Erik Ehrhardt, Til Gärtner, Frederick Gerber VAKUUMTECHNIK UND BEAM INSTRUMENTATION
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- Valentin Böhler
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1 Erik Ehrhardt, Til Gärtner, Frederick Gerber VAKUUMTECHNIK UND BEAM INSTRUMENTATION
2 Inhalt Vakuum Definition Pumpen Messapparate Beam Instrumentation Quellen Impressionen
3 Vakuum-was ist das eigentlich? Lat. vacuus leer Weitgehend leerer Raum Druckbereich Druck in hpa (mbar) Moleküle pro cm 3 mittlere freie Weglänge Normaldruck 1013,25 2, nm Grobvakuum ,1 100 μm Feinvakuum ,1 100 mm Hochvakuum (HV) mm 1 km Ultrahochvakuum (UHV) km extrem hohes Vakuum (XHV) < < 10 4 > 10 5 km Ideales Vakuum (IV) 0 0
4 Herstellung eines Vakuums Möglichst luftdichtes Abschließen Schrittweises Absaugen des Luft Bake-out (Ausheizen) Währenddessen weiteres Absaugen Je nach Druckbereich andere Pumpen/andere Messmethoden angemessen
5 Pumpen Scrollpumpe Drehschieberpumpe Turbomolekularpumpe Ionengetterpumpe
6 Scrollpumpe Verkleinerung des Raums durch gegenläufige Spiralen Verdrängerprinzip
7 Drehschieberpumpe Mechanische Pumpe (Aerodynamischer Effekt) Erfordert viel Schmierung Einsatz als Vorpumpe
8 Turbomolekularpumpe Pumpwirkung durch direkte Impulsübertragung Sehr hohe Geschwindigkeiten gefordert Magnetlager statt Kugellager, da die Belastungen durch Reibung zu groß sind v schall = 330 m/s Bei einem Durchmesser von 100mm (U = 314mm) entspricht das etwa einer Frequenz von 1000 Hz
9 Ionengetterpumpe Nichtmechanische Pumpe zum erreichen eines Ultrahochvakuums Bereits vorhandenes Vakuum notwendig zum erfolgreichen Betrieb Ionisation von Atomen oder Molekülen einschließen dieser in die Wand Erneuerung der Oberfläche
10 Messen eines Vakuums Pirani Penning Bayard-Alpert
11 Pirani Wärmeleitfähigkeit von Gasen Druckabhängig
12 Penning Druckmessgerät zur Druckbestimmung im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich Druckmessung mittels elektrischer Größen, die zu den Restgaspartikeln mit der Teilchenzahldichte proportional sind Ionisierung (Aufbau -> ähnlich Ionenpumpe) Kaltionisierung (Cold Cathod Ionisation Gauge)
13 Bayard Alpert Benötigter Strom um das Restgas zu ionisieren Abhängig von der Restgasmenge Strommessung zwischen Kathode und Anode
14 Lecks (RECHNUNG EINFÜGEN) Interne/externe Lecks Aufspüren von Lecks durch Besprühen verdächtiger Stellen mit Helium
15 Beam Instrumentation Messung von Strahl- lage intensität geometrie (Querschnitt) Effekt bei Treffen eines Target (u.a. destruktive Verfahren) Synchrotron-Strahlung (u.a. nicht destruktive Verfahren)
16 Beam Gas Ionisation Eingeben bestimmter Gasmenge in das Strahlrohr Ionisation der Atome durch Strahl Ablenkung der Atome durch Hochspannung auf einen Schirm Messung von Strahlgeometrie durch Abbild
17 Button-Pickup Messung von transversaler Position des Strahls Strahl induziert bei Abweichung unterschiedliche Ladungen => messbar Problem: nichtlineares Verhalten der Messwerte
18 Cantenna Guide Wavelength: λ g = 1 (f W-LAN =2,54GHz) λ λ 1,705 D 2
19 Schottky Monitor
20 Quellen Mathias Ehret: Untersuchung eines breitbandigen Koaxial-Hohlleiterübergangs für einen Schottky- Strahldiagnosedetektor /lecture-notes/MITRES_LL_003IAP11_lec02.pdf Uli Raich: Präsentationsslides Beam Diagnostics Lecture 1 Bilder wenn nicht anders angegeben selbst aufgenommen
21 Danke Vielen Dank an alle, die uns dieses spannende und umfangreiche Praktikum ermöglicht haben, insbesondere: Gerhard Schneider Michael Betz Clemens Kreß Sascha Schmeling Alfonso Cenk Javi Uli
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Physik 4, Übung, Prof. Förster Christoph Hansen Emailkontakt 4. April 03 Dieser Text ist unter dieser Creative Commons Lizenz veröffentlicht. Ich erhebe keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Richtigkeit.
UCN-Dichte in kalter Quelle
UCN-Dichte in kalter Quelle ρ(v)dv = 2 Φ 0 α 4 v2 e v 2 /α 2 dv Φ 0 = 10 15 n cm 2 s 1 T = 20 K α = 580 m/s UCN-Dichte in kalter Quelle: 2 10 3 cm 3 Aber nicht extrahierbar! UCN-Dichte in kalter Quelle