Hochlspannungskaskade für die Kernforschung

[TÜP]

Was muss ich mir unter dieser Zeile vorstellen? Hatte das III.Reich so etwas?

Den Konstrukteuren John Cockcroft und Ernest Walton gelang es mit einer solchen Kaskade, Ionen auf hohe Energien zu beschleunigen und so kernphysikalische Experimente durchzuführen.

Quelle: http://www.enzyklopädie.de/Hochspannungskaskade.html

[bobo]

Der Link funzt zwar so nicht, aber mit ein wenig Tag´s geht es dann schon

Was muss ich mir unter dieser Zeile vorstellen? Hatte das III.Reich so etwas?

Aber bestimmt nicht mit Halbleiter

Spaß bei Seite - Könnte mir vorstellen mit einem Marxgenerator!

[Silko]

Nicht Hochleistungs- sondern Hochspannungskaskade. Gemeint ist der Cockcroft-Walton-Generator. Im prinzip die Vorstufe zum klassischen Teilchenbeschleuniger oder zum Zyklotron. Allerdings war der von Cockcroft entwickelte Beschleuniger noch linear (1940).

Ob das die Nazis auch gehabt haben können? Frag was anderes! Die Grundlagen für die Beschleuniger, auch die zyklischen, gab es auf jeden fall schon.

[TÜP]

Natürlich ein Schreibfehler in der Überschrift - ich habs geändert.

Also es geht um Hochspannungskaskaden in der Atomforschung zu Kriegsende.

[Nonius]

Standen nicht in Berlin und Wien solche Dinger zur Hochspannungserzeugung? Ich hab irgendwo auch Bilder davon aber das kann dauern bis ich die rausgekramt hab. Dort gab es auch armdicke Dioden.

[Nonius]

Okay habs doch gleich gefunden.

Hier die Diodenkaskade mit 3000 kV (3.000.000 Volt).

mfg
earthole

[TÜP]

Sehr schön, danke!

Also, eine Hochspannungskaskade ist eine 'Gerät', das Hochspannung erzeugen kann. Dies erfolgt nicht auf dem Wege der elektromagnetischen Induktion, sondern über Kondensatoren, die mit einer relativ niedrigen Spannung aufgeladen werden.

Im WIKI steht unter Anwendungen u.a.:

" Beschleunigungsspannung für Teilchenbeschleuniger und Elektronenkanonen bzw. Elektronenstrahlquellen (Betatron) "

Brauch ich so ein Teil auch für ein Zyklotron?

[Silko]

Genauso funktioniert es. Durch Gleichrichtung und Verstärkung (Kaskadierung). So etwas bräuchte ich eben für die extrem hohe Spannung, die ein Zyklotron benötigt, genau. Im prinzip war der Cockcroft-Walton-Generator selbst schon ein einfacher Teilchenbeschleuniger, wegen der hohen Spannung eben, die er lieferte, ein linearer eben.

[TÜP]

Gut, dann will ich mal die Katze aus dem Sack lassen.

Ich habe diese Woche den sehr ernst zunehmenden Hinweis bekommen, dass man kurz nach dem Krieg eine solche Kaskade, fein säuberlich in Kisten verpackt, in Rudolstadt gefunden hat. Und - man hat sie Anfang der 50'ger aufgebaut und sie steht heute noch! Sie hat übrigens 1,2 Millionen Volt.
Deshalb interssiert mich das auch so.

[Nonius]

Wurde die am Fundort aufgebaut oder wie muß man das verstehen?
Andernorts wurde übrigens sehnsüchtig auf eine eben solche Neutronen-Hochspannungsquelle von einer Hamburger Firma gewartet, welche wegen Transportschwierigkeiten leider nicht mehr geliefert werden konnte. Die werden sowas ja nicht in Massenproduktion hergestellt haben. Ob das die nicht mehr gelieferte anlage ist? Diese hatte zufällig auch eine Spannung so um 1 Mio. Volt. Zufälle gibt's.

mfg

[bobo]

Einfach gesagt, man lädt Kondensatoren parallel auf um sie dann in "Reihe" zu entladen.

@TÜP: Kannst Du noch genauer darauf eingehen?

Und noch eine Frage: Wie hat man zu dieser Zeit die "Einbahnstraße" (Diode) verwirklicht? Silizium- und Germanium-Dioden gabe es da doch noch nicht - oder bin ich da falsch?

[Nonius]

Bobo, das Patent zum Transistor wurde 1926 angemeldet. Wenn die da schon den P-N Übergang kannten dürfte die Halbleiterdiode nicht weit sein. Allerdings, bei den Bildern die ich eingestellt habe zeigt eines, wie er die Heizspannung einstellt. Also müßte das eine Röhrendiode (Vakuumdiode) mit Glühkathode sein. Dies bestätigt auch der Dateiname des zweiten Bildes: Gl_hkathoden_Hochvakuum_Ventilr_hren_Berlin.jpg

Zur Hochspannungsgleichrichtung (6 bis ca. 100 kV) wurden zur Vermeidung von Feldemission spezielle Typen mit abgerundeten Elektroden entwickelt.
Andere Bezeichnung: Glühventil

Die Elektroden dürften aus Metall oder Graphit gewesen sein.

Mich erinnert der aufbau an einen Diodensplitt-Trafo wie er in Fernsehgeräten drin ist. Der umgangsprachlich genannte 'Zeilentrafo' ist auch nix anderes als eine Diodenkaskade. Erfunden, wie bereits erwähnt von John Cockcroft und Ernest Walton.

Was man mit der Hochspannungsquelle betreiben wollte dürfte eh jedem klar sein.

[TÜP]

Näher eingehen - wie? Ich hab keine Ahnung von dieser Technik. Deswegen frag ich ja hier nach.

Die Kaskade wurde nach dem "finden" abtransportiert und an der Stelle wo sie sich heute noch befindet aufgebaut. Ich weiss auch noch nicht ob diese Kaskade während des Krieges an einem anderen Ort, oder gar in Rudolstadt aufgebaut, stand. Vielleicht war sie auch noch nicht in Betrieb und nur dorhin verlagert.
Aber wir recherchieren noch.

[Silko]

Sehr interessant, muss ich schon sagen.

Schöne Hinweise zum PHOENIX-Werk (auch wieder Siemens-Halske)finden sich hier:

http://www.med-archiv.de/geschichte/rud ... hp?lang=de

Es gibt auch einen CIOS-Report (XXXI-50,9) der sich mit der Röhre aus Rudolstadt befasst.

Möglicherweise ist unsere Kaskade in Erlangen wieder aufgetaucht??

Hier auch noch der Hinweis auf ein 6 Millionen Volt Betatron von Siemens:

http://w4.siemens.de/archiv/de/innovati ... eit.html#2

Wo die Technik dazu wohl herkam??

[burion]

6 Millionen Volt Betatron

Vorsicht, verwechsle nicht Volt [V] mit Elektronenvolt [eV]. Elektronenvolt ist die Maßeinheit für Energie, nicht für die Spannung. ;)

HerzlGrüße
Jürgen

[Silko]

Vorsicht, verwechsle nicht Volt [V] mit Elektronenvolt [eV]. Elektronenvolt ist die Maßeinheit für Energie, nicht für die Spannung. ;)

Huhh, ich erinnere mich: Physik hattest Du mal in der Laufbahn?
Natürlich hast Du Recht. Wenn wir von Teilchenbeschleunigern reden macht das allerdings wohl nur SI-Einheiten-technisch einen Unterschied, nicht aber betrags-technisch. Ich brauche trotzdem 6 Millionen Volt, zumindest wenn es sich um Elektronen (und nicht um andere Teilchen) dreht.
Oder sehe ich das falsch?

[burion]

Klar, Du hast schon "irgendwie" recht, Silko.

1eV ist die Energie, die ein Teilchen mit der Ladung 1e (=Elementarladung eines Elektrons) erhält, wenn es die Spannung von 1V durchläuft. Im Vakuum wird es dadurch beschleunigt und gewinnt kinetische Energie.

=> Lege ich 6MV im Vakuum an, so werden die Elektronen (als Beispiel) beschleunigt und haben dann die Energie von 6 MeV.

Das kann man dann noch umrechnen:
1MeV = 1,6 x 10(-13) J = 1,6 x 10(-13) Nm

Wenn man dann die erzeugte Strahlungsenergie ausrechnen will und von einer (rein theoretischen) vollständigen Umwandlung der kinetischen Energie in Strahlungsenergie ausgeht, dann kann man die Frequenz der erzeugten Strahlung ausrechnen:

E(kin) = 6 MeV = hv | (v = Frequenz, h = Plancksches Wirkungsquantum)

Das ist mir jetzt zu mühsam, denn h weiß ich nicht mehr auswendig (ist schon 25 Jahre her...) und müsst ich nämlich erst mal nachschlagen.

Ich wollt doch auch mal Oberlehrer spielen.

HerzlGrüße
Jürgen

[Silko]

Danke für die Erläuterungen, und Kompliment dafür, dass Du diese Zusammenhänge noch so hin bekommst.

[burghart]

Sehr interessant, muss ich schon sagen.

Schöne Hinweise zum PHOENIX-Werk (auch wieder Siemens-Halske)finden sich hier:

http://www.med-archiv.de/geschichte/rud ... hp?lang=de

Es gibt auch einen CIOS-Report (XXXI-50,9) der sich mit der Röhre aus Rudolstadt befasst.

Möglicherweise ist unsere Kaskade in Erlangen wieder aufgetaucht??

Hier auch noch der Hinweis auf ein 6 Millionen Volt Betatron von Siemens:

http://w4.siemens.de/archiv/de/innovati ... eit.html#2

Wo die Technik dazu wohl herkam??

Nabend.

Ich habe mal gelesen, dass es zwei solcher Anlagen gegeben hat.

Leider kann ich mich nicht mehr erinnern, welche Publikation es gewesen ist.

MfG

Burkhard.

[Nonius]

Kann es sein, dass das erwähnte Ding ein Teil einer Ringförmigen Anlage sein sollte die von der OT geplant aber nicht mehr gebaut wurde?


mfg
nonius

[Lothar]

Das Röhrenwerk in Rudolstadt war damals wohl führend in der Welt. Auch etwas zum Verbleib der Technik hier http://www.med-archiv.de/firmenchronik/roehrenwerkrudolstadt/index.html

[isegrim]

Das mit der Einbahnstraße war wohl gelöst,da es 1936 möglich war Fersehbilder zu erzeugen gab es also auch entsprechende Röhrendioden.
Die Leistung war dann wohl nur noch von der Zeit und nicht von der Entwicklung abhängig

[burion]

Die Frage ist doch m.E., was man mit der erzeugten hohen Spannung machen wollte. Mit dieser Spannung kann man bspw. Elektronen im entsprechenden elektrischen Feld beschleunigen - muss man aber nicht unbedingt! Es gibt durchaus andere Anwendungen von hoher Spannung.
Und was macht man dann mit beschleunigten Elektronen? Die kann man bspw. auf ein Target schießen. Dabei entsteht eine energiereiche Strahlung. Nächste Frage ist, was macht man dann mit der energiereichen Strahlung? Und damit kann man auch ganz normale Dinge tun wie bspw. Materialien röntgen (zerstörungsfreie Materialprüfung) - also was weitgehend Unspektakuläres. Es muss nicht immer alles gleich ein geheimnisvoller Vorgang sein, den man mit Betatrons, Zyklotrons oder der Kernforschung in Zusammenhang bringt.
Und BTW: Forschung im Kontext des "Dritten Reichs" war immer geheim! Man erhoffte sich natürlich bei jeder Art von Forschung einen auch militärischen Nutzen. Und diese Hoffnung wuchs umso stärker je näher man sich dem Jahr 45 näherte.
Bevor diese Fragen nicht einigermaßen vernünftig und schlüssig beantwortet sind, kann man nur sehr vage spekulieren.

HerzlGrüße
Jürgen

[Silko]

Da ist wohl was dran. Siemens war sehr stark im Bereich der Röntgengeräte engagiert. Stichwort Röntgenkugel mit Steh-Anode. Das macht schon Sinne, dass man einfach vor den Russen Bammel hatte und das Zeugs dann woanders hin (vielleicht Erlangen) gebracht hat. Die Frage ist vielleicht wirklich, was man mit 6 MeV machen wollte, oder wozu 6 MeV üblicherweise eingesetzt wurden. Ich bin mir jetzt nicht sicher, aber ich glaube, für Röntgen-Kram ist eine weit niedrigere Energie ausreichend.

Wie kommen wir in dieser Sache weiter? Wollen wir versuchen, alle möglichen Anwendungsfälle erst einmal zusammenzutragen? Burion, macht das Sinn?

[burion]

Hm? Ja, schon irgendwie. ;)

Die Röntgenstrahlungsenergie reicht so bis etwa 250 keV, was einer Frequenz von ca. 6x10(19) entspricht. Bei 6 MeV liegt die Frequenz noch weit darüber, um etwa 2-3 10er-Potenzen, sofern keinerlei Energieverlust angenommen wird, was allerdings unrealistisch ist, da nur ein Teil der Energie tatsächlich in emittierte Strahlung umgewandelt wird. Der Rest wird absorbiert, in Wärme umgewandelt und geht damit für die Strahlungserzeugung verloren. Nach meiner Erinnerung wird aber nur ein sehr geringer Teil der einfallenden Energie für die Strahlungserzeugung genutzt (ca. 1-2%).
Das zuvor hier im Thread gezeigte Bild der Diodenkaskade erzeugte eine Spannung von ca. 3 MV.
Nimmt man also die 3 MV und beschleunigt damit Elektronen auf eine Energie von 3 MeV, so würden von dieser eingestrahlten Energie gerade mal 30-50 keV an Strahlungsenergie noch übrig bleiben. Die entsprechende Frequenz liegt dann bei ca. 7x10(18) Hz, was durchaus im Röntgenspektrum liegt.
Im Deutschen Museum findet sich ein
Kostenvoranschlag für einen Neutronengenerator, 1942
Seit Dezember 1940 plante das Wiener Institut für Radiumforschung unter Professor Ortner den Bau einer Neutronenanlage. Ein anfangs auf 400 kV angelegter Gleichstromgenerator wurde durch Siemens & Halske auf 1000 kV erweitert. Die Kosten beliefen sich auf 165.000 Reichsmark.
[Zitat: Deutsches Museum]

PS: Wie kann ich eigentlich Zahlen hochstellen?

HerzlGrüße
Jürgen