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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Verringerte Tieftemperatur-CTE-Messdauer im UPI durch Einsatz eines Aktivkohleabsorbers

06.12.2017

Die Messung der thermischen Längenausdehnung bei tiefen Temperaturen im Ultrapräzisionsinterferometer (UPI) ist bisher im Vergleich zu Messungen um Raumtemperatur herum sehr zeitaufwändig gewesen. Grund dafür war die Tatsache, dass das Kontaktgas Helium, welches für einen besseren Temperaturausgleich in der Probenumgebung sorgte, durch das Eindringen von Umgebungsluft in den Rezipienten verunreinigt wurde. Das in der Luft enthaltene CO2 kondensierte an der kältesten Stelle im Probenbehälter – nämlich an der Oberfläche der Probe selbst – was sich unmittelbar auf die gemessene Probenlänge auswirkte. Als Folge dieser Kondensation war es nötig, einmal täglich eine Aufwärmphase bis hinauf zu Raumtemperatur durchzuführen, um das CO2 zu sublimieren und den Störeinfluss zu beseitigen.

Durch den Einbau eines eigens konstruierten Aktivkohleabsorbers um die Probe herum konnte erreicht werden, dass sich die Gasverunreinigung im Bereich tiefer Temperaturen unterhalb der Kondensationsschwelle nicht mehr auf der Probenoberfläche niederschlägt, sondern vom Aktivkohlefilter aufgenommen wird. Als Resultat kann auf die tägliche Aufheizphase auch bei längerer Verweilzeit der Probe im Tieftemperaturbereich verzichtet werden. Die übliche, mehrwöchige Messdauer kann dadurch um mehr als ein Drittel verringert werden, so dass das UPI schneller wieder für andere Messtätigkeiten zur Verfügung steht.

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