Wilson Nebelkammer
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| Die Kammer ist ähnlich >dieser<
aufgebaut. Nur ist sie deutlich größer. Da sie nur für visuelle
Beobachtung gedacht ist wurde auf eine Blitzeinrichtung verzichtet. |
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Die Kammer unter Druck gesetzt. Dazu wird
Luft über ein Filter mit einem Kompressor in die Kammer gepumpt.
In der Kammer befindlicher Alkohol verdampft und es stellt sich ein
stabiles Gemisch aus Luft und Alkoholdampf ein. Wird nun die Kammer
wieder entspannt sinkt die Temperatur des Dampfes schlagartig, der
Dampf kommt in den Zustand der Übersättigung. Der Alkohol
kondensiert als Nebel in feinen Tröpfchen die vorzugsweise an
den durch die Strahlung gebildeten Ionen entstehen. So wird der Weg
der Strahlungsteilchen sichtbar.
Ein sehr wichtiger Parameter einer Wilsonkammer ist das Expansionsverhältniss,
d.h. der Druck in der Kammer vor und nach der Expansion. Ist es zu
klein entsteht nur wenig Übersättigung und es werden kaum
Tröpfchen gebildet. Ist es zu groß entstehen die Tröpfchen
auch ohne Kondensationskeime und es entsteht nur dichter Nebel. Der
Wert des Expansionsverhältnisses hängt von vielen Faktoren
(Kammerflüssigkeit, Temperatur, geometrische Verhältnisse,
Dauer der Expansion, u.s.w.) ab. Bei dieser Kammer mit einem 1:1 Gemisch
von Isopropanol und Wasser wurde ein Wert zwischen 1:1,25 und 1:1,3
gefunden. Das rechte Oszillogramm zeigt den Druckabfall in der Kammer
während der Expansion. Die Abfallzeit beträgt etwas weniger
als 100ms. |
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Die elektrische Schhaltung
ist relativ simple. Es ist eine Ablaufsteuerung für die verschiedenen
Phasen des Betriebs und ist mittels eines Arduino realisiert. |
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| 1. |
Feldspannung ein, LED aus, Expansionsventil zu |
| 2. |
Auf Start warten |
| 3. |
Kompressor einschalten, Kompressorventil auf |
| 4. |
Kammerdruck aufbauen bis SetPoint. |
| 5. |
Kompressor aus, Kompressorventil zu, Feldspannung
aus, LED ein |
| 6. |
Expansionsventil auf |
| 7. |
Spuren sind zu sehen |
| 8. |
wie 1. u.s.w. |
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Rechts ein Avi-Film vom Betrieb
der Kammer. Um nicht auf zufällige Hintergrund-Radioaktivität
angewiesen zu sein wurde ein Americium Prüfstrahler in die Kammer
eingebaut.
Das rechts unten im Bild sichtbare Strahlenbüschel stammt von
den Alphastrahlen dieser Quelle.
Zusätzlich wird die vom Kompressor angesaugte Luft durch eine
Kammer gesaugt in dem sich ein Glühstrumpf befindet.
Ältere Glühstrümpfe für Gaslaternen sind mit verschiedenen
Salzen , darunter auch eine Thoriumverbindung präpariert um die
Lichtausbeute zu erhöhen. Durch den radioaktiven Zerfall des
Thorium entsteht ständig das kurzlebige Radon. Dieses Radon wird
mit der Luft in die Kammer gesaugt wo es unter Alpha-Emission zerfällt.
Diese Alphapartikel haben eine wesentlich höhere Energie als
die des Americium deshalb sind auch die Spuren viel länger. |
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