Trägerflansch Ofengehäuse mit Kühlschlange Tiegel Trägerflansch Tiegel Ofengehäuse mit Kühlschlange Gewindestab
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Wissenschaftliche Hausarbeit

Thema: Aufbau und Erprobung eines Verdampferofens für Atomstrahlexperimente

In meiner Hausarbeit, abgegeben im August 1993, habe ich den Bau eines Atomstrahlofens dokumentiert. Betreut wurde die Arbeit von Prof. Dr. Peter Zimmermann am damaligen Institut für Strahlungs- und Kernphysik (ISKP) der TU Berlin.

Zweck dieses Atomstrahlofens ist es, im Hochvakuum Metalle zu verdampfen. Die Metallatome sitzen dann nicht mehr in ihrem Gitter, sondern fliegen als Gasteilchen wie Billardkugeln durch den Raum. Je nach Experiment sind Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Metallatome als Einzelne möglich. Dann nämlich verhalten sie sich anders als im Gitterverband.

Materiebewegung im Hochvakuum eines Labors ist also in erster Linie als Bewegung einzelner Teilchen zu betrachten, nicht als ein strömendes oder gar festes Medium. Das Vakuum ist ein räumlicher Zustand, der unserer Anschauung und unserem Empfinden fremd ist. Physiker und Ingenieure haben gelernt, mit diesem Zustand zu arbeiten. Die äußeren Abmessungen einer Anlage müssen in Bezug gesetzt werden zur mittleren freien Weglänge von Einzelteilchen. Daneben habe ich mich in der Arbeit mit der Wärmestrahlung von Wolfram auseinander gesetzt.

Wird Metall verdampft, ist es von Interesse, das Material optimal zu nutzen, also die Atome so zu lenken, dass möglichst viele in den Wirkbereich des Experimentes gelangen. Daher hatte ich einen Tiegel anfertigen lassen, der mit fokussierenden Düsen den o.g. Billardkugeln eine Vorzugsrichtung hin zum Experiment geben sollte. Die Wirkung von Lochblenden war eine weitere Fragenstellung.

Gesamtansicht

Der erste Blick zeigt ein zylindrisches Gehäuse, das von einem Kupferrohr umwunden ist. Das Gehäuse sitzt fest auf einem Trägerflansch. Es wird mit einem Gewindestab zusätzlich stabilisiert. Aus dem Gehäuse guckt die Öffnung des Tiegels heraus.
Das Kupferrohr leitet Kühlwasser um das Gehäuse herum.

Planungsvorgabe: Der Ofen soll in ein CF-Kreuzstück passen. Der Flansch wird an der Unterseite des Kreuzstückes festgeschraubt. Die verdampften Metallatome effundieren nach oben in eine Ionenquelle.

Der Atomstrahlofen war eine Zuarbeit für ein Experiment, das Dr. Mathias Richter in Zusammenarbeit mit dem Cand. phys. Alexander Gottwald entwickelt hatte. Beide arbeiteten an der Elektron-Ion-Koinzidenzspektroskopie (EIKI).


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