Fakultät für Physik und Astronomie Ruprecht-Karls-Universität ...
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4.3. TEMPERATURABHÄNGIGKEIT DER SEPARATION 81<br />
Abbildung 4.12: Temperaturverlauf bei 28 cm Stickstofffüllhöhe. Nach 23 Minuten wurde die<br />
Regelung auf -120 ◦ C eingeschaltet.<br />
wurde. Wird durch alle Säulen Helium geschickt, hat die Regelung größere Schwierigkeiten, die<br />
Temperatur homogen zu halten. Der Temperaturunterschied zwischen oberem Temperaturfühler<br />
<strong>und</strong> den unteren beträgt dann (6±1) ◦ C.<br />
4.3.2 Temperaturabhängigkeit der Separation<br />
Zum Test der Temperaturabhängigkeit wurden bei verschiedenen Temperaturen jeweils eine Probe<br />
mit 7 l STP Laborluft auf eine Säule geladen. Anschließend wurde der Zeolith mit Helium<br />
gespült <strong>und</strong> die Zeit gemessen, nach der das Argon bzw. der Sauerstoff am QMS sichtbar wurde.<br />
Die Heliumdrücke betrugen jeweils 1410±10 mbar vor der Zeolithsäule <strong>und</strong> 990±20 mbar hinter<br />
den Säulen, sodass die Druckdifferenz bei jeder Separation in etwa konstant geblieben ist. Der<br />
typische Verlauf einer Separation, wie sie am QMS beobachtet wird, ist in Abb. 4.13 gezeigt.<br />
Der Heliumverbrauch pro Separation war relativ hoch, da das Helium in dieser Versuchsreihe<br />
noch nicht rezirkuliert wurde (vgl. Abschnitt 4.1.2). Der hohe Verbrauch an Helium bei dieser<br />
Versuchsreihe motivierte dazu, das Helium nicht mehr zu verwerfen, nachdem es die Säulen<br />
passiert hat, sondern wieder vor die Zeolithsäulen zurückzupumpen. Dies wurde durch die zwei<br />
Membranpumpen realisiert, die auch <strong>für</strong> die Entgasungsanlage eingesetzt werden (Abschnitt<br />
4.1.1). Dadurch wurde der Heliumverbrauch erheblich reduziert, da nur noch in den ersten Minuten<br />
zum Spülen der Pumpvolumina sowie zum Reinigen der Aktivkohle <strong>und</strong> der Zeolithsäulen<br />
Helium verbraucht wird.<br />
In Abbildung 4.15 a ist die Zeit, die das Argon benötigt, um durch die Zeolithsäule zu<br />
kommen, in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Gemessen wurde jeweils der Beginn<br />
des Peaks (Punkt A bzw. Punkt C <strong>für</strong> den Sauerstoff in Abb. 4.13). Man sieht deutlich eine<br />
starke, exponentielle Abhängigkeit. Bei -118 ◦ C (≈ 155 K) passiert das Argon schon nach 8
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