Techniklexikon

Nebelkammer

Teilchenphysik, 1911 von C. T. R. Wilson entwickelter Spurdetektor zur Sichtbarmachung von Bahnspuren atomarer Teilchen als Kondensstreifen. Heutzutage besitzt dieser Detektor nur noch historischen Wert. Dieser Detektortyp nutzt die Kondensation von Wasserdampf an Kondensationskeimen in Form von Ionen. Die Funktion einer Nebelkammer ist umgekehrt zur Funktionsweise einer Blasenkammer. a-Teilchen als geladene Teilchen hinterlassen eine Spur von Ionen in Wasserdampf, an denen der Wasserdampf kondensiert und somit die Spur des a-Teilchens sichtbar macht. Mit einer Nebelkammer wurden u. a. das Positron (C.D. Anderson) und das Myon (Anderson zusammen mit Neddermayer) in der kosmischen Strahlung entdeckt. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Arten von Nebelkammern: In einer Expansions-Nebelkammer befindet sich ein Gas-Dampf-Gemisch (z. B. Luft-Wasserdampf, Argon-Alkohol) beim Sättigungsdampfdruck unter Normalbedingungen. Die Nebelkammer wird bei leichtem Überdruck betrieben. Ein geladenes Teilchen erzeugt eine Ionisationsspur, wobei die Lebensdauer der Ionen im Gemisch lang ist (einige ms). Nach einem Auslösesignal (Trigger) durch z. B. Szintillationszähler oder Geiger-Müller-Zählrohre, wird die Kammer adiabatisch expandiert, was zu einer Temperaturerniedrigung und damit zu einer Übersättigung des Dampfes führt. An den positiven Ionen bildet sich dann als Kondensationskeime eine Tröpfchenspur entlang der Teilchenspur aus, die photographiert werden kann. Danach müssen die erzeugten Ionen wieder vollständig aus dem Kammervolumen abgesaugt und das Gas wieder komprimiert werden. Dadurch ergeben sich Zykluszeiten zwischen aufeinanderfolgenden Messungen im Minutenbereich. Nebelkammern fanden als Vielplatten-Nebelkammern Verwendung und arbeiteten dann als Sampling-Kalorimeter mit optischer Auslese.

Diffusions-Nebelkammern sind dauernd sensitiv und müssen daher nicht getriggert werden, wodurch sie aber auch eine grosse Zahl an Untergrundereignissen messen. Die Diffusions-Nebelkammer erreicht durch einen konstanten Temperaturgradienten in der Kammer eine Zone mit übersättigtem Dampf, der auf den Teilchendurchgang genauso reagiert wie in der Expansions-Nebelkammer, mit dem Unterschied, dass die Expansion durch die Kühlung ersetzt wird.

Nebelkammer: Nebelkammer von Wilson.