Bau einer kontinuierlich betriebenen Diffusionsnebelkammer
Bau einer kontinuierlich betriebenen Diffusionsnebelkammer Bau einer kontinuierlich betriebenen Diffusionsnebelkammer
se Instabilität zur Ausbildung inhomogener Bereiche, in denen Nebelbildung stattfindet. Bei schweren Gasen (z.B. Stickstoff, Luft und Argon) tritt keine Aufteilung der sensitiven Schicht auf, aber es gibt trotzdem einen starken ” Hintergrundregen“. A. R. Bevan erklärt das unterschiedliche Verhalten der Gase mit dem Umstand, dass leichtere Gase eine höhere thermische Leitfähigkeit haben, was zu einem schnellen Abtransport der latenten Kondensationswärme durch die Gase führt und in der Ausbildung kleiner zirkulierender Bereiche resultiert. Auch kochende Alkoholflüssigkeit verursacht nach A. R. Bevan [10] und E. W. Cowan [7] einen vermehrten Hintergrundregen“, der bei weiterer Tem- ” peraturzunahme in einen Regenschleier übergeht und die Kammer zum Spurennachweis unbrauchbar macht. Den Grund dafür sieht A. R. Bevan in der Produktion großer Mengen von ungeladenen Kondensationskeimen. 3.4 Thermodynamischer Aspekt Die Funktionalität einer Diffusionsnebelkammer hängt insbesondere von den thermodynamischen Bedingungen darin ab. Um eine mögliche thermische Störung im Kammerinneren erkennen zu können, wurden periodisch Temperaturprofile aufgenommen. Zur Bestimmung der optimalen Einstellungen bzw. einschränkenden Bedingungen für den Kammerbetrieb wurde in einer Messreihe die Steuerungstemperatur am Kühlaggregat von −15 ◦ C zu −40 ◦ C in 5 ◦ C-Schritten verändert. In jedem Schritt wurde der Rinnenheizstrom IR bei konstanter Haubenheizung (IH = 0, 7 A) so angepasst, dass nach einer Zeit sich ein relativ stabiler Betrieb 31 aufbauen konnte. Als Kriterium für die Eignung der Einstellungen galt außerdem, in allen Temperaturstufen eine vergleichbare, gleichmäßige Hintergrundschicht zu erhalten. Der Vergleich wurde auf optischem Wege durchgeführt, sodass unter Umständen keine exakt gleichen Bedingungen in der Kammer vorlagen. Die Messreihe wurde zweimal durchgeführt, einmal mit (technischem) Ethanol und einmal mit (technischem) 2-Propanol. Dabei wurden in jeder Temperaturstufe bei stabilem Betrieb die Temperaturprofile aufgenommen. Die gewonnenen Daten sind durch Punkte ( ” mess“) in Abbildungen 3.7 und 3.8 dargestellt. Alle Profile zeigen den theoretisch erwarteten Verlauf, in dem im unteren, kühleren Bereich eine fast logarithmische Zunahme der Temperatur beob- 31 Um mit Sicherheit eine Kontinuität des Betriebs feststellen zu können, wären deutlich längere Beobachtungszeiten nötig. So wurden alle Temperaturstufen innerhalb eines Tages getestet. 47
Temperatur ϑ (°C) 30 20 10 0 −10 −20 −30 −40 −50 0 20 40 60 80 100 Höhe x (mm) mes(−15°C) fit(−15°C) mes(−20°C) fit(−20°C) mes(−25°C) fit(−25°C) mes(−30°C) fit(−30°C) mes(−35°C) fit(−35°C) mes(−40°C) fit(−40°C) Abbildung 3.7: Temperaturprofile für Ethanol bei verschiedenen Kühlaggregattemperaturen Temperatur ϑ (°C) 30 20 10 0 −10 −20 −30 −40 −50 0 20 40 60 80 100 Höhe x (mm) mes(−15°C) fit(−15°C) mes(−20°C) fit(−20°C) mes(−25°C) fit(−25°C) mes(−30°C) fit(−30°C) mes(−35°C) fit(−35°C) mes(−40°C) fit(−40°C) Abbildung 3.8: Temperaturprofile für 2-Propanol bei verschiedenen Kühlaggregattemperaturen 48
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Temperatur ϑ (°C)<br />
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Abbildung 3.7: Temperaturprofile für Ethanol bei verschiedenen Kühlaggregattemperaturen<br />
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Abbildung 3.8: Temperaturprofile für 2-Propanol bei verschiedenen Kühlaggregattemperaturen<br />
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