki bola pelepasan, gunakan bola dunia logam dari toko dolar atau bahkan kaleng minuman ringan aluminium. Potong lubang masuk untuk kolom penyangga Anda dengan potongan logam. BTW, simpan tutup botol yang digunakan untuk mengamankan kolom ke tutup konsol.

Langkah 10: Perakitan Tabung Balok: Potong & Giling Kosong untuk Cincin Pemusatan

Potong delapan kosong dari satu lembar karton sama dengan diameter luar tabung. Saya mengebor lubang tengah di setiap kosong untuk mengakomodasi sekrup mesin 6 cm #6-32; ditempatkan kosong pada sekrup; menjepitnya dengan mesin cuci kunci dan mur penahan, lalu melemparkannya ke bor listrik. Saya menggiling kosong dengan kursus, lalu amplas sedang sampai seluruh rakitan meluncur dengan mudah melalui tabung.

Langkah 11: Perakitan Tabung Balok: Persiapan Cincin Pemusatan

Lepaskan bagian yang kosong dari sekrup mesin. Anda membutuhkan dua, isolator sekrup nilon 1/4 inci (P/N: B-IN-14S/4; Suku Cadang Kecil). Lubang tengah rim untuk menampung diameter isolator. Buat dua cincin pemusatan dengan merekatkan, lalu susun empat cincin menjadi satu. Jepit cincin sampai lem mengering. Saya menggunakan baut 1-1/2 x 1/4 inci dan dua ring datar logam 3 cm sebagai klem. Simpan bagian ini karena akan digunakan kembali. Putuskan apakah Anda ingin mengecat cincin penahan. Masukkan isolator ke dalam setiap tumpukan cincin.

Siapkan dua tutup yang diperoleh dari tabung pasta gigi dengan mengebor lubang 1/4 inci melalui bagian atas untuk membuat kerucut penahan untuk CCL. Cat kerucut jika diinginkan. Temukan grommet karet yang pas dengan tutup sumur. Lubang harus memiliki diameter yang cukup untuk menerima lampu Anda (P/N: 239610; Jameco). Gunakan tutup botol dari langkah sebelumnya untuk dasar kolom. Tempatkan mesin cuci datar di dalam tutup botol sebagai jangkar, lalu letakkan cincin penahan di mesin cuci. Amankan tutup botol, washer dan ring ke tutup konsol dengan baut yang digunakan untuk menjepit ring. Tempatkan kerucut sementara di atas kepala baut dan bibir isolator. Amankan rakitan ke tutup dengan mur. Rakitan kerucut atas hampir identik dengan kerucut bawah; Namun, jangan baut bagian bersama-sama. Pegang potongan dengan selotip biru sampai siap untuk merekatkan.

Posisi kolom pada tutup botol. Jatuhkan lampu ke dalam kolom dan pastikan bahwa lampu itu masuk ke lubang grommet kerucut bawah dan secara fisik menyentuh kepala baut. Masukkan rakitan atas (grommet menghadap ke bawah) ke dalam kolom. Lampu harus melewati lubang grommet tetapi tidak menonjol di luar permukaan ring. Potong kolom penyangga dengan panjang yang tepat atau gunakan lebih banyak ring sebagai spacer untuk menaikkan lampu. Ketika Anda telah mendapatkan ketinggian yang benar, rekatkan dan klem sisa washer datar ke bagian atas rakitan cincin penahan atas. Hapus lampu.

Tip Konstruksi #4: Tingkatkan penerangan dengan melepas grommet karet dan masukkan lampu kedua langsung ke penahan kerucut

Langkah 12: Instalasi: Beam Tube & Support Column; Panel instrumen

Terminal pelepasan terletak pada cincin pendukung. Buat satu dari lembaran plastik bekas. Buat cincin pemfokus berkas elektron opsional dengan memotong segmen sedotan plastik dan menyelipkannya di atas lampu (lepaskan, seperti yang saya lakukan, jika menyebabkan terlalu banyak reduksi cahaya saat lampu diuji).

Gunakan baut logam untuk mengencangkan tutup botol (dari Langkah 9) ke tutup konsol. Masukkan rakitan tabung balok di tutup. Saya memasukkan meteran, kenop kontrol, sakelar, dan lampu sinyal. Di lubang panel instrumen yang sesuai untuk mengetahui bagaimana proyek akan terlihat.

Langkah 13: Instalasi: Komponen Pasokan DC, Ionizer & Panel yang Dimodifikasi

Pasang catu daya dan ionizer Anda yang dimodifikasi ke dasar konsol. Kawat keras kedua rakitan ini bersama dengan meteran, sakelar, lampu indikator, dan sekering. BTW, kenop kontrol daya di tengah panel instrumen adalah untuk dekorasi; itu tidak berfungsi - masalah ini akan diperbaiki dalam Renovasi Rayotron yang akan datang.

Langkah 14: Instalasi: Pasokan DC Komersial

Jika Anda menggunakan sumber daya komersial (sangat disarankan!), gunakan strip velcro untuk mengamankan unit ke dasar konsol, kemudian ionizer kabel keras dan panel instrumen.

Langkah 15: Penyelesaian: Konsol Cat & Pasang Elektroda Gnd

Jika Anda tidak mengecat konsol di Langkah 5: lepaskan perangkat keras penghubung, pisahkan panel instrumen dari konsol serta pegangan dari panel atas. Saya menggunakan warna-warna ini untuk menyelesaikan proyek:

Panel Konsol Utama - Gloss Almond

Tutup dan Panel Instrumen - Perak Metalik

Tutup Gagang - Tembaga

Saya memasang antena TV teleskop di panel atas dengan klip jepit. Antena, ketika disambungkan ke ground ionizer, berfungsi sebagai elektroda pelepasan.

Nyalakan proyek, lalu rentangkan antena sesuai kebutuhan hingga Anda dapat menarik pelepasan 1 mm terus menerus dari terminal. Sesuaikan celah percikan dengan benda non-konduktor, seperti pena plastik, hingga CCL memberikan cahaya terus menerus. Pengukur harus menampilkan 15 - 20 microamps. Proyek Lampu Malam Rayotron Anda sekarang selesai!

Langkah 16: Sumber

1. Baez AV. Rayotron (Generator Tegangan Tinggi dan Sumber Sinar-X). Fisika J Amerika. 1957;25:499-501. Diakses dari:

2. Miller E. Laporan Pengujian Emisi Sinar-X dari Generator Elektrostatik Rayotron dan Akselerator Partikel. Rocksville, MD: Departemen Kesehatan, Pendidikan & Kesejahteraan AS. 1970. Diakses dari:

3. Petunjuk Pengoperasian Rayotron. Laboratorium Atom, LLC. 1956. Diakses dari: