Von Julian Bender und Marc Syväri. Inhalt Test von bestrahlten Detektoren Peltier-Element & MPT...
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Kühlung einer Testapparatur für Sensorchips Von Julian Bender und Marc Syväri
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Kühlung einer Testapparatur für Sensorchips
Von Julian Bender und Marc Syväri
Marc Syväri, Julian Bender 2
InhaltTest von bestrahlten Detektoren
Peltier-Element & MPT 10000
Regelkreislauf
Versuchsaufbau
Messergebnisse
CERN-Praktikum 2012
Marc Syväri, Julian Bender 3
Test von Detektoren mit Lasern
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Test von bestrahlten DetektorenÜberprüfung von bestrahlten Detektoren mit
LasernWärmeabgabe durch Detektor und Front-End
ChipStrahlenschäden größerer Blindstrom
stärkere Wärmeentwicklung größerer Blindstrom …
Kühlung des Detektors notwendig
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Kühlung des DetektorsNotwendige Temperaturen: -30°C
Problem: Versuchsaufbau nicht für solche Temperaturen geeignet
Verwendung eines Peltier-Elementes
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Peltier-Element
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Aufbau eines Peltier-ElementsAlternierende Verbindung zwischen n und p-
dotierten HalbleiternHöhere Temperaturdifferenz möglich
CERN-Praktikum 2012
Keramikplatte
Keramikplatte
Halbleiter
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Peltier-Effekt„Wärmepumpe“Wechsel des Energieniveaus
Kühlung/Erwärmung der anliegender Keramikplatten
Verwendung von Halbleitern
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MPT 10000Steuerung des Peltier-ElementsBestimmung einer ZieltemperaturKontrolle der ZieltemperaturNachregelung bei Temperaturschwankungen
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RegelkreisIn sich geschlossener Wirkungskreislauf für
die Regelung einer physikalischen Größe
Bedeutung: Beibehaltung eines konstanten Wertes unter Umwelteinflüssen
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Regelkreis
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Regelkreis1. Messen der Regelgröße
Vergleich mit Sollwert
2. Erkennen einer Abweichung3. Einleiten des Verstellvorgangs4. Kontrolle durch erneutes Messen
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ProblemeZu schwache Gegenregelung: sehr langsame Korrektur der AbweichungZu starke Gegenregelung/verzögerte
Messung: “Überregelung“Überschwingung System
gerät ins Schwingen
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Aufbau der Schaltung
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Messung der TemperaturänderungAnbringen von Wärmesensoren auf kalter
Peltier-Seite, sowie dem KühlkörperAuslese mit Power Supply und LabView
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Verschiedene KühlkörperAluminium-Kühlkörper auf KupferblockAluminium-KühlkörperKupferblockKupferblock auf Aluminium-Kühlkörper
CERN-Praktikum 2012
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Kühlung durch Kupferblock/Aluminium-Kühlkörper
CERN-Praktikum 2012
0.00 1.20 2.40 3.60 4.80 6.00 7.20 8.40 9.60 10.8012.0013.2014.4015.6016.8018.0019.2020.4021.6022.80
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Temp_Alu_kaltTemp_Kupfer_kaltTemp_Alu_warmTemp_Kupfer_warm
Zeit vom Start (in Minuten)
Temperatur (in Grad Celsius)
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Kühlung mit Hilfe eines ChillersKühlung der wärmeren Seite auf -20°C
Auf der kalten Seite Temperaturen bis -40°C möglich
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Kühlung durch Chiller
CERN-Praktikum 2012
0.00 1.54 3.09 4.64 6.19 7.74 9.29 10.8412.3913.9415.4917.0418.5920.1421.6923.24
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
Temp_kaltTemp_warm
Zeit vom Start (in Minuten)
Temperatur (in Grad Celsius)
20
Vielen Dank für das Praktikum am CERN
CERN-Praktikum 2012 Marc Syväri, Julian Bender
