Tesafilm Röntgengenerator

Grundlagen: Die Emission von Licht beim Zerbrechen von Kristallen ist unter der Bezeichnung Tribolumineszens schon lange bekannt.Allerdings sind die Leuchterscheinungen sehr schwach und nur mit dem dunkel adaptieren Auge zu erkennen. Ähnliche Effekte treten auf wenn Klebestreifen von einer Unterlage abgezogen werden. Allgemein werden elektrische Entladungen die durch Ladungstrennung entstehen für das Leuchten verantwortlich gemacht.Das Leuchten wird wesentlich verstärkt wenn der Versuch nicht bei normalen Atmosphärendruck sondern im Vakuum durchgeführt wird. Bei geeigneter Versuchsführung dabei nicht nur sichtbares Licht sondern auch hochfrequente Strahlung und sogar Röntgenstrahlung erzeugt. Eine Forschergruppe an der Universität von Californien, Los Angelos haben das in einem eindrucksvollen Experiment gezeigt.C.G. Camara, J.V. Escobar, J.R. Hird und S.J. Putterman veröffentlichten den Versuch in der Zeitschrift Nature im Oktober 2008 (Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick-slip friction in peeling tape)

Experiment: Der Versuch ist ziemlich einfach und kann leicht nachgebaut werden. Die volle Tesarolle wird drehbar befestigt und der Film mit einem Motor auf einer zweiten Rolle aufgespult. Nach Camara sollte die Abrollgeschwindigkeit etwa 3 cm pro Sekunde betragen. Bei einem mittleren Rollendurchmesser 30 mm muss dann die Drehzahl 0,3 Umdrehungen pro Sekunde oder 20 Umdrehungen pro Minute betragen. Am besten verwendet man einen kleinen Gleichstrommotor mit passendem Getriebe. So wird auch das zum Aufwickeln erforderliche Drehmoment leicht erreicht. Wie schon erwähnt muß der Versuch in einer Unterdruck Atmosphäre durchgeführt werden. Deshalb wird der Wickelmechnismus ein ein NW 100 Flanschteil eingebaut. Als Deckel wird eine Plexiglasplatte verwendet die einen Blick auf die Vorgänge erlaubt. Der Pumpstand besteht aus einer zweistufigen Drehschieberpumpe und einer luftgekühlten Diffussionspumpe. Das benötigte Vakuum von weniger als 10^-2 mBar könnte aber auch mit einer guten Rotationspumpe allein erreicht werden.

		Das linke Bild zeigt das Glimmen an der Ablösestelle des Tesafilms. Bei einem Druck von 5x10^-2 mBar ist das Leuchten in einem dunklen Raum mit dem Auge gut sichtbar. Die Aufnahme wurde mit einer Belichtungszeit von 10 Sekunden, einer Blende von 3,5 und einer Filmempfindlichkeit von 1600 ASA gemacht. Der grüne Schimmer stammt vom Licht einer Leuchtdiode des verwendeten Netzgerätes.
		Röntgenemission: Erreicht der Druck in der Vakuumkammer Werte von weniger als 10^-2 mBar werden beim Auftreten der Entladung Röntgenstrahlen emittiert. Ohne großen Aufwand können die Röntgenstrahlen mit einem passenden Geigerzähler nachgewiesen werden. Die im linken Diagramm aufgetragenen Messungen wurden mit einem Zählrohr ZP 1410 im Abstand von fünf Zentimetern aufgenommen.

Zugleich wurde noch der Messkopf einer Feldmühle angebracht um die statische Ladung erfassen zu können. Nach dem Einschalten des Motors steigt die Aktivität erst stark an um sich dann auf einen konstanten Wert einzu pegeln. Eine Erhöhung der der Motorspannung und somit er Abwickelgeschwindigkeit läßt die Aktivität ansteigen. Eine obere Grenze dieses Verhaltens wurde noch nicht ermittelt da schon bei einer Motorspannung von 10 Volt die Spule schnell abgewickelt wird. Zum Wechseln der Rolle muß dann die Kammer geöffnet und nach dem Spulentausch wieder abgepumpt werden. Um sicher zu gehen dass die Zählpulse durch Strahlen und nicht durch elektrische Störungen ausgelöst werden wurde eine Bleiglasplatte zwischen Kammer und Zählrohr geschoben, worauf der Zähler sofort verstummt.

Röntgenbilder: Erste Versuche die Röntgenstrahlen mit einem Leuchtschirm sichtbar zu machen verliefen leider negativ. Ein bescheidener Erfolg wurde erst mit einer Bildverstärkerröhre erzielt. Der Leuchtschirm wurde direkt auf das Eingangsfenster der Verstärkerröhre geklebt und vor dem Leuchtschirm als Testobjekt eine M3-Schraube mit Mutter plaziert. Anschließend wurde zwei

Aufnahmen gemacht, eine während des Spulens und eine bei Stillstand. Die Differenz beider Aufnahmen zeigt dann die Umrisse der Schraube mit Mutter.
Die Intensität der Strahlung ist recht schwach.
Nach Messungen von Herrn Harald Chmela
> http://www.hcrs.at< der dieses interssante Experiment schon vor geraumer Zeit durchführte kann die Intensität durch Verwendung anderer Klebebänder stark gesteigert werden. Herr Chemla erreichte eine etwa zehnfache Steigerung durch Verwendung von Scotch Tape statt Tesa Film. Leider war hier in München das Scotch Tape Crystall 600 nicht aufzutreiben

Das einzige Tape von 3M das zu bekommen ist, ist das "Scotch Invisible Tape". Aber auch mit diesem wurde eine deutlich Steigerung der Strahlungsleistung erreicht. Auch der von Chmela beschriebene Druckanstieg während des Abwickelns war bei Scotch Tape wesentlich stärker als bei Tesa. Wahrscheinlich ist die Röntgenemission stark vom verwendeten Kleber abhänig der sich wohl bei Tesa und Scotch unterscheidet.
Mit dem 3M Tape gelang die Abbildung einer Büroklammer sofort. Der Abstand des Leuchtschirm von der Strahlenquelle betrug etwa 3 Zentimeter.