Bau einer kontinuierlich betriebenen Diffusionsnebelkammer

Halbleiter unterschiedlichen Typs angeordnet werden. Werden sie vom Strom
durchflossen, so wird aufgrund des Peltier-Effekts Wärme von einer Platte
zur anderen transportiert, wodurch die erste Platte gekühlt wird. Führt man
Wärme an der zweiten Platte außerhalb des Systems ab, so kann ein stabiler
Kühlbetrieb hergestellt werden. Durch Überlagerung der Peltier-Elemente
kann man die benötigten tiefen Temperaturen erreichen. Doch bei großflächigen
Kammern treten folgende Probleme auf. Einerseits kann man die Bodenplatte
in der Kammer nicht gleichmäßig kühlen, da die Elemente aufgrund
deren Größe nur ” punktuell“ angebracht werden können. Andererseits muss
man zur Kühlung der Elemente einen Kühlkreis mit Wasser aufbauen, der nur
mit Peltier-Elementen, aber nicht mit der Bodenplatte (wegen Vereisungsgefahr),
in Kontakt steht und an jedem Element die gleiche Wärmemenge
abführt. Damit ist man insbesondere auf eine Quelle mit möglichst kaltem
Wasser angewiesen, was die Wahl des Einsatzortes der Kammer einschränkt.
Nachdem aus genannten Gründen die beschriebenen Kühlmethoden abgelehnt
werden mussten, entschied man sich für ein Kühlaggregat, das mit der
Kammerbodenplatte aus Messing (K) ein geschlossenes System bildet und
außer einem elektrischen Anschluss keine weitere Einschränkungen an die
Flexibilität des Einsatzortes der Kammer darstellt. Die Wahl fiel auf einen
Tauchkühler TK 441-s der Firma FRYKA Kältetechnik (Esslingen) mit einer
Kälteleistung von 950 W (bei 20 ◦ C), der von einem fachmännischen Betrieb
so umgebaut wurde, dass das Kältemittel R 507-x vom Kühlaggregat in die
Metallplatte geführt wird, wo es durch ein Röhrensystem 14 zurück zum Kühlaggregat
geleitet wird. Laut den Herstellerangaben, können dadurch Temperaturen
bis unter −40 ◦ C an der Plattenoberfläche erreicht werden. Bedingt
durch die Spezialanforderungen an das für den Einsatz in der Nebelkammer
modifizierte Kühlaggregat geschieht die Temperaturregelung nun über einen
an der Unterseite der Platte (K) mittig angebrachten Thermofühler.
Durch einen zusätzlichen Schalter am Gerät ist die Verwendung eines weiteren,
serienmäßig mitgelieferten PT100-Fühlers möglich. Dabei sollte man
allerdings beachten, dass der gemessene Temperaturwert als Steuersignal an
die Regelung weitergegeben wird.
Da eine Eloxalschicht gegen Alkoholeinflüsse resistent ist, eignet sich eine
schwarz eloxierte Aluminiumplatte sehr gut als dunkler Hintergrund zur Betrachtung
von Nebelspuren. Sie wird auf die Messingplatte montiert, wobei
zur Verbesserung des thermischen Kontaktes zwischen Messing- und Aluminiumplatte
dazwischen Wärmeleitpaste aufgetragen wird. Kontrollmessungen
14 Da der Auftrag von einer externen Firma ausgeführt wurde, habe ich über den genauen
Verlauf der Kühlwege in der Platte keine weiteren Angaben. Aus der Ausbreitung der
Nebelschicht über der Platte während des Kühlvorgangs kann man darauf schließen, dass
die Kühlschlangen parallel angeordnet sind.
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