Dr. Jürgen Rose

Nicht-optische Astronomie -
Arbeitsfeld von Amateurastronomen an der Archenhold-Sternwarte

Was ist eine Funkenkammer?

In der Folge des Durchganges energiereicher Partikel der Umweltradioaktivität (Strahlung der Radionuklide, freie Elektronen, Protonen sowie Myonen aus der sekundär-kosmischen Strahlung) durch ein Edelgas entstehen in der Folge von Elektronenfreilassungen kurzlebig bestehende Ionisationsspuren (5μs bis 10ms), die durch ein von außen angelegtes elektrisches Hochspannungsfeld zu sichtbaren Funken-Überschlägen zwischen jeweils unterschiedlich beladenen Metallplatten führen. Eine energetische Auslösung kann in zeitlicher Koinzidenz getriggert durch bestimmte Teilchen oder ungetriggert durch alle Teilchen erfolgen (Funkenzähler). Spezielle Ausführungen dienten in der Raumfahrt komplexen Untersuchungen der kosmischen Strahlung.

Prinzipschaltbild der Funkenkammer (getriggert)

 

Sekundär-kosmische Strahlung auf Meeresniveau, Bestandteil der natürlichen Umweltradioaktivität

Optischer Nachweis sekundärer Strahlung: Auf eine Detektorfläche von 1m² treffen pro Sekunde durchschnittlich 170 energetische Teilchen, eingeschlossen Myonen, die häufigsten Partikel auf Meeresniveau.

Beim Bau des Funkenzählers mussten Kompromisse geschlossen werden zwischen Empfindlichkeit, Tagessichtbarkeit, Leistung des Hochspannungsgenerators und finanzieller Kosten. Der Aufbau wurde finanziert durch die EU im Rahmen der "Europäischen Wissenschafts- und Technologiewoche zum Thema Weltraumwetter 2002".
Vollständiger Aufbau: Förderverein, Dr. J. Rose und dessen Sohn Conrad-Jakob Schiffner, Nachbau zum EU-Programm "SWEETS 2007" durch ein polnisches Hochschulinstitut

 

Elektrik des Funkenzählers - electrical characteristics

capacity of spark chamber:
C = ε₀ * ε_r * A / d
ε₀: influence constant
ε_r: relative influence constant, Neon ≈ 1.008 ≈ air
A: area of metal plates ≈ 1m²
d: every distance within the 6 plate pairs ≈ 2 cm
caused by the dimensions of the realized chamber: C ≈ 5nF

→ Beladung bis 60.000V

breakdown voltage	≈ 30kV/cm
time duration (length of particles)	≈ 5μs ... 10ms
spark repeater (number per time)	≈ 2/s
death time after one spark is happen	< 480ms

 

Gasauswahl - compromises on the choice of gas

	Helium	Neon	Argon	→ rating
breakdown voltage (in units of 30 kV/cm)	1/3	1	3/4	Helium
colour of sparks	yellow	red	white-blue	Ne, Ar
volatility	great	low	lowest	Ar, Ne
price (1 = 1000 l = 300.- €)	1.5	1	0.15	Ar

result: take Argon; Neon (with organic pollutions)

→ Verwendung von	Argon:	weiß-blaue Funken,
	Neon:	rote Funken

 

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