Schmelzen und Erstarren in zwei Dimensionen Dissertation ...

2.4 Stabilisierung des Aufbaus
tiv messendes gasdynamisch gedämpftes Masse-Feder-System) 19 installiert und deren
Signal für eine aktive Regelung der Neigung verwendet (vergl. Kapitel(1.5)). Mit dieser
Regelung konnte das Kolloidsystem nicht hinreichend zur Ruhe gebracht werden; laut
Hersteller beträgt die Genauigkeit der Sensoren < 20 mRad, ein späterer Vergleich mit
Neigungsmessungen des optischen Neigungssenors 20 liefert mit der verwendeten Spannungsversorgung
des Sensors eine Messgenauigkeit von > 50 mRad. Die Fluktuationen
haben Perioden im 24 Stundenbereich und sind vermutlich auf Schwankungen der Labortemperatur
< 1 K zurückzuführen. Umrüsten auf einen piezogedämpften Tisch 21 und
Kontrolle der Verkippung der Experimentierplatte mit dem optischen Neigungssensor
lieferte die nötige Stabilität des Aufbaus.
2.4.3 Verteilung der Randkolloide
Nachdem alle Parameter, die die Grenzfläche verzerren und die Gleichgewichtslage des
Kolloidsystems beeinflussen, hinreichend unter Kontrolle waren, konnte eine Korrelation
zwischen der Verteilung der Kolloide auf dem Rand der Zelle und der Inhomogenität
ihrer Verteilung festgestellt werden. Dort, wo die Dichte der Randpartikel größer ist,
Wasser
Glas
Luft
Abbildung 2.6: Gleichgewichtslage eines Kolloide an der Glaskante.
schien die Grenzfläche tiefer zu liegen. Der Kontaktwinkel der Wasser-Luft-Grenzfläche
ist an der rechtwinkligen Kante des Glases zwischen hydrophiler und hydrophober
Oberfläche nicht definiert. Eine Gleichgewichtslage wie in Abbildung (2.6) ist plausibel,
wenn die Krümmung der Wasser-Luft Grenzfläche zwischen Glas und Kolloid
die Gleiche wie um das Kolloid ist. Die Grenzfläche wird an Orten großer Randdichte
stärker nach unten verzerrt und weist einen Sattelpunkt auf (analog einer Seifenblase
in einem aus der Ebene heraus verbogenen Ring). Die Kolloide adhäsieren auf der
Glaskante und ihre Diffusion ist stark reduziert, so dass sich eine Gleichverteilung der
Kolloide auf dem Rand innerhalb von 2 Wochen nicht einstellt. Starkes Verkippen der
Experimentierplatte in Richtung kleiner Randdichte, so dass eine Dichtewelle innerhalb
1-2 Tagen gegen den Rand läuft, überwindet die Adhäsionskräfte und wurde zur
Herstellung einer Gleichverteilung der Kolloide auf dem Rand benutzt. Danach ließ
19 Seika NB3 von Seika, Kempten; www.seika.de
20 Nivel20 von Leica, Unterentfelden (Schweiz); www.leica-geosystems.com
21 IRS Scientific Instruments, Zwillikon (Schweiz); www.jrs-scientific-instr.ch
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