große Diffusions Nebelkammer

Aufbau: Diese Diffusions Nebelkammer arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ihre >>kleine Schwester<<, ist nur mit einer deutlich größeren Beobachtungsfläche von 25 x 35 cm ausgestattet.

Kühlung:

Auch diese Kammer arbeitet mit einer Peltierkühlung (eine ursprünglich vorgesehene Kompressorkühlung erwies sich als zu leistungsschwach, und erfordert noch eine Menge Entwicklungsarbeit). Verwendet werden 12 Peltierelemene vom Typ TEC1-12705T125. Die Elemente haben eine max. elektrische Leistung von 76W und dabei eine Kühlleistung von 47W. Diese 12 Elemente sind in der Lage die Beobachtungsplatte in 15 min auf die erforderliche Temperatur von tiefer -20°C zu kühlen. Die dabei anfallende Leistung von ca. 500W wird mit Kühlwasser entfernt. Elektrisch sind die 12 Peltiers in drei Stränge zu jeweils vier Elemente geschaltet. und ziehen bei 40V Betriebsspannung ca. 10A Strom.
Die rechte Kurve ist ohne die themische Last des kondensierenden Alkohols (Kondensationswärme) gemessen, im realen Betrieb liegt die Endtemperatur je nach Kühlwasserfluß und Temperatur bei -17 bis -23°C

Verdampfer: Die schwarz lackierte Beobachtungsplatte ist samt dem Kühler schaumisoliert auf einer PVC Platte aufgebaut. Zur seitlichen Beleuchtung dienen zwei Leuchtstoffröhren links und rechts. Die beiden Verdampferrinnen werden durch gebogene Kupferröhrchen (hinten, links und rechts) mit Alkohol versorgt. Geheizt werden die Rinnen durch in V2A-Röhrchen eingezogenen Widerstände. Da die Rinnentemperatur und somit die Verdampfungsrate des Alkohols stark vom Füllstand der Rinnen abhängt wird die Heizertemperatur mit einer einfachen Zwei-Punkt-Regelung eingestellt. Zur Temperaturmessung der Verdampfer, der Beobachtungsplatte und des Kühlers werden Pt 100 Widerstände verwendet.

Grundplatte: Die Bausteine sind auf einer 50 x 45 cm großen Chasisplatte angebracht. Rechts hinten das Netzteil zur Versorgung der Peltierelemente und der Alkoholverdampfer. Die Betriebsleistung der Peltierelemente von ca. 500W erfordert einen starken Trafo, und hochkapazitive Kondensatorbank zur Glättung. Das kompakte Hochspannungsnetzteil, welches aus einem Fotokopierer stammt, liefert ca.
4 kV zur Versorgung des Gitters. Eine Selbstbau Schlauchpumpe fördert den Alkohol mit ca. 1ml/s in die Verdampferrinnen.
Die Regelung, links hinten, basiert auf einer Schaltung mit einem 16F84 PIC Mikroprozessor. Die Temperatur des Kühlers, der Bodenplatte und der Verdampfer werden gemessen und über ein
7-Segment Display angezeigt. Die Verdampfer-temperatur wird auf einen zwischen 30 und 70°C einstellbaren Sollwert geregelt. Auch die Kühler-temperatur wird vom Prozessor überwacht und bei einer Überschreitung von 50°C (z.B. Kühlwasser-ausfall) werden die Peltierelemente abgeschaltet.

Auf der Frontplatte ist neben einer umschaltbaren Temperaturanzeige für die Kühler-, Heizer- und Bodenplatten Temperatur eine kleine Probenkammer angebaut. In dieser können Materialen ( im Bild die Gewebeprobe eines Glühstrumpfes) eingebracht und auf ihre Emanationsfähigkeit untersucht werden. Auf Knopfdruck wird eine Pumpe eingeschaltet und bläst einen schwachen Luftstrom durch die Probenkammer weiter in das aktive Volumen der Nebelkammer. Durch die Probe entwickeltes Gas, wie Radon oder Thoron gelangt so in die Kammer und kann durch die stattfindenden Zerfälle nachgewiesen werden

Der vollständige Schaltplan kann links als PDF-Datei geladen werden. Bei Interesse kann auch der Assembler Code des Mikroprozessors zur Verfügung gestellt werden (>Email<)

Die Kammer mit aufgesetzter innerer Haube. Diese Haube mit Silikonkautschuk verklebtem Glas schliesst das Alkoholdampf gesättigte Volumen ab. Auf der Deckplatte ist ein Gitter aus dünnen Drähten zu sehen. Dieses Gitter liegt auf einem Potential von ca. -4kV Das so erzeugte ein elektrische Feld beseitigt Restionen und trägt wesentlich zur Klarheit der Spuren bei. Ein Test zeigte das eine negative Hochspannung deutlich bessere Ergebnisse bringt als eine positive. Weiter werden die Drähte und somit die Deckscheibe mittels elektrischem Strom geheizt wodurch ein Beschlagen der Deckscheibe mit Alkohol verhindert wird. Der erforderliche Heiztrafo (5V 2A) verlangt durch das hohe Potential eine gute Isolation und wurde deshalb auf einen Ringkern mit hochspannungsfester Litze selbstgewickelt.

Betrieb:

Die Inbetriebnahme war relativ problemlos. Nach einer Füllung mit Propanol sind schon nach ca. 10 Minuten und bei

ca. -12°C die ersten Teilchenspuren zu sehen. Die Temperatur der Bodenplatte scheint auch für klare Spuren nicht so entscheidend zu sein wie eine korrekte Verdampfungsrate und somit Alkoholdampfdichte. Die optimale Temperatur der Verdampferrinnen liegt bei dieser Kammer bei 58°C. Eine höhere Temperatur ergibt zwar eine höhere Empfindlichkeit, vorallem die schwer sichtbaren Elektronenspuren werden deutlicher, aber die Kammer neigt dann auch zur störenden Wirbelbildung.


Nicht ganz einfach ist es die Spuren mit einer Fotokamera zu fotografieren, da man nicht weiß wann Spuren erscheinen. Die Sichtbarkeit der Spuren beträgt weniger als eine halbe Sekunde, man sollte also einen schnellen Finger am Auslöser (geübte Revolvermänner wären eindeutig im Vorteil) haben und auch eine Kamera mit geringer Auslöseverzögerung. Die verwendete Fuji Finepix S1 pro macht da einen guten Eindruck.