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This page contains additional info for a DIY online workshop part of the Science Days Digital 2020, in German.
Hier geht um es einen Online-Workshop vom CERN im Rahmen der Science Days Digital 2020:
https://science-days.digital/cern/pages/teilchendetektor
Alle Gruppenleiter*innen müssen sich dort bis Freitag, 30. Oktober 12:00 Uhr, online registrieren!
Gebaut werden DIY Teilchendetektorn, die auf diesen Seiten beschrieben sind.
Fotos von aufgebauten Detektoren finden sich in der Bildergallery.
Am ersten Tag erhalten alle Teilnehmer*innen eine Online-Einführung in das Prokjekt und den Kontext zu den Detektoren in der Teilchenphysik am CERN.
Anschliessend werden unabhänging voneinander in den unterschiedlichen Gruppen mehrere Detektoren in Schulen/Fab-Labs oder Maker-spaces aufgebaut. Die Betreuer*innen der Gruppen brauchen dazu grundlegede Lötkenntnisse um den Teilnehmern beim Aufbau helfen zu können. Generell kann das Projekt von Elektronik-Anfängern leicht zusammengebaut werden (mehrfach erprobt, u.a. mit Schülern).
Zielgruppen:
- ab 16 Jahre bis 60+
- Schülergruppen mit Lehrer*innen, Studentengruppen, citizen science Enthusiasten in Fab-Labs/Makerspaces
- Die Gruppenleiter*innen benötigen Löterfahrung um den übrigen Teilnehmer*innen in den Gruppen beim Zusammenbauen der Detektoren zu helfen.
Termine:
Die folgenden Termine gehören zusammen, der Workshop geht insgesammt über vier Tage, Montag bis Donnerstag.
Nach Absprache (o.keller@cern.ch) zusätzliche Termine bzw. andere Uhrzeiten am Nachmittag oder Abend möglich.
- 23. November | 10:30 – 12 Uhr, Einführung für Schülergruppen per Zoom, ab 16 Jahren/Oberstufe
- 24. November | 19:00 - 20 Uhr, Alternative kurze Einführung per Zoom, geeignet für Erwachsene
- 24. und 25. November, ganztags: Online-Support/Troubleshooting per Zoom nach Absprache
- 26. November | 10:00 Uhr, Abschlusspräsentation per Zoom. Informelles „show & tell“ Format:
Jede Gruppe zeigt was sie gebaut und welche Messungen sie gemacht haben.
Dauer:
Ungefähr 3-6 Stunden online (flexibel, je nach Support-Bedarf der Gruppen).
Die Detektoren selbst werden zwischen den Online-Terminen innerhalb der Gruppen in Eigenregie vor Ort gebaut und anschliessend zum Messen von natürlicher Radioaktivität in der eigenen Umgebung verwendet. Die selbstgebauten Detektoren, gesammelten Erfahrungen & Messergebnisse werden am letzten Tag gezeigt/besprochen und von allen Teilnehmer*innen untereinander online präsentiert.
Beschaffung der Materialien:
- Der Detektor besteht aus unterschiedlichen Elektronikbauteilen und einer kleinen Elektronikplatine welche von Hand zusammengelötet werden müssen. Ausserdem wird zum Betrieb ein 9V Block und ein passendes Kabel benötigt. Siehe Materialien -Liste unten.
- Das CERN stellt die benötigte Anzahl von Platinen kostenlos zur Verfügung.
- Als Metallgehäuse dient z.B. eine handelsübliche Blechdose die ebenfalls besorgt werden muss, siehe Materialien -Liste unten unten.
- Die elektronischen Bauteile sowie das Metallgehäuse müssen von den einzelnen Gruppenleiter*innen selbst vorab besorgt werden: Kosten ca. 10-15 EUR pro Detektor, plus ca. 5-10 Euro für ein Anschlusskabel und eventuelle Adapter - details siehe Materialien -Liste unten. Die Preise variieren stark je nach Bestellmenge und Versandhändler
- Bauteile-Bestelllisten für diverse Elektronik-Versandhändler auf kitspace.org, details unten unter Materialien .
- Neu: komplettes Bauteile-Kit inkl. Kabel, speziell für diesen Workshop: https://shop.kitspace.org/buy/electron-detector-parts-only/
- Gebaut wird die Elektronen-Detektor Variante dieses Projekts. Geübte Bastler können sich nach Absprache auch an die Alpha-Detektor Variante wagen, Übersicht zu beiden Detektor-Varianten .
Workshop-Vorbereitung
Alle registrierten Gruppenleiter*innen stimmen ab 1. November sämtliche Materialien und benötigtes Werkzeug mit Oliver Keller (o.keller@cern.ch) per eMail ab.
Benötigte Werkzeuge
- Lötkolben & Lötzinn
- Entlötlitze (empfohlen) oder manuelle Entlötpumpe
- Elektronik-Seitenschneider (= Seitenschneider mit dünnen Schneidekanten)
- Löcher in's Metallgehäuse via:
- Stanzeisen (mit 2, 5 & 9 mm Lochdruchmesser) und Hammer => geht sehr gut bei dünnen Blechdosen
- z.B. günstige Henkel-Locheisen, gibt's auch im Baumarkt
- möglichst schwerer Hammer
- kleine Holzplatte zum unterlegen
- oder Metallbohrer (3, 6 & 10 mm) und Bohrmaschine => bei dickenwandigen Alu-Gehäusen
- Durchmesser von Stanzeisen sollten immer eine Stufe kleiner gewählt werden als nötig, da die Löcher im weichen Zinnblech automatisch etwas grösser werden als der Normduchmesser eines Stanz-Werkzeuges
- Stanzeisen (mit 2, 5 & 9 mm Lochdruchmesser) und Hammer => geht sehr gut bei dünnen Blechdosen
- Schraubendreher für M3 Befestigungsschrauben
- 2 Zangen (z.B. Kombizange & Flachzange) zur Befestigung der BNC-Buchse und des Schalters in der Wand des Metallgehäuses (oder eine Zange plus passender Gabelschlüssel)
Materialien
- die Platinen werden kostenlos zur Verfügung gestellt
- Elektronik-Bauteile:
- Bauteileübersicht
- Komplettes Kit inkl. passendem Kabel und Headset-Adapter für Messung per Handy/Laptop: https://shop.kitspace.org/buy/electron-detector-parts-only/
- Alternativ: Bestellnummern & Warenkorb management für Mouser/Farnell/RS-Online via kitspace.org (vorher 1-click BOM browser plugin installieren!)
- ein Metallgehäuse, entweder aus dünnem Zinn-Blech (z.B. für Bonbons/Kekse/Schokolade ) oder dickwandigem Aluminium .
Mindestgröße des Metallgehäuses:- 8 x 4.5 x 3 cm³ (Batterie hochkant)
oder - 8 x 5.5 x 2 cm³ (Batterie flach)
- 8 x 4.5 x 3 cm³ (Batterie hochkant)
- ein 9 V Block pro Detektor (idealerweise 9 V Akku & Ladegerät)
- dünnes, isoliertes Elektronik-Kabel zum Anschluss des Ein/Aus-Schalters (1-2 mm Aussendurchmesser)
- 1 bis 2 sets von M3 Schrauben, M3 Abstandsbolzen (Sockelschrauben) und M3 Muttern: zur Befestigung der Detektor-Platine im Metalllgehäuse
- ein passendes Kabel zum Anschluss an Oszilloskop, Soundkarte oder Smartphone/Laptop Headset-Anschluss
- ein Oszilloskop (sehr empfohlen zum testen) oder USB-Soundkarte oder Smartphone/Laptop mit Headset-Anschluss
- schwarzes Isolierklebeband
Anleitungen
- Vorder & Rückseite der bestückten Platine (Elektronen-Detektor Variante):
- zweiseitige Bauanleitung auf Deutsch als PDF (funktioniert gut als Handout zum Aufbauen)
- detailierte Bauanleitung auf Englisch