蛍光鉱物用のライト(UV-A/C)をつくる
注意：この記事では眼や皮膚に有害な光源を扱います。また、感電の可能性もあります。試される場合は各自でリスクを判断し、適切な防護策と自己責任の元で作業を行ってください。
市販されているハンディサイズのブラックライトを改造します。鉱物の蛍光/燐光を観察するために、UV-A(長波長紫外線)とUV-C(短波長紫外線)の両方が使えるライトにします。*1
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他に、単3電池4本。ポリカーボネイト製などの紫外線をカットできるゴーグルなど。
ライトは安く売っているブラックライトの蛍光管と白色LEDが使える灯具を利用します。このLED部分をブラックライトLEDに付け替えます。あとは蛍光管を殺菌灯(これがUV-C光源)に替えれば二種類の波長を切り替えられるライトの出来上がり。
蛍光管の取替えは簡単なので、今回の図画工作のメインはLEDの換装です。
用意したLEDは日亜化学製。ピーク波長は375nm。キーホルダー型のLEDライトに使われているものです*2。
肝心の灯具は700円しない安いもので、製造国は不明。OEMで複数のルートから出ており、値段やパッケージは色々あるようです。とりあえずAmazonで安いものを選択。
動作は正常。スライドスイッチの感触は曖昧ですが、きちんと動作。LEDの方も点灯を確認。
分解を開始。まず蛍光管を受ける白い部分を外します。蛍光管の下の反射材を取ると、6箇所のスリットがあり、黒い部分の爪で固定されているのが分かります。私はここで爪の一本を折ってしまったので、注意が必要です。また、白い部分を外すと蛍光管につながる電極が露出しますが、電源を入れると交流200Vを超える電圧がかかります。電池は必ず外して作業してください。
電池蓋を外すと内側からストラップを引き抜けます。すると背中を止めている部品や、電池蓋の反対側のフタ(LED用の穴がある)が取り外せ、3枚おろしのようになります。
とりあえず分解が終了した状態。簡易な構造ながら一本もネジを使っていない、量産コストを意識した設計。
心臓部の基板。トランジスタとトランスで発振・昇圧する回路*3。ついでに直流の低圧部分からLEDにつないでいる。基板の裏、ハンダ付けの質は値段なりのもの。リード線も千切れてしまいそう。
LEDは吸い取り線で外し、新しいものに交換。そのほか、気になる部分もハンダ付けし直し。リード線は鋭角に折れない向きで付け直し。あとは元通り組み立てるだけです。
LEDの点灯を確認&蛍光管は殺菌灯に変更しました。
ここで問題が発生。殺菌灯で適当な標本を照らしたら、蛍光しない。実は蛍光管部分を覆う透明なプラスチック製のカバー(ポリカーボネート？)、可視光や通常のブラックライトは透過してもUV-Cに対して不透明らしく、外せば蛍光しました。
そういうわけで、テスト撮影した鉱物写真たち
このままでも使えますが、有害な波長域の光が全方向に発射されるのは望ましくないので、照射範囲を絞るカバーが欲しいところです。
元のカバーがUV-Cを透過しないならそこに穴を開ければ丁度いいので、穴あけ加工をしました。手持ちのフィルターが5cm角なので穴の長さも5cm程度で良かったのですが、加工時にはそのことを考えていませんでした。
殺菌灯の可視光成分が眩しいことと、このプラスチック素材がUV-Cをどの程度カットしているのかわからない*4ので、一応裏側にアルミ箔を貼り付け。これで出来上がりです。
透明なカバーだとアルミ箔の隙間からどうしても可視光が漏れてくるので、裏側から黒の塗料で塗装しました。
*1:ただし、水銀線の可視光の影響をカットできないため、微弱な蛍光を見たいときは可視光カット・紫外線透過フィルタを使用する必要があるかと思います。市販のミネラライトが高価なのはほとんどこのフィルターに要するコストだと思います。
*2:
これも鉱物標本の蛍光の確認に使えます。
*3:このタイプの仕組みを解説しているサイトを参考までに。
http://ecwkit.nomaki.jp/shiryou/small/keikoutou.htm
*4:鉱物の蛍光の有無だけでは、どの程度カットしているのか=どの程度漏れ出ているのか判断できない
