Bau einer Diffusionsnebelkammer

Für Basteleien, Messgeräte und physikalische Experimente.

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EL12
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Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Guten Abend,

Die Idee eine Nebelkammer zu bauen hatte ich schon vor etwa fünf Jahren, als ich das erste mal eine gesehen habe. In den Letzten Jahren habe ich dann etwa dreimal mit dem Bau begonnen, was aber aus verschiedenen Gründen immer in der Anfangsphase stecken geblieben ist (zuerst war eine peltiergekühlte Nebelkammer geplant, die dann aber aufgrund der Schlechten Qualität der Peltierelementen, die ich aus China bestellt hatte, scheiterte).
In dieser Zeit habe ich mir immer wieder Gedanken dazu gemacht und viele Skizzen angefertigt und viel zu dem Thema gelesen. Nun habe ich mich entschlossen das Projekt endlich mal zu Ende zu führen.

Klar steht zum jezigen Zeitpunkt:
-Beobachtungsfläche von 20X20 cm
-Kühlung durch ein Kompressorkühlgerät, den ich aus einer klein-Gefriertruhe ausgebaut habe
-Verdampferrinnen mit automatischer Temperaturregulierung (PID-Regler)
-Automatisches Nachfüllen der Verdampferrinnen durch eine Peristaltikpumpe
-HV "Ionensauger"
-Die Kammer sollte mehrere Stunden am Stück laufen können
-Solides Gehäuse mit Rollen (ermöglicht Transport in Schule o.ä.)
-Die Nebelkammer sollte im verlauf der nächsten Woche entstehen (verzögerungen :mrgreen: )

Fragen:
Das erste Problem das aufgetaucht ist betrifft die Befestigung der Bodenplatte (aus Kupfer) der Nebelkammer auf der Kühlplatte des Kühlgerätes. Einerseits weis ich nicht, ob ich in diese Platte Löcher bohren darf und andererseits muss ein guter Wärmekontakt hergestellt werden. Das Hauptproblem liegt daran, dass die Kühlplatte uneben ist (siehe Foto unten).


[ externes Bild ]
Ein Teil des Kühlgeräts, die Kupferröhren habe ich in langer Arbeit vorsichtig aus dem PU-Schaum der Gefriertruhe "herausgekratzt", es ist mir jedenfalls gelungen Den Kältekreislauf heil zu bergen (allerdings musste ich dazu den Rest des Tiefkühlers in unzählige Einzelteile Zertrennen).

[ externes Bild ]
Die Kühlplatte. Meine Frage ist nun, 1. Darf ich zwischen den Bahnen Löcher bohren?? und 2. Wie stelle ich einen guten Wärmekontakt zur Bodenplatte der Nebelkammer her? Ich habe überlegt vielleicht auf die Ausbuchtungen der Kühlplatte Wärmeleitpaste zu schmieren, dazwischen jeweils Silikon zum Festkleben und das Ganze mit vielen Schrauben gut zu befestigen. Könnte das funktionieren?
Dieser Übergang sollte solide sein, denn wenn ich anschließend die Platte (die unten noch größer ist) in PU-Schaum einschäume (zur Luftdichten Isolation, verhindert Kondenswasserbildung) möchte ich sicher gehen, dass ich das nicht wieder zerlegen muss.


[ externes Bild ]
Die beiden Verdampferrinnen (-Rohlinge)


Ein Weiteres Problem ist, dass sich die Bodenplatte beim Hartlöten total verzogen hat und ich wahrscheinlich eine neue anfertigen muss.

LG
EL12




s
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EL12
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Hat denn keiner eine Antwort auf meine Fragen?
Ich denke in diese Kühlplatte kann ich mit einigen mm Abstand zu den Bahnen schon Löcher bohren. Für den Wärmekontakt zur Bodenplatte der Nebelkammer habe ich leider immer noch keine Lösung gefunden, jedenfalls denke ich, dass Silikon die Wärme zu schlecht leitet(?)

LG
EL12
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Norbi
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von Norbi »

Hm ist schon nicht 100% ungefährlich da Löcher reinzubohren. Obwohl ich nehme auch mal an dass die Kanäle selber schon dicht sein sollten.

Ich würde mal ausprobieren inwieweit man Aluminiumoxid in hochwertiges transparentes Sanitärsilikon mischen kann bis es die Klebrigkeit nicht verliert um das dann auf die Kanäle zu schmieren. Silikon leitet für einen Kunststoff schon eher besser die Wärme, irgendwas mit 0,35W/(m*K). Mit Korundmehl sollte man Werte hinbekommen die nah an Wärmeleitpasten sind.

Billige Wärmeleitpaste ist auch nur Silikonöl mit Aluminiumoxid.

Vielleicht geht auch Kupfer oder Alupulver als Zuschlag, das ist aber nicht inert und könnte mit dem Silikon reagieren.

https://www.metallpulver24.de/de/

https://www.ebay.de/itm/Aluminiumoxid-m ... 2580341797


Die Bodenplatte könnte man doch auch einfach aus Alu fertigen und dann mit Winkelprofilen und UHU-Endfest Epoxid Zusammenkleben. Das hält sehr gut wenn man vorher anschleift und sauber ausführt, ist auch recht chemikalienresistent. Klebeverbindungen werden oft unterschätzt.

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Danke, an Silikon mit Alupulver habe ich auch schon gedacht, da gibt es aber das Problem, dass der Silikon beim Aushärten Essigsäure freisetzt, die dann mit dem Al munter vor sich hin schäumt...
Die Idee mit dem Aluminiumoxid ist gut, ich werde mal versuchen das mit Silikon zu mischen.

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Inzwischen habe ich nun die Bodenplatte nochmals neu angefertigt, (diesmal aus Messing, da ich gerade kein Kupferblech hatte) ich habe anstatt auf die volle Länge Metalstreifen anzulöten nun die Rändr heraufgebogen und nur in den Ecken verlötet.
Die Bodenplatte habe ich dann mit einem Gemisch von etwa 1:1 Silikon und Aluminiumoxidpulver (Volumen) auf die Kühlplatte geklebt. Für den Isopropanolabfluss habe ich etwa 1,5 cm entfernt von der Bahn ein Loch gebohrt, was ohne Leck im Kühlsystem funktionierte.
Leider hat der PU-Schaum beim anschliessenden Ausschäumen des Hohlrau zwischen Kühlplatte und Holzkiste von der Menge her nicht ganz ausgereicht, so dass ich vor dem ersten Zwischentest nun wieder zum Baumarkt rennen muss...
Löst sich schwarzer Spraylack oder Schwarze Kunstharzfärbe eigentlich in Isopropanol?

LG
EL12

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Guten Morgen,
nun bin ich ein grosses Stück weiter.
Ich habe nun alles fertig isoliert und den rest so weit fertig, dass ich ein erster Test machen konnte (als Verdampfer diente für den Test Klopapier an einer Glasplatte, die ich auf die Kammer glegt habe und noch one Iinensauger).

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[ externes Bild ]
Seitenansicht. Links unten sieht man die Isopropanolpumpe und die Flasche, die Pumpe kann Später auf zwei Geschwindigkeiten betrieben werden (ca. 12 oder 40 Tropfen pro Minute).
Wie man sieht fehlt noch einiges, aber der Erste Test war vielversprechend, die Temperatur der Bodenplatte betrug beim Testlauf -28°C, die des Verdampfers etwa 40°C.


[ externes Bild ]
Eine Nebelspur des Testlaufs (als Beleuchtung eine Taschenlampe), mit der Handykamera ist das Fotografieren sehr schwer, da sie eine so lange Auslösezeit hat :x

LG
EL12
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stoppi
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von stoppi »

Gratuliere zur ersten Spur... :)

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Guten Tag,

nachdem dieses Projekt nun einige Zeit halbfertig herumstand, habe ich nun endlich wieder mal etwas weitergebaut. Das Hauptproblem war, dass sich in der Kammer schnell unerwünschte und äusserst stabiele Verwirblungen bildeten, wa nur eine sehr niedrige Verdampfertemperatur erlaubte.
Nach dem ich komerziell erhältliche Nebelkammern nochmals etwas genauer betrachtet habe, habe ich dann meine Kammer unten um etwa 6 cm gekürtzt.
So kann ich nun mit der Verdampfertemperatur bis auf 60°C hochfahren, ohne, dass die störenden Verwirblungen auftreten. Das bringt einen viel höheren Kontrast und die Schicht regeneriert sich schneller (z.B. beim einblasen von Radongas bricht nicht gerade das ganze Gleichgewicht zusammen).
Die empfindliche Schicht ist allerdings immer noch relativ Dick was Vor und Nachteile mit sich bringt.

Ich werde nun noch einige Optimierungen machen, dann gibts auch noch ein Paar Fotos vom Betrieb.

Auch muss ich noch eine geeignete Hochspannungsquelle für den Ionensauger finden.

LG
EL12

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Guten Abend,
nun sind mir einige Aufnamen von Teilchen α-Teilchen gelungen:
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Typischer Radonzerfall
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DanielS
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von DanielS »

Hallo,
das sieht sehr gut aus.
Du könntest noch ein Helmholtzspulenpaar ergänzen (zwei spulen mit radius R, im Abstand R) dann könnte man eindeutig Protonen, elektronen, positronen und alpha teilchen identifizieren.
Benutzt du ein radioaktives gas im zweiten Bild? Sonst hast du u.U eine kernreaktion mit der Luft in der kammer beobachtet.
Kannst du noch die wichtigsten daten zu den temperaturen reinstellen?
Viele Grüße,
Daniel

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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Danke.
Bei den Fotos habe ich etwas Radon-220 in die Kammer gegeben. Die Temperaturen waren 60°C (Verdampferrinne) und -30°C (Bodenplatte). Ich muss noch versuchen Dicke Alufolie schwarz zu eloxieren, um eine dunklere Bodenplatte zu erhalten. Bisher habe ich einfach ein schwarzes Papier hineingelegt (da die meisten Farben von Isopropanol angelöst werden).

Das mit den Spulen werde ich vielleicht noch versuchen, ebenfalls fehlt noch ein Hochspannungsgitter.
LG
EL12
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von kilovolt »

Hallo EL12

interessantes Projekt! Es ist schon erstaunlich, dass man radioaktive Zerfälle im Hobbyraum sichtbar machen kann ;-) Gefällt mir gut!

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von Mofi »

Etwas unhandlich, der Gerät. Aber aus Schrott, gibt von mir Extrapunkte :headbang:
Meine Nebelkammerbauversuch scheiterte an billigen China Pelztieren. Kühlen nicht genug.
Wer billig kauft...

Wie erzeugst du die HV?

Grüße, Mofi.
Oh ja. So fängt es an. Aber der Weg von einem legitimen Verdacht zu blindem Verfolgungswahn ist weitaus kürzer als wir denken.
Ich bin zutiefst besorgt über das, was hier geschieht.
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von EL12 »

Hallo Mofi,
Die HV-Quelle habe ich noch gar nicht gebaut. Zuerst hatte ich auch eine Kammer mit Peltierelementen geplant, die aber durch den gleichen Grund wie Deine scheiterte. Von der Grösse ist sie wirlklich unhandlich, daher habe ich schon überlegt für mich noch eine etwas kleinere zu bauen und diese eventuell an eine Schule oä, zu verkaufen. Zuerst muss ich die Nebelkammer jedenfalls mal fertigbauen.
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Re: Bau einer Diffusionsnebelkammer

Beitrag von Mofi »

Wie gesagt, ich bin ein großer Freund von solchen "Schrottprojekten". Aber ob dir jemand, vielleicht sogar eine Schule sowas abkauft?
Die Kids werden den Lehrer steinigen...

Grüße, Mofi.
Oh ja. So fängt es an. Aber der Weg von einem legitimen Verdacht zu blindem Verfolgungswahn ist weitaus kürzer als wir denken.
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