Strahlzeit…oder was ich an der GSI so treibe ;-)

Seit nun fast 2 Wochen haben wir Strahlzeit. Es ist die erste Strahlzeit, bei der die Düse am Gasjet über Wochen hinweg gekühlt werden muß. Düsenkühlung bedeutet – je kühler, desto schlimmer – daß die Düse durch Fremdgase zugehen kann. Schuld sind da vorallem die Fremdgase, die unterhalb 77K (=fl. Stickstofftemperaur oder -196°C) und oberhalb der Düsentemperaur kondensieren oder gar fest werden (zB Neon). Letzte Woche bis gestern wurde Wasserstoff gebraucht. Es lief auf Anhieb und durchweg mit einer Dichte von 2*10E13 Moleküle/cm² stabil. Das gabs vorher nie, denn spätestens nach 3..4 Tagen war die Düse zu, und zwar so zu, daß ich aufheizen, belüften und die Düse säubern mußte. Damit das eben nicht so schnell passiert, dient ein ein 0,5µm-Filter, der in flüssigem Stickstoff hängt, also, 77K (oder -196°C) hat. Dort soll möglichst viel „Dreck“ weggefiltert werden. Trotzdem klappte das nicht immer so, wie das sollte.
Bislang wurde für einen schönen Wasserstoff-Jet (Target) eine Düsentemperatur von 30K-40K benötigt. Komischerweise hatte ich schon einen dicken Jet bei 74,5K. Darunter fing die Düse an, zuzugehen, also, als würde sich Wasserstoff anlagern und das Düsenloch (derzeit ca. 17µm) verkleinern, was sich mit einem Erhöhen der Temperatur leicht wieder rückgängig machen ließ. Wasserstoff lief also supergut.
Gestern wollten die Experimentatoren Helium. Als Jet gabs das noch nie (2007 hatten wir mal etwas „Wind“ mit einer Dichte von kaum meßbaren 2*10E10 Heliumteilchen/cm²). Vor einem Jahr versuchten wir mal kurz, was bei Helium passiert und kamen auf moderate 3*10E12 Teilchen/cm², dies aber nicht über Tage, sondern vielleicht eine Stunde. Gestern nun bekam ich bei ähnlichen Randbedingungen ähnliche Dichten hin. Nicht wirklcih stabil, aber immerhin. Die Düse muß dazu auf ca. 12K runtergekühlt werden – ein Bereich, in dem die Düsenkühlung an ihre Grenzen stößt. Wirklich regelbar ist die Temperatur dann auch nicht mehr, das übernimmt dann im Wesentlichen der Gasfluß (Teilchen pro Zeit, die runtergekühlt werden müssen). Irgendwo zwischen 11K und 12K pendelt sich das beim momentanen DÜsendurchmesser wohl ein. Entsprechend instabil war es gestern, bis hin dazu, daß der Jet – kurz vor Feierabend – weg war: Ich hatte zuviel Druck eingestellt, der die Düse zu arg erwärmen und den Jet so verschwinden ließ. Ein halbes Bar weniger Einlaßdruck an der Düse stellte den Jet wieder her. Ich ging heim.
Heute Nacht um 2 Uhr klingelte mein Handy. Ich habe Rufbereitschaft und man erklärte mir, daß sie keinen Jet mehr sehen. Also fuhr ich dann los, stellte nach etwas Spielen mit Druck und Temperatur fest, daß wohl irgendwas die Düse zusetzte. Also heizte ich auf gute 100K hoch und merkte ab 80K-90K, daß irgendetwas „wegdampft“. Die Düse sitzt in einer Vakuumkammer, deren Druck massiv anstieg und dann wieder herunterging. Als der Druck stabil wurde, kühlte ich wieder runter und ich bekam wieder einen Jet. Gegen 5Uhr fuhr ich wieder nach Hause ins Bett ;-).
Heute um 13Uhr kam ich zur GSI und staunte nicht schlecht über „meinen“ Jet:

3 Gedanken zu „Strahlzeit…oder was ich an der GSI so treibe ;-)“

  1. mmh, mmh du hast die Bestwerte 3fach übertroffen sozusagen? Liegt das protzerische 😉 Ergebnis nun an deinem guten Händchen für die Druck-/Tempregulierung der Düse? Vielleicht war auch das verwendete Helium so rein wie noch nie *ich muss weg ;)*
    ….nicht dass sie dich jetzt immer 2 Uhr nachts rausklingeln, weil du da einfach am besten arbeitest *g*

  2. Fabian: Wenn du mit einer Spraydose auf deine Haut zielst, wirds kalt. Das liegt daran, daß das Zeug in der Spraydüse abkühlt, wenn es schnell/schlagartig von hohem Druck in niedrigen gelangt (Expansion). Macht man das mit Gas (aus der Gasflasche, nicht Spraydose!), und das mit gaschdichem Druck-Unterschied, kann es passieren, daß das Gas kondensiert, also „kleine Tröpfchen“ bildet. Das nennen wir, vereinfacht gesagt, „Jet“ ;-).

    Jenny: Naja, wir habens damals nicht wirklich auf „Bestwerte“ angelegt, wollten nur mal sehen, ob wir (sowas wie einen) Jet überhaupt sehen. Es kommt auch viel darauf an, wie groß der Düsendurchmesser ist, also, wie sehr sich die Düse zugesetzt hat (das kommt immerwieder vor, passiert im Grunde ständig, deswegen lassen wir den Düsendurchmesser auf ca. 7µm schrumpfen, bis wir sie im Ultraschallbad mit hochreinem Isopropanol saubermachen. Derzeit hat sie um die 17µm. Gemessen wird das über den Gasdurchsatz ;-).

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