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Nebelkammer

Die Nebelkammer ist ein Gerät, mit dem sich radioaktive Strahlen auf simple Weise sichtbar machen lassen. In einem übersättigten Gasraum erzeugen hierbei geladene Teilchen (z.B. aus einem radioaktiven Zerfall) sichtbare Spuren.

Teilchenspuren

  • α-Teilchen: Dringt ein α-Teilchen in die gesättigte Dampfphase, erzeugt es eine gerade, dicke und deutlich sichtbare Spur von wenigen cm. Aufgrund der relativ hohen Masse des Teilchens bleibt die hervorgerufene Teilchenspur auch bei einem angelegten elektrischen oder magnetischen Feld unverändert.
  • β-Teilchen: Ein β-Teilchen (überwiegend Elektronen) erzeugt in der gesättigten Dampfphase eine sehr dünne, oft mehrere cm lange Spur. Bei einem angelegten elektrischen oder magnetischen Feld werden β-Teilchen aufgrund ihrer geringen Masse durch die Lorenzkraft auf eine Kreisbahn gezwungen und beschreiben somit eine Kurve.
  • γ-Strahlung: Da γ-Strahlung eine sehr geringe Wechselwirkung mit Materie eingeht, kann sie in der Nebelkammer auch nicht direkt, oder nur sehr schwer, sichtbar gemacht werden. Lediglich über Sekundär-Prozesse erzeugte Ladungsträger (Photo- bzw. Comptoneffekt) werden analog zu den β-Teilchen sichtbar. Da jedoch die Dichte der Materie innerhalb der Nebelkammer sehr gering ist, sind diese Sekundär-Prozesse recht selten.

Expansions-Nebelkammer

Die Expansions-Nebelkammer (oder auch nach ihrem Erfinder "Wilsonsche Nebelkammer") erzeugt eine Übersättigung der Gasphase durch schnelle Expansion. Das Volumen der Luft in der Kammer wird durch schnelles Herausziehen eines Kolbens in der Kammer rasch vergrößert. Durch diese adiabatische Änderung sinkt sowohl der Druck, als auch die Temperatur innerhalb der Kammer. Unter einer adiabatischen Änderung versteht man eine sehr schnelle Volumenänderung eines Systems (gleich ob Expansion oder Kompression), wodurch dieses keine Möglichkeit des Temperaturausgleichs mit der Umgebung hat. Dringt nun ein geladenes Teilchen in den übersättigten Gasraum, erzeugt dieses Teilchen als Kondensationskeim eine sichtbare Spur.


Diffusions-Nebelkammer

Nebelkammer
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Nebelkammer

Diffusions-Nebelkammer; rechts die Beleuchtung, links wird die Kammer mit Methanol befüllt. An die feinen Drähte wird die Saugspannung angelegt wurdurch die Teilchenspuren sichtbar gemacht werden

Copyright: Hg
Beitrag: Hg 2009-03-09
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In einer späteren Weiterentwicklung, der sogenannten Diffusions-Nebelkammer, wird zwischen warmen und kalten Teilen der Kammer kontinuierlich eine Schicht aus übersättigtem Dampf einer organischen Flüssigkeit erzeugt. Diese Schicht gewährleistet, dass jederzeit eindringende Teilchen sichtbar werden.
Zwischen dem durch eine Trockeneisscheibe auf etwa -60 °C abgekühlten Kammerboden und dem auf Zimmertemperatur befindlichen Kammerdeckel besteht ein Temperaturgefälle. Wird die Rinne am Deckel mit Alkohol gefüllt, so entsteht laufend Alkoholdampf, der durch Konvektion nach unten wandert und am Boden wieder kondensiert. Nach erreichen des stationären Zustandes liegt im Bereich dicht über dem Kammerboden eine Übersättigung an Alkoholdampf vor. Um die in der Kammer entstandenen Ionen zu entfernen, legt man eine Saugspannung von einigen 100 V zwischen Kammerboden und einer Drahtnetzelektrode an. Ansonsten würde sich diffuser Nebel in der gesamten Kammer ausbilden.



Weblinks


Quellangaben:

  • Verfasser: Hg

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