2016年4月24日日曜日

ペルチェ素子冷却霧箱の作製 その13

 
次号試作の設計をしつつ、初号機の製作を続けます。
本日は、

  • 取り回しが厄介な塩ビチューブを柔軟なシリコンチューブに交換する
  • 冷却ステージ回りに壁を立てることによって過冷却部分の体積を増大できるかの実験
  • 電圧印加部分の作製とそれによる雑イオン抑制効果の確認
  • 照明取り付け効果の確認
といったあたりを予定して取り組みました。

ところで、のっけから脱線しますが、本日はわたしが住んでいる街のすぐ隣にある野毛町の大道芸フェスの日であります。
これが思いの外すごくてですね。思わず午後の数時間を見物に充ててしまいました。

とにかくすごい人。そして野毛町のあちこちでこんな大道芸を見ることができます。
動画と写真で。



針金細工



飴細工。やってみたい。




脇道まで人がたくさんです。天気も良かったしね。


しんこ細工。初めて見ました。九州では見たことがありません。




こちらは野毛と伊勢佐木町の間の道。ここでも併催の音楽とアートを中心としたイベントが開催されてます。




さて、大道芸を楽しんだところで、あとは引きこもって作業であります(笑

現状。


まずチューブを冷却台近くでぶった切ってジョイントをつけます。


で、シリコンチューブをねじ込んで終わり。これは簡単。
これでチューブに引きずられて本体がひっくり返るなんてことはなくなるはずです。


お次、雑イオン抑制のための電圧印加部分の作製。
上下に数百Vの電圧を印加し、チャンバ内に電界勾配を作り出します。それによってイオンを引き寄せて系から除去する、といった考え方のようですが、正直半信半疑です。効果のほどをこの目で確認してみたいです。

まず上部電極。導電体なら何でもいいはずですので、とりあえず加工しやすいアルミの針金を使います。100均で売ってるやつ。


丸いものに巻き付けて、こんなものを作ります。
これをチャンバの天井から吊り下げるかなと。


天井部分にこれを固定する方法をいろいろ考えていましたところ、チューブジョイントの活用を思いつきました。ワンタッチジョイントをたくさん持っております。


ワンタッチジョイントと
それに合う外形のウレタンチューブ(6mmφ)を使って、


こんなものを作って、この中に先のアルミを通して固定してみます。


大体の位置を確認して、


マジックで穴位置出して、


ドリルであけた穴をリュータで広げます。


こんな感じでいいでしょう。


アルミ針金はチューブの内径より若干細いので、本番で固定するときは太さを増すために熱収縮チューブをかぶせることにします。


先ほどの穴にワンタッチジョイントをねじ込みます。


そこに上部電極を突っ込んで、適当な形に加工。


一端のアルマイト塗装をやすりで剥いでおきます。


お次、対極を作ります。対極は冷却ステージのアルミ板そのものを使ってみます。
端っこに穴開けます。2mmφ。


裏側。右上の大穴ではなく、シリコン接着剤の先っちょに開いている小さい穴です。


冷却ステージのアルマイトもやすりで削り落としておきます。


M2のビスナット、スプリングワッシャを出してきて、


こうやって、


裏側を、


ナットで止めます。


電極線の引き出しは、この端子を使って、


こんな感じにコンタクトさせることにしました。


全体。とりあえず上部電極は位置を変える可能性がありますので、かっちりとした固定はしていません。アルコールを充てんする棚に乗せてるだけ。


お次、冷却ステージの周りに過冷却気体を閉じ込めるための土手を作ります。
sketchupでサクッと図面を描いて、


プリントします。


最近は安定稼働している3Dプリンタさん。


出来ました。


外して、


冷却台に乗せてみます。大きさはぴったりですね。


エポキシ接着剤で固定します。


お次、LEDホルダです。
霧箱作製の大きなポイントの一つはこの照明をどれだけうまくまとめるかにかかっていると思っています。光の当て方ひとつで軌跡の見え方が全く変わってくるのです。当てる方向、光源の数、輝度、などなど慎重な検討が必要ですが、まずはたたき台としての第一弾ライトモジュールです。

こちらもサクッと設計して、


プリント。



LED穴がたくさん開いているので時間がかかります。


出来ました。


良い仕上がりです。


こんな感じにチャンバの外枠にかぶせる形で固定してみようと思っています。


さてさて、いよいよ実験です。
先ほど冷却ステージから引き出した端子にリード線をハンダ付けします。


冷陰極管バックライト用インバータにコッククロフトウォルトン回路を接続した簡易高電圧DC源。


必要な機器類を配線していきます。


ゴミ箱を使った冷却水タンク。


セットアップ完了。


まずは電圧をかけない素の状態で今回導入した土手の効果を見ます。


なかなか良い感じに動いています。
過冷却気体の体積も増しているように見えます。何よりも土手を作ったことで気体の流動が無くなりましたので軌跡も流れなくなりました。なかなか観察しやすいです。

ではいよいよ電圧をかけます。
.......スイッチを入れたとたんになんか「ジジジ」という嫌な音がしました.....
まずい予感があります。

チャンバ内部の様子も全く変化があるようには見えません。
「これはやっちゃったかもね」と思いつつ、インバータの出力電圧を見てみると、


やってしまったようです。
どこをどう短絡したのか、あるいは接続しているペルチェ素子や温度測定素子のリード線あたりに火花が飛んだのか不明ですが、とにかく壊れてしまったようですね。


残念であります。と同時にちょっと心が萎えたので、今回はここまでにします。
インバータ入手しないといけないですね。また買うのも癪なので、ジャンクで回収することを考えるかな。
ま、全体としてはほぼ思惑通りに進んでいますので、この方向で進めたいと思います。

そういえば、MFT2016のエントリーが始まってますね。
みら太な日々は、残念ながら辞退してしまった昨年に引き続き、今年も霧箱で参加を目指したいと思っております。そして今年は、霧箱に加えてマグネトロンスパッタリングも展示したいと思っております。さらにあわよくば現場にて製膜実験をすることを考えております。結構な電圧をかけますので承認される可能性は非常に低いと思っておりますが。
いずれにしろ持っては行こうと思っていますので、スパッタの実験も始めないといけないですね。

今年も審査をパスしますように...

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