Project nevelkamer

[Benm]

Dat gaat een lastig verhaal worden - bovendien denk ik dat een magneet die aan het oppervlak 2 tesla produceert niet heel handig is in combinatie met... nouja, welk ferromagnetisch materiaal dan ook

[Celtic]

Ziet er netjes uit. Vette koelplaat eronder met
ventilatoren was misschien handiger geweest
dan koelwater.

[Professor Puntje]

Misschien heeft een magneet in de nevelkamer dan effect op de deeltjes er dicht bij?

[Michel Uphoff]

Vette koelplaat eronder met ventilatoren was misschien handiger geweest dan koelwater.

 

Dat grote koelblok is aanwezig en de ventilatoren ook, zie eerdere berichten. Onder andere deze afbeelding:

 

magneet in de nevelkamer

 
Ga ik natuurlijk even proberen, maar ik verwacht er weinig van. Anderen zijn mij voorgegaan, zonder aantoonbaar resultaat. En die berekening van Cern toont ook aan dat dat met snelle deeltjes niet zal gaan lukken. Je hebt enorme neodymium magneten nodig om - heel misschien - zo'n deeltje zichtbaar af te buigen. Dan heb ik het over blokken van een aantal kilogrammen en die passen niet in de kamer.
 
Wellicht dat een relatief kleine neodymium magneet pal tegen de uitgang van de straler gemonteerd de relatief trage alfadeeltjes van americium (naar ik begrepen heb een paar duizend km/s) wat af zal kunnen buigen, maar de tracks van die deeltjes zijn maximaal een centimeter lang.

[Michel Uphoff]

Vandaag de nevelkamer voor de eerste keer in zijn uiteindelijke opzet getest:
 

IMG_20180827_150304951_HDR.jpg (75.48 KiB) 1169 keer bekeken

 
De oververzadigde damp bleef, zoals verwacht,  uit zonder verwarming van de propanolbakjes. De verwarming op 3 watt per bakje zetten leverde in een tot -34 graden afgekoelde kamer al na 6 minuten de bekende propanolmist op, en vlak boven de bakjes wat condens onder de glasplaat. Hierna kon de verwarming terug naar ongeveer 1 watt per bakje om de nevel in stand te houden, waarbij die condens gelukkig weer verdween. Op dat moment waren de sporen van diverse deeltjes heel mooi waarneembaar. De kamer lijkt heel rustig te zijn, gevolg van een mooi gelijkmatige koeling en temperatuurgradiënt. Ook aardig om te zien was dat op het moment dat de hoogspanning van de ionscrubber werd ingeschakeld er een korte regen van deeltjes richting de bodem schoot, waarna het in de kamer veel rustiger was.
 
Hier wat afbeeldingen. Ze zijn matig van kwaliteit omdat de webcam niet goed kon focusseren bij zo weinig licht. Ik zal later deze week proberen met een betere camera scherpere beelden te maken. De donkere kringen op de achtergrond ontstaan door neergeslagen propanol dat op de bodemplaat poeltjes vormt. De vage bijna horizontale lijn in enkele foto's is een van de 'corona' draden voor de hoogspanning.
 

Laag energetische alfa deeltjes americium.gif (3.79 MiB) 1169 keer bekeken

Laag energetische alfa deeltjes americium.jpg (78.55 KiB) 1169 keer bekeken

Animatie en foto van laag energetische alfadeeltjes van americium (in de houder boven uit beeld). De dracht is zeer kort. Klik op de afbeelding om te vergroten of de animatie te starten.
 

Alfadeeltje en elektronen 1.jpg (54.95 KiB) 1169 keer bekeken

elektronen.jpg (87.64 KiB) 1169 keer bekeken

Alfadeeltje met wat meer energie en de grillige baan van laagenergetische elektronen.
 

Alfa deeltje hogere energie.gif (3.55 MiB) 1170 keer bekeken

hoog energetische deeltjes, muonen...jpg (83.01 KiB) 1170 keer bekeken

Geen monster in de kamer, de straling is van buiten afkomstig. Een alfadeeltje met gemiddelde energie trekt een spoor. Klik op de afbeelding voor start van de animatie. Een hoogenergetisch elektron, maar waarschijnlijker een muon trekt een dunne strakke lijn diagonaal door de hele kamer.
 

Deeltjesboog naar vulbuis bij hoogspanning 2.jpg (410.13 KiB) 1170 keer bekeken

Deeltjesboog naar vulbuis bij hoogspanning 1.jpg (229.19 KiB) 1170 keer bekeken

Een voor mij vreemd fenomeen bij het lege toegangsbuisje voor de monsters. Zodra de hoogspanning aan werd gezet ontstonden bij het uiteinde deze vreemde bogen. Het buisje is van Pvc en steekt door de kamer (van Eps) naar buiten (zie eerdere afbeeldingen). Wat zou de verklaring voor dit fenomeen kunnen zijn?

[Benm]

Gave beelden zeg!
 
Zeker die muonen staan er heel mooi op met hun kaarsrechte baan tussen de dwarrelende electronen. 
 
Wat is het volgende dat erin gaat? Wellicht ergens een oude klok kunnen vinden met radium in de wijzers of iets dergelijks?

[Michel Uphoff]

Hier wat meer opnames die ik van de nevelkamer maakte. Klik op de afbeelding om de animaties te starten. Sommige animaties zijn vrij omvangrijk, dus het laden/starten kan even duren.
 

Lege nevelkamer klein.gif (8.62 MiB) 1170 keer bekeken

Lege nevelkamer. Er verschijnen wat elektronen met verschillende snelheden rond en een laag energetisch alfadeeltje.
 

Muonen.gif (2.85 MiB) 1170 keer bekeken

De muon van gisteren, nu in een animatie gezet.
 

Alfadeeltje en snelle elektronen.gif (5.87 MiB) 1180 keer bekeken

Een alfadeeltje met wat hogere snelheid en wat snellere elektronen. Wat de twee blobjes links zijn, geen idee. Wellicht veroorzaakt doordat er iets van de hoogspanningsdraad er recht boven af kwam?
 

Americium hoge resolutie.gif (9.28 MiB) 1170 keer bekeken

Een opname van de (alfa) straling van americium, in hogere resolutie.
 
Het voordeel van een externe warmtewisselaar aan zo'n kamer is, dat je hem eenvoudig kan vervangen. Bijvoorbeeld gewoon door kraanwater door het koelblok te laten lopen of door, zoals ik vanavond gedaan heb, de slangen in een bak water vol ijsblokjes te hangen. De laagst gemeten temperatuur lag rond de -48 graden, en daarbij was slechts 130 watt vermogen door de Peltiers nodig. De verwachting was dat de gevoelige zone hierdoor dikker zou worden dan de centimeter die ik met de radiatorkoeling bereikte. Dat bleek te kloppen, de zone werd ongeveer 4 cm dik, maar (ik vermoed door de zeer lage temperatuur) ook heel erg gevoelig. Meer of betere sporen leverde het nauwelijks op maar wel een paar andere fenomenen:
 

Aantikken kamer wolkenvorming klein.gif (9.12 MiB) 1170 keer bekeken

Het overbelichte staafje onderin is de sensor van een digitale thermometer die ik door het monsterbuisje had gestoken en zijn spiegelbeeld in het plasje gecondenseerde propanol op de bodem. De NTC weerstand raakte de bodem van de kamer. Een klein tikje op de glasplaat zorgde er waarschijnlijk voor dat de sensor op de bodem stuiterde en die verstoring veroorzaakte een kleine explosie van condensatie in de superkoele propanoldamp. Mooi gezicht, en ook een mooie illustratie van het oorspronkelijke doel en de naam; Wilson Cloud Chamber. 
 

Condensatie door thermistorkousje klein.gif (9.67 MiB) 1170 keer bekeken

Toen de temperatuur zijn laagste punt bereikte bood zelfs het (sterk overbelichte) glasvezelkousje om de sensordraden, dat door de dikke laag zich nu midden in het gevoelige gebied bevond, al voldoende verstoring om ter plekke geisers van condensatiesporen te laten ontstaan.

[Benm]

Alfadeeltje en snelle elektronen.gif
een alfadeeltje met wat hogere snelheid en wat snellere elektronen. Wat de twee blobjes links zijn, geen idee. Wellicht veroorzaakt doordat er iets van de hoogspanningsdraad er recht boven af kwam?

 
Gezien de symmetrie zou je zoiets inderdaad wel vermoeden - wellicht een deeltje met behoorlijk wat energie dat een kluitje electronen uit de draad deed springen. Lastig te beoordelen met slechts 1 observatie.
 
Ook wel mooi om te zien dat je met wat ijs in het koelwater een stuk voorbij de optimale temperatuur -kunt- komen, da weet je dat er feitelijk het beste uit kunt halen.

[Professor Puntje]

Fascinerende plaatjes!

[Michel Uphoff]

Mij fascineert het ook. 
Bij het alfadeeltje kan je zien dat er een kokertje van condens ontstaat waarvan de diameter toeneemt, mooi gezicht.
 
Vooral die complexe structuur die in die wolkjes ontstaat vind ik erg intrigerend. Er lijken duidelijk afgebakende lobben, een soort cellen met wanden te ontstaan in zon condensatiewolk. Naar de reden hiervoor is het voor mij gissen. Hier nog een wat grotere weergave van een uitsnede van die opname (klik om te starten):

Wolk in nevelkamer detail.gif (5.77 MiB) 1171 keer bekeken

 
Volgende keer ga ik een hoogspanning vonkbrugje bij de nevelkamer zetten, benieuwd welk visueel spektakel dat op gaat leveren. Verder ga ik op zoek naar andere stralingsbronnen, tips aangaande welke bronnen en waar deze tegen een redelijke prijs te kopen zijn, zijn zeer welkom.

[Professor Puntje]

Hoe weet je nu wat voor deeltjes het zijn?

[Michel Uphoff]

Natuurlijk zijn alleen geladen deeltjes zichtbaar. Aangezien ik geen krachtig genoeg magnetisch veld heb kan ik geen positief of negatief geladen deeltjes van elkaar onderscheiden.  De alfadeeltjes zijn eenvoudig te herkennen, die trekken door hun relatief hoge massa een breed en door hun niet al te grote snelheid een meestal kort spoor. Elektronen (positronen) zijn iha ook eenvoudig te herkennen, die trekken door hun geringe massa en vele interacties met de dampmoleculen grillige banen. Zijn ze erg energierijk, dan zijn ze lastig te onderscheiden van muonen (secundaire kosmische straling), die iha een kaarsrechte dunne streep trekken.

 

Ik hoop nog de gevolgen van een gammafoton te kunnen zien. Boven 1.02 MeV kunnen deze twee sporen met een gemeenschappelijk startpunt veroorzaken, een v vorm dus. Het foton zelf is natuurlijk niet zichtbaar. Een voorbeeld van pair production waarbij energie wordt geconverteerd in massa (een elektron en een positron). Maar die zijn erg zeldzaam.

 

 

 

[Professor Puntje]

Die condensatiewolken doen me denken aan een waterstofbom. Mogelijk heeft het iets te maken met wervelingen en drukverschillen.

[Emveedee]

De alfadeeltjes zijn eenvoudig te herkennen, die trekken door hun relatief grote massa een breed en door hun niet al te grote snelheid een meestal kort spoor.

Hoezo zorgt een grote massa voor een breed spoor?

Erg gaaf dat het werkt Michel, chapeau!

[Celtic]

Geen thermostaat?