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EISKALT SPEICHERN

EISKALT SPEICHERN. von 293 K auf 2 K. Motivation für einen tiefkalten Speicherring Einleitung in die Kryotechnik Temperaturskala, Kryogenik LN 2 Eigenschaften und Effekte Materialwissenschaft Versprödung bei niedrigen Temperaturen Elektromagnetismus

margaret-william
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EISKALT SPEICHERN

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Presentation Transcript

  1. EISKALT SPEICHERN von 293 K auf 2 K

  2. Motivation für einen tiefkalten Speicherring Einleitung in die Kryotechnik Temperaturskala, Kryogenik LN2 Eigenschaften und Effekte Materialwissenschaft Versprödung bei niedrigen Temperaturen Elektromagnetismus Abhängigkeit des Widerstandes von der Temperatur Stofftheorie und kin. Gastheorie Abhängigkeit der Luminiszenz von der Temperatur Gasgesetze Kondensation/Verdampfung Inhalt

  3. Heidelberg TestSpeicherRing TSR Druck= 3*10-11 mbar: Umfang: 55m 1 Mio. Umläufe/s Injektionsbahn Ring wird bei Raumtemperatur betrieben

  4. Molekülphysik am TSR Neutrale H and D Beispiel: HD+ + e- H + D Rekombinationsrate hängt stark vom Quanten- zustand ab e- HD+ • Bei Raumtemperatur sind Rotations- und Vibrationszustände angeregt • Eindeutige Messung, wenn alle Zustände im Grundzustand. Dies ist bei • T< 10 K der Fall Um Molekülionen bei T=10 K zu erhalten ist ein Cryogenischer SpeicherRing CSR notwendig!

  5. Dampfdruckkurven • Sinn der 2 K : • Reduktion der Hintergrundstrahlungs-heizung auf die Molekülionen • Effektive Pumpleistung für Wasserstoff zur Gewährleistung langer Speicherzeiten H2 4 2 K 4.5 K

  6. Wie sieht ein Kryostat aus 3 Prozesse heizen die kalte Kammer : 2 K Helium-Leitung Gasfluß (Konvektion) Wärmestrahlung Wärmeleitung Ionenstrahl 2 K Vakuum-Kammer Plancksche Strahlungsgesetz: P ~ 170 kW 1W verdampft bei 4,5 K ca. 1 l He/h 1 l He kostet ca. 5 € Verbrauch ca. 850000€/h

  7. Wie sieht ein Kryostat aus 300 K 1E-6 mbar 2 K Pumpe Schutz vor Konvektion

  8. Wie sieht ein Kryostat aus 300 K 40 K 2 K Superisolation Schutz vor Wärmestrahlung

  9. Wie sieht ein Kryostat aus 2 K Leitung 4,5 K Helium-Leitungen Haltedrähte Schutz vor Wärmeleitung

  10. Helium-Kälteanlage Heliumspeicher Wärmetauscher CSR Ölabscheider He-Pumpe Kompressor COLD BOX

  11. Helium-Puffer LN-Behälter 4,5 K, 1 bar Cold Box Kompressor 300 K, 15 bar Verbindungs-Box 2 K, 16 mbar

  12. Kelvin Celsius 373 100° 295 22° 273.15 0° 120 -153° 77 -196° 63 -210° 4.2 -269° 1.8 -271° 0 -273° Wasser kocht Raumtemperatur Wasser gefriert Kältetechnik Kryotechnik Stickstoff kocht Stickstoff gefriert Helium kocht CSR Betriebsmodus Absoluter Nullpunkt Temperatur-Skalen

  13. Farb- und geruchlos Hauptkomponente d. Luft (79%) Verflüssigungstemp.: -196°C Herstellung d. Luftverflüssigung Farb- und geruchlos, Edelgas Spurenanteile in Luft Verflüssigungstemp.: -269°C Erdgasquellen Kryogene Helium Stickstoff

  14. Oberflächenspannung Leidenfrost-Effekt Leidenfrost

  15. Versprödung bei tiefen Temperaturen Materialwissenschaft

  16. Gasgesetze Verdampfung/Konden-sation Stofftheorie

  17. Supraleitung

  18. Lumineszenz Ausflug in die Chemie:Chemieluminiszenz Luminiszenz

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