Nebelkammer - Physikalisches Projektpraktikum

Im oberen Bereich der Kammer befindet sich das Reservoir für das dampferzeugende Medium
welches dort in der Flüssigkeitsphase vorliegt. Durch Erwärmung von oben wird erreicht, dass das
Medium verdampft (oder zumindest schneller verdunstet). Da die Kammer von unten gekühlt wird,
diffundiert der entstandene Dampf nach unten und wird auf dem Weg unter seinen Taupunkt
abgekühlt, es entsteht also eine übersättigte Schicht im unteren Bereich der Kammer.
Realistische Temperaturen für die Erwärmung sind +40 °C und für die Abkühlung der Bodenplatte -10
°C. Die Erwärmung wird meist durch Stromfluss in Drähten oder Widerständen erreicht, die
Abkühlung in den einfacheren Nebelkammern über Trockeneis, in den größeren z.B. über
Peltierelemente mit Wasserkühlung oder über Kompressorkühlungen.
Ein weiteres in einer Diffusionsnebelkammer benötigtes Element ist eine Ionen-„Absaugung“. Da in
dieser Art Nebelkammer Beobachtungen über längere Zeit realisiert werden sollen, wäre es
kontraproduktiv, wenn die Nebelspuren (d.h. die Kondensationskeime) ständig im sensitiven Bereich
verbleiben würden und die Kammer somit nach einiger Zeit komplett mit Nebel „gefüllt“ wäre.
Realisiert wird diese Absaugung über Hochspannungsdrähte, die die geladenen Teilchen aus der
sensitiven Zone durch Abstoßung bzw. Anziehung entfernen und somit die Kammer frei für neue
Nebelspuren machen. In kleineren Kammern können die Hochspannungsdrähte auch durch
elektrostatische Aufladung des Gehäuses ersetzt werden.
In einigen Nebelkammern wird tatsächlich ein weitgehend autonomer Betrieb über längere Zeiträume
(Tage, Wochen) erreicht, indem eine Kompressor- oder Peltierkühlung mit einem Pumpensystem
kombiniert wird, welches das am Boden kondensierte Medium wieder zurück in das Reservoir im
oberen Bereich leitet.
Vorzugsweise werden für Diffusionsnebelkammern dampferzeugende Medien mit geringer Siede- und
Schmelztemperatur verwendet um zum einen die Dampferzeugung zu erleichtern und zum anderen
zu vermeiden, dass das Medium an der Bodenplatte gefriert. Ein solcher Stoff, der sich auch in
zahlreichen kommerziellen Kammern bewährt hat ist Isopropanol. (Siedepunkt: 82,4 °C,
Schmelzpunkt: -88,5 °C).
5. Selbstbau einer Diffusionsnebelkammer
Unser Ziel war es, eine einfache, kostengünstige Diffusionsnebelkammer aufzubauen, die sich darauf
beschränkt, das grundlegende Prinzip dieses Typs einer Nebelkammer ohne großen technischen
Aufwand (wie Kompressorkühlungen, Rückpumpsysteme, etc.) zu realisieren und somit ionisierende
Strahlung sichtbar zu machen.
5.1 Evolution
Für unseren allerersten Bau verwendeten wir eine handelsübliche, durchsichtige Plastikbox, sowie ein
auf die passenden Maße geschnittenes Stück Bastelfilz als Medienreservoir. Zusätzlich benutzten wir
eine dünne, mit einem schwarzen Stück Plastik beklebte Metallplatte als Boden und Isopropanol als
Medium. Aus Mangel einer geeigneteren Lichtquelle für die Beleuchtung verwendeten wir ein auf
hohe Frequenz eingestelltes Stroboskop aus dem PP Lagerräumen.
Die Plastikbox wurde am Boden mit dem Bastelfilz beklebt und dieser mit dem Isopropanol getränkt.
Anschließend wurde die Box umgedreht und auf den Metallboden gesetzt.
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