Aufgabe
Temperatursensoren für den kryogenen Einsatzbereich werden für eine Vielzahl von
Projekten, insbesondere in der Forschung, benötigt. In komplexen Großforschungsanlagen
werden mehrere Tausend Stück davon eingesetzt. Da die gemessenen Temperaturen oft sehr
sensible Größen für die Analyse des Anlagenverhaltens etc. darstellen, ist eine hochpräzise
Messung erforderlich. Das ILK Dresden hat in den vergangenen Jahren kontinuierlich
Versuchsaufbauten zur Kalibrierung von Tieftemperatur-Sensoren entwickelt, verbessert und
für eine Vielzahl von Kalibriermessungen genutzt. Wesentliche Aufbauten sind ein
teilautomatisierter Messplatz, welcher mit Flüssighelium arbeitet und Minimaltemperaturen bis
hinab zu ca. 1,4 K ermöglicht, sowie ein vollautomatisierter Versuchsstand für die gleichzeitige
Messung an bis zu etwa 40 Sensoren, dessen Kühlung bis hinab zu ca. 3,5 K durch einen
Pulsrohrkühler erfolgt. Dabei konnten wichtige Teillösungen wie die thermische Dämpfung der
bauartbedingten Temperaturoszillationen realisiert werden.
Nunmehr ist angestrebt, einen weiteren vollautomatisierten Kalibrierplatz mit Pulsrohrkühler
aufzubauen, welcher jedoch auch Temperaturen unter 3,5 K erschließt. Dazu ist ein
ergänzender Helium-Kreis mit Joule-Thomson-Ventil erforderlich. Je nach verwendetem
Heliumisotop können Minimaltemperaturen von ca. 1,5 K oder 0,8 K erzielt werden.
Tätigkeitsschwerpunkte
Zunächst sollen thermische Berechnungen für ausgewählte Komponenten des Joule
Thomson-Kreises durchgeführt werden, beispielsweise für die Auslegung des
Wärmeübertragers. Im Ergebnis der Auslegung ist auch zu entscheiden, ob das bei tieferen
Temperaturen verdampfende Isotop 3He oder das kostengünstigere 4He eingesetzt wird. Die
komplette Dimensionierung des Kreises ist ausdrücklich nicht Ziel des Praktikums; vielmehr
soll durch die Mitarbeit ein Grundverständnis für die thermischen Zusammenhänge erarbeitet
werden. Daran schließt sich die Mitwirkung beim Aufbau des Kalibrierplatzes an. Schwerpunkt
der Praktikumsarbeit soll dessen Optimierung auf Basis systematischer experimenteller
Untersuchungen und deren Analyse sein. Dies schließt sowohl die Variation thermodynami
scher Parameter als auch mögliche Änderungen an einzelnen Komponenten ein. Zu beachten
ist weiterhin die starke temperaturabhängige Varianz vieler Einflussfaktoren. Schließlich sind
Vorschläge für das bestmögliche Betriebsregime des Messplatzes abzuleiten.
Qualifikationen
- Studium im Bereich der Physik, Kryotechnik oder Ingenieurwissenschaften
- Gute Kenntnisse der englischen oder der deutschen Sprache sind notwendig
- Zuverlässige und verantwortungsbewusste Arbeitsweise ist zwingend notwendig, insbesondere hinsichtlich der Einhaltung von Sicherheitsmaßnahmen
- Fähigkeit zum aktiven, selbstständigen und zielorientierten Arbeiten wird erwartet
- Fähigkeit zur sachlichen und zielorientierten Kommunikation in Wort und Schrift wird erwartet.
Hinweise
Die konkret zu erfüllenden Arbeiten können hinsichtlich individueller Fertigkeiten und Interessen angepasst werden.
Auf Wunsch ist auch eine Bearbeitung in englischer Sprache möglich.
Bewerbung | Ansprechpartner
Dr.rer.nat. Andreas Kade
Hauptbereichsleitung
Dr. rer. nat. Matthias Schneider
Tieftemperaturphysik | Materialuntersuchungen
