Messung von Gasdichten mit Korpuskularstrahlsonden

Abstract

Abstract Für die Messung nichtstationärer Zustände der Dichte stark verdünnter Gase, bei denen Schlieren-und Interferenzverfahren versagen, läßt sich die Absorption eines Korpuskularstrahl-bündels verwenden. Es werden die allgemeinen Gesichtspunkte für die Anwendung korpuskularer Strahlsonden diskutiert: Bei Ionensonden ist die Schwächung vorwiegend durch den Energieverlust der Einzelpartikel gegeben. Die für Protonen für die erwähnten Meßprobleme benötigten Strahlspannungen liegen bei 100-200 kV. Das geometrische Auflösungsvermögen von Protonensonden ist wegen der relativen Kleinheit der Streueffekte praktisch gleich dem Bündelquerschnitt. Bei Elektronensonden ist die Schwächung überwiegend durch Absorption und Streuung verursacht und äußert sich in einer Änderung der Teilchenzahl. Der Schwächungs-koeffizient läßt sich dem Meßproblem durch die Wahl der Strahlspannung bequem anpassen. Bei inhomogener Dichteverteilung im Meßfeld ist die aus der Strahlschwächung ermittelte integrale Dichte nur dann eindeutig, wenn der durch die Streueffekte verbreiterte Strahl-querschnitt, der "Trübungsquerschnitt", an der Messung beteiligt wird. Dadurch ist auch das geometrische Auflösungsvermögen der Elektronensonden gegeben. Es wird über die praktische Ausführung einer Apparatur berichtet, die mit Hilfe einer durch Düsen gebildeten Zwischenkammer ohne Folienfenster enge monoenergetische Korpuskularbündel, z. B. Elektronen ≧ 3 keV, liefert und einen Außendruck bis 1,5 atm zuläßt. Es werden zwei Meßbeispiele mit Elektronensonden wiedergegeben: der Dichteverlauf beim Austritt eines schnellen Luftstrahles in ein Unterdruckgebiet und der Dichteverlauf in einer Gebläseflamme unter Atmosphärendruck.