Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gesucht: Schaltung für Spark-Alpha-Detektor 8 kV zur Hochspannungserzeugung


von J.Heinrich (Gast)


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Moinsen, ich wurd in keinem HV-Thread hier fündig.
Da die Alpha-Detektionsrate mit einer BPX61 mit Aluminiumfolie abgedeckt
mir doch noch zu niedrig ist, suche ich nun nach einer anderen 
Möglichkeit der Detektion von Alpha-Strahlern (Spark Detektor).
Dazu würde ich eine niedrigleistende Hochspannungsquelle von ca 8 -10 kV 
benötigen. Welche low-cost-Schaltungstechniken kämen dazu in Frage?
Die Geiger-Müller-Zählrohr-Versorgungen hier im Forum bieten ja schon 
einen tollen, stromsparenden Ansatz, machen aber bei 400 V Schluss.

Danke für Schaltungstips

Joern

von foo (Gast)


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J.Heinrich schrieb:
> Die Geiger-Müller-Zählrohr-Versorgungen hier im Forum bieten ja schon
> einen tollen, stromsparenden Ansatz, machen aber bei 400 V Schluss.

Grundsätzlich kannst du hinter dem HV-Trafo Spannungsvervielfacher aus 
Dioden und Kondensatoren verwenden.
Zeilentrafos für Fernseher eignen sich evtl auch, denn bei den DST sind 
die Dioden schon eingebaut.

Möglicher Weise brauchst du aber eine präzisere Spannungsregelung als 
für GM-Zählrohre, wenn du einen offenen Detektor nahe am Durchbruch 
betreiben willst.

Welche Versorgung steht dir denn zur Verfügung, dass du auf Strom sparen 
achten musst?

von MN (Gast)


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Ja kein Wunder. Alphateilchen werden ja schon durch ein Blatt Papier 
abgeschirmt.
Durch das Alu kommen ja nicht mal Betastrahlen durch.

von J.Heinrich (Gast)


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MN schrieb:
> Ja kein Wunder. Alphateilchen werden ja schon durch ein Blatt
> Papier
> abgeschirmt.
> Durch das Alu kommen ja nicht mal Betastrahlen durch.

Fehlanzeige, lieber Mitforist.
Die von mir verwendete Folie hat 10 µm Dicke, und das ist die 
Halbwertsdicke von 5 MeV-alpha-He-Kernen.
Also von denen kommt da die Hälfte noch durch.
Papier hat dagegen 100 µm oder eher mehr.

Betastrahlen werden erst absorbiert durch 1mm Cu/Messing Blech oder 5 mm 
Aluminium oder 8 mm Plexiglas.

Bitte halt dich hier jetzt raus, wenn Du keine Ahnung hast.

von J.Heinrich (Gast)


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foo schrieb:
> J.Heinrich schrieb:
>> Die Geiger-Müller-Zählrohr-Versorgungen hier im Forum bieten ja schon
>> einen tollen, stromsparenden Ansatz, machen aber bei 400 V Schluss.
>
> Grundsätzlich kannst du hinter dem HV-Trafo Spannungsvervielfacher aus
> Dioden und Kondensatoren verwenden.
> Zeilentrafos für Fernseher eignen sich evtl auch, denn bei den DST sind
> die Dioden schon eingebaut.
>
> Möglicher Weise brauchst du aber eine präzisere Spannungsregelung als
> für GM-Zählrohre, wenn du einen offenen Detektor nahe am Durchbruch
> betreiben willst.
>
> Welche Versorgung steht dir denn zur Verfügung, dass du auf Strom sparen
> achten musst?

Danke erstmal.

Nein, es geht um detektion sekundärer Lichtblitze per Photodiode durch 
Funken der Alpha-Teilchen an der Hochspannung. Also ist nicht die 
Hochspannung regelungsbedürftig, weil an der nichts gemessen wird.
Die soll halt auch bei Annäherung an ein Stück Pechblende dann nicht 
einfach zusammenbrachen. Aber das ist mit dem Abstand vom +Mesh zur 
Katode regelbar.

Zur Versorgung steht mir zur Verfügung 9 bis 12 Volt aus der 
Taschenlampenbatterie. Das ganze soll tragbar und portabel sein.
Wie 8-10kV @ 0,1 mA aus der Stromquelle zaubern?

von J.Heinrich (Gast)


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wieviel mA/µA liefert denn so eine Hochspannungspatrone?
http://www.helmut-singer.de/stock/x131.html

?

von foo (Gast)


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>wieviel mA/µA liefert denn so eine Hochspannungspatrone?

Mehr als genug.
Für die Bildwandlerröhre 6914 z.B. wird eine maximale Beleuchtungsstärke 
von 10 Lux angegeben und das rechnet sich um in 8µA.
Bei 16kV sind das imerhin 128mW. Ich möchte deshalb annehmen, dass ein 
paar µA problemlos enthehmbar sind.
Hier werden Versorgungen für die XX1080 diskutiert: 
http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Spezialroehren/XX1080/xx1080.pdf

Allerdings denke ich, dass 16kV deutlich zuviel sind. Man bekommt da 
schon recht starke Sprühentladungen auch ohne Alphas.

von Klaus D. (kolisson)


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Hallo Ihr da draussen...
Das schein ja interessant zu werden über was Ihr da redet.
Ohne nun eure Kreise zu stören frage ich mal höflich, ob man sich 
irgendwo in die Thematik respektive das Prinzip des Aufbaus einlesen 
kann.

Liebe Grüsse
Klaus

von J.Heinrich (Gast)


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@Klaus De lisson: Na bei Youtube wird man erstmal schnell fündig:
https://www.youtube.com/watch?v=-8GlzUjYazs
so ein Spark-Detektor ist im Prinzip eine Ionisationskammer mit so hoher 
Spannung, dass ein Alpha-Partikel mit seinem Ionisationspfad zu einem 
Funkenüberschlag führt.
Wenn man das jetzt recht klein baut und kapselt, mit 10 µm Alufolie 
abdeckt,
und die Lichtblitze mit einer Photodiode (oder mehreren) misst, hat man 
einen empfindlichen Alpha-Detektor.

@foo: Danke für Deine Einschätzung, und ich gebe Dir recht, bei 16 kV 
ist der Aufbau kaum noch zu miniaturisieren wegen Koronaentladungen (ist 
schon bei 4kV und Leiterbahnabstand 10 mm auf normalem 
Epoxi-Platinenmaterial schwierig). Die Idee, direkt am Ausgang der 
Hochspannungspatrone mit einem Spannungsteiler auf 8 kV zu teilen, würde 
stromfressende Dauerlast bedeuten.
Daher - selber einen kleinen Trafo wickeln?
Wieviel liefern die HV-Umsetzer für Blitzlichter in Einwegkameras?

von J.Heinrich (Gast)


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foo schrieb:
> Hier werden Versorgungen für die XX1080 diskutiert:
> 
http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Spezialroehren/XX1080/xx1080.pdf

Das ist ein praktischer Link mit den akkuraten Dimensionierungen, 
dankeschön. Und übrigens eine effiziente Schaltung obendrein,
ja auch schon mal hier beschrieben:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter

und regelbar hier:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap13.html
Wie es aussieht, komme ich um einen passenden Transformator und eine 
Kaskade nicht herum.

von Klaus D. (kolisson)


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J.Heinrich schrieb:
> @Klaus De lisson: Na bei Youtube wird man erstmal schnell fündig:
> Youtube-Video "Spark detector for alpha particles"
> so ein Spark-Detektor ist im Prinzip eine Ionisationskammer mit so hoher
> Spannung, dass ein Alpha-Partikel mit seinem Ionisationspfad zu einem
> Funkenüberschlag führt.

Danke für die Info. Das Video erklärt es gut.

Gruss Klaus

von Falk B. (falk)


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@ J.Heinrich (Gast)

>dankeschön. Und übrigens eine effiziente Schaltung obendrein,
>ja auch schon mal hier beschrieben:
>http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter

Genau!

>Wie es aussieht, komme ich um einen passenden Transformator und eine
>Kaskade nicht herum.

Du hast es erfasst.

von J.Heinrich (Gast)


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Als Diode(n) in der Kaskade fiel mein Augenmerk auf die
Do201, ultraschnelle Gleichrichterdiode 1000B 3A? Was sagen die Profis? 
ist die auch bei geringen Strömen noch passend? Oder völlig 
überdimensioniert?

von Peter R. (pnu)


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J.Heinrich schrieb:
> ist die auch bei geringen Strömen noch passend? Oder völlig
> überdimensioniert?

Das kommt auf die Kapazität der Diode an und wie gut die Schaltung oder 
der Trafo einen kapazitiven Bypass zur Diode verträgt.

Schließlich hat eine für 3A ausgelegte Diode wohl das dreifache C einer 
für 1A ausgelegten Diode.
Und bei HV-Vervielfacherschaltungen, die im -zig kHz-Bereich arbeiten, 
dürfte es auf jedes pF ankommen.

Kaskade ist die ungünstigere Lösung. Nicht umsonst wurden bei TV-Geräten 
die Kaskaden durch split-Dioden-Trafos abgelöst,bei denen die Dioden mit 
vergossen sind.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Peter R. (pnu)

>Und bei HV-Vervielfacherschaltungen, die im -zig kHz-Bereich arbeiten,
>dürfte es auf jedes pF ankommen.

Naja, man muss es nicht gleich übertreiben.

>Kaskade ist die ungünstigere Lösung.

Quark. Schon gar nicht, wenn es um eine Einzellösung im Hobbybereich 
geht. Da gelten nicht die knallharten Kriterien der Massenproduktion.

> Nicht umsonst wurden bei TV-Geräten
>die Kaskaden durch split-Dioden-Trafos abgelöst,bei denen die Dioden mit
>vergossen sind.

Ja eben, weil das Massenprodukte waren, die bis auf den letzten Cent 
kostenoptimiert waren.

von Falk B. (falk)


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@ J.Heinrich (Gast)

>Als Diode(n) in der Kaskade fiel mein Augenmerk auf die
>Do201, ultraschnelle Gleichrichterdiode 1000B 3A? Was sagen die Profis?

DO201 ist eine Gehäuseform, keine Diodenbezeichung. 1000B ist auch keine 
Diodenbezeichnugn.

>ist die auch bei geringen Strömen noch passend? Oder völlig
>überdimensioniert?

Nimm eine schnelle 1A Diode. BYG23M kann ich empfehlen, klein und 
preiswert, SMD-Bauteil. Gespeist von einem Royer-Converter mit 
Trafo, der ca. 400V Up ausspuckt macht das ~800V/Stufe. Mit 10 Stufen 
ist man bei 8kV. Die Dioden sollten eine trr<200ns haben, besser <100ns. 
Dann passt das schon.

von J.Heinrich (Gast)


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Peter R. schrieb:
> Kaskade ist die ungünstigere Lösung.

... warum? Effizienz?
Btw...
Ich sah gerade, dass diese Diode 3A/1000V tatsächlich Unsinn war.
Ströme werden in die 6,8uF/450V-Elkos im sub-milliampere-Bereich 
fließen.
Dauert dann halt, bis sie geladen ist, aber sollte funktionieren?

Zener-primär-geregelter Royer-Converter mit Trafo 1:50 von 9 V auf 400, 
dann eine 20er-Villard-Kaskade hinterher mit den o.g. Elkos - so wäre 
die Konzeption aktuell, als Diode eine UF 4007 1A (ultrafast 
Gleichrichter, gibts leider nur 1A min, nicht kleiner bei Reichelt).
Als Übertrager würde ich einen Spulenkern 18mm nehmen und selber wickeln 
mit Cu-Lackdraht, Sekundärspule aussen, Schalenkern aus Ferroxube, 
18x11mm.

Lieg ich mit dem Spulenmaterial auf der richtigen Seite?

von J.Heinrich (Gast)


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@Falk: post überschnitten sich... Danke für die Tips, wie sieht es mit 
dem Spulenmaterial aus? Hab keinerlei Erfahrung im Trafo-Eigenbau. Auf 
welcher Frequenz wird der Royer-Konverter laufen? Wie stellt man die 
Frequenz ein (Impedanz primär / Sekundärspule?)

von Falk B. (falk)


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@ J.Heinrich (Gast)

>Ströme werden in die 6,8uF/450V-Elkos im sub-milliampere-Bereich
>fließen.

Welche Elkos. Für die Kaskade reichen 1nF/1kV Keramikkondensatoren.

>Zener-primär-geregelter Royer-Converter mit Trafo 1:50 von 9 V auf 400,

Bei 9V braucht man keine 1:50, um auf 400V Up zu kommen. Der Royer macht 
von sich aus schon Faktor 3,1.

>dann eine 20er-Villard-Kaskade hinterher mit den o.g. Elkos

10er. Und wozu Elkos?

>die Konzeption aktuell, als Diode eine UF 4007 1A (ultrafast
>Gleichrichter, gibts leider nur 1A min, nicht kleiner bei Reichelt).

Geht.

>Als Übertrager würde ich einen Spulenkern 18mm nehmen und selber wickeln
>mit Cu-Lackdraht, Sekundärspule aussen, Schalenkern aus Ferroxube,
>18x11mm.

Könnte passen.

von J.Heinrich (Gast)


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Erstmal vielen dank, Falk für das "grüne Licht" zum Trafomaterial.

Elkos zur Stabilisierung gegen "Sawing" und wenn kurzzeitig höhere 
Ströme entnommen werden, soll die Kaskade nicht gleich "wegsacken". 
(Oder ist das am Thema vorbeigedacht - sollte zur Glättung da am Ende 
ein 0,1uF 10kV - Glättkondensator sitzen?)

(überfliege gerade parallel alles hier zum Royer-Converter, da findet 
sich auch die ein oder andere erleuchtende Antwort von Dir auf bislang 
meinerseits zurückgehaltene Fragen.. ;-) )

Joern

von Falk B. (falk)


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@ J.Heinrich (Gast)

>Erstmal vielen dank, Falk für das "grüne Licht" zum Trafomaterial.

Naja, Ferroxcube ist kein Material sondern eine Firma . . .

>Elkos zur Stabilisierung gegen "Sawing" und wenn kurzzeitig höhere
>Ströme entnommen werden, soll die Kaskade nicht gleich "wegsacken".

Sicher, aber bei ein paar uA reicht ein KLEINER Kondensator. Bzw. man 
macht die Pufferkondensatoren der Kaskade größer, vielleicht 2-5nF. 
Macht bei 10 Stufen dann 0,2-0,5nF Gesamtkapazität. Bei sagen wir 10uA 
Ausgangsstrom und 100kHz sind das sagenhafte

dU = I / (f * C) = 10uA / (100kHz * 0,5nF) = 0,2V

Ripple ;-)

>(Oder ist das am Thema vorbeigedacht - sollte zur Glättung da am Ende
>ein 0,1uF 10kV - Glättkondensator sitzen?)

Hast du eine Ahnung, wie groß der ist und wieviel Energie dort drin 
steckt?
Und das für ein paar uA Ausgangsstrom? Unsinn!

von J.Heinrich (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Hast du eine Ahnung, wie groß der ist und wieviel Energie dort drin
> steckt?
> Und das für ein paar uA Ausgangsstrom? Unsinn!

... hmmm, danke für das Statement.
Wie groß: Dachte an 20 in Reihe geschaltete Hochvolt-Elkos je 450V 6,8 
uF - müsste ja - pi mal Daumen - um 0.1 uF ergeben. Überlegung:

Ob das nur ein paar uA (~10µA) sind (wie im Vorpost postuliert), weiß 
ich leider nicht. Wennes dann je Funke doch soviel ist, dass die 
pF-Kaskade erstmal wieder braucht, sich aufzuladen, ist die Zählrate 
schnell begrenzt, wenn höheraktive Materialien detektiert werden sollen.

Man müsste für eine richtige Dimensionierung nun wissen, wie groß 
tatsächlich der "Dunkelstrom" (Koronarentladung), sowie derjenige bei 
einem Alpha-Ereigniss ist, um hier zu einem Optimum der bereitgestellten 
Hochvolt-Stromstärke und damit der Kondensatordimensionierung zu kommen.

Und das hängt sicherlich auch von weiteren geometrischen Parametern der 
Messanordnung ab.

(Oder mache ich hier grundsätzlich einen Gedankenfehler?)

von J.Heinrich (Gast)


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Tja, und dann noch die Frage nach der Physik hinter dem Ganzen.

1. Der schnelle Heliumkern zieht eine Ionisationsspur von Gasmolekülen 
hinter sich her, und das zwischen einem dünnen, gegenüber einer planaren 
Kathode positiv aufgeladenen Draht irgendwo mehr oder weniger deutlich 
unterhalb der Funkenstreckenlänge.

2. Die freigewordenen Ladungsträger werden so stark beschleunigt, dass 
sie durch weitere Stoßionisation ein Plasma erzeugen, welches die 
Flugbahn leitfähiger macht, und damit einen Funkenüberschlag ermöglicht.

3. Wie erreicht man, dass dort nicht ein Dauerlichtbogen stehenbleibt?

Vorschlag A: Versorgungsspannung bricht kurzzeitig zusammen und löscht 
damit die Funkenstrecke... (was dann wider auf eine picofarad-Kaskade 
deuten würde)

Vorschlag B: Ein Vorwiderstand begrenzt den Strom, sobald die Kaskade 
ein wenig einbricht,. wird die Funkenstrecke gelöscht

Vorschlag C: sobald die Ladungstäger weitgehend aus der Funkenstrecke 
entfernt sind, verlöscht der Funke von selber (Funkenstreclke weit 
genug)

Welcher stimmt weitgehend? Weitere Vorschläge?

von J.Heinrich (Gast)


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J.Heinrich schrieb:
> Kathode positiv aufgeladenen Draht irgendwo mehr oder weniger deutlich
> unterhalb der Funkenstreckenlänge.

Sorry, Lapsus und Korrektur: Deutlich OBERHALB der 8 kV entsprechenden 
Funkenstreckenlänge, sonst würde es ja dauerblitzeln...

von foo (Gast)


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Du kannst dir auch mal aus einem alten Laserdrucker die HV-Generatoren 
rausholen.
Afaik liefern die so um -6kV für die Koronaentladung, und es gibt noch 
einen zweiten (Transfer Charger), der eine hohe positive Gleichspamnung 
liefert, die mit einer hohen NF-Spannung überlagert ist.

Zusätzliche Kondensatoren werden für den Funken keine nötig sein; die in 
den Elektroden und evtl einem Stück Koaxkabel gespeicherte Energie 
sollte für einen hellen und lauten Blitz ausreichen.
Keinesfalls darf man Kondensatoren von einigen µF auf etliche kV 
aufladen denn das wird lebensgefährlich!

von Falk B. (falk)


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@J.Heinrich (Gast)

>Wie groß: Dachte an 20 in Reihe geschaltete Hochvolt-Elkos je 450V 6,8
>uF - müsste ja - pi mal Daumen - um 0.1 uF ergeben. Überlegung:

6,8uf/20 = 340nF

>Ob das nur ein paar uA (~10µA) sind (wie im Vorpost postuliert), weiß
>ich leider nicht. Wennes dann je Funke doch soviel ist, dass die
>pF-Kaskade erstmal wieder braucht, sich aufzuladen, ist die Zählrate
>schnell begrenzt, wenn höheraktive Materialien detektiert werden sollen.

Hast du eine Ahnung! Deine Blitze brauchen im Mittel nur ein paar uA.

>Man müsste für eine richtige Dimensionierung nun wissen, wie groß
>tatsächlich der "Dunkelstrom" (Koronarentladung),

Sinnvollerweise 0uA. Bei 8kV kann man das so bauen, dass nix sprüht.

von J.Heinrich (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Sinnvollerweise 0uA. Bei 8kV kann man das so bauen, dass nix sprüht.

Wer ist "man". Wäre interessiert.

Meine auch mir selber offenen Fragen nach Löschung der einmal gebahnten 
Funkenstrecke wären damit allerdings nicht beantwortet.

von Peter R. (pnu)


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J.Heinrich schrieb:
> Tja, und dann noch die Frage nach der Physik hinter dem Ganzen.

Das energiereiche Teilchen zieht eine ionisierte Spur durch das Gas. 
Einige eV werden bei jedem Stoß auf ein Gasatom ein Ion-Elektronenpaar 
bilden und dem energiereichen  Teilchen entzogen.

Die hohe Feldstärke um die spitze Elektrode reißt die frei gewordenen 
Elektronen in Richtung Anode. Dabei bilden viele dieser Elektronen eine 
Lawine weiterer ioniosierter Atome und damit freier Elektronen.

Nach dem Stromimpuls muss erstens die Stromquelle unwirksam werden. Wenn 
sie zu stark ist, bildet sie einen Lichtbogen. Das wird durch ein 
RC-Glied direkt hinter der Hochspannungsquelle bewirkt: mehrere MOhm 
Widerstand zusammen mit der Kapazität der Entladungselektrode. Die 
Energie in dem C dieses RC-Gliedes ist so gering, dass es nur für eine 
begrenzte Menge Ionen im Gas ausreicht, nicht für einen richtigen 
Lichtbogen.

Wenn dieses C (einige pF) entladen ist, ist zwar der Impuls vorbei, aber 
nicht alle Ionen sind aus dem Gas abgesaugt. Nur die Neuproduktion ist 
gestoppt.

Jetzt muss einige Zeit (µsec)vergehen bis diese Ionen neutralisiert 
sind. Bei Geigerrohren wird dies z.B. durch ein zusätzlichen Löschgas 
erreicht, an dem sich die Rekombination schneller abspielt.

Danach lädt sich die Elektrode wieder auf die volle Spannung auf und ist 
zur nächsten Zündung bereit.

wie foo sagt: Als Hochspannungsquelle sind derzeit die HV-Generatoren 
aus Laserdruckern wohl die praktikabelste Lösung. Da lässt sich durch 
Modifikation des Regelkreises die HV gut einstellen. Nachteil ist 
höchstens, dass bei solchen HV-Teilen 24V als Betriebsspannung bevorzugt 
wird.

von J.Heinrich (Gast)


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foo schrieb:
> Du kannst dir auch mal aus einem alten Laserdrucker die HV-Generatoren
> rausholen.
> Afaik liefern die so um -6kV für die Koronaentladung, und es gibt noch
> einen zweiten (Transfer Charger), der eine hohe positive Gleichspamnung
> liefert, die mit einer hohen NF-Spannung überlagert ist.

Tja: alten Laserdrucker bekommen zum ausbauen, fast richtig beschalten 
und dann abfackeln. Danke, das ist lieb gemeint, aber ich will lieber 
einen
(von euch) kontrollierten Entwurf für diese Sache.
Für einen sauberen Schaltungsaufbau sollte das Konto aktuell 
hinsichtlich benötigter Dioden und Kondensatoren gerade noch bei 
Reichelt ausreichen.

Wie bereits gesagt. Wie wird elektronisch das einmal gezündete Plasma 
des Funken wieder gelöscht? Meine drei Vorschläge prinzipieller Art 
stehen immer noch zur Diskussion. Bisher hat sich keiner da rangewagt.

Joern

von Peter R. (pnu)


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J.Heinrich schrieb:
> Wie bereits gesagt. Wie wird elektronisch das einmal gezündete Plasma
> des Funken wieder gelöscht? Meine drei Vorschläge prinzipieller Art
> stehen immer noch zur Diskussion. Bisher hat sich keiner da rangewagt.

beschrieben anhand eines Geiger-Rohrs, aber sinngemäß auf eine 
Funkenstrecke übertragbar:

Die Elektronen werden von der Anode angesaugt. Im Rohr entsteht dann 
dadurch, dass die Elektronen abgesaugt werden erst einmal eine positive 
Raumladung, in der Kathode eine negative Ladung, da die Elektronen von 
der Anode im äußeren Stromkreis während des Impulses an der Kathode 
ankommen.
Es stehen dann sozusagen im Rohr positive Ionen den Elektronen im 
Mantel, der Kathode, gegenüber.

die Ionen der Raumladung ziehen die Elektronen an. Dadurch vereinigen 
sich Ionen und Elektronen wieder und die Gasentladung "erlischt".

Dieser Rekombinationsvorgang ist dann auch der Grund, dass Geigerrohr 
und Funkenstrecke eine Wartezeit im µsec-Bereich haben, denn zwischen 
jedem Impuls müssen erst einmal die Ionen ihre Elektronen wiederbekommen 
haben.

Die Zeitkonstante des MOhm Vorwiderstandes der HV-Quelle zusammen mit 
der Kapazität des Rohrs muss so groß sein, dass die Spannung am Rohr so 
langsam ansteigt, dass die Betriebsspannung erst nach Rekombination der 
Ionen erreicht wird. ( einge ms )

: Bearbeitet durch User
von J.Heinrich (Gast)


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Fehlanzeige.
Hier geht es nicht um "Raumladungen", sondern durch schnelle, 
energiereiche Alpha-Partikel freigeschlagene Ionen sowie freie 
Elektronen und deren Beschleunigung in einem statischen Feld der 
etwaigen Größenordnung 8000 V/mm.
Der Spannungsdruck auf dem Gebilde über kurze Strecke setzt eine Kaskade 
von Sekundärionisationen bis zum Funkenübertritt (leitendes Plasma) 
frei.
Wie das Plasma möglichst schnell löschen? Per Schaltungsdesign?

Das war die Frage an die Runde. Nicht, wie man 
Laserdrucker-treiberstufen  zweckentfremden kann.

Joern

von J.Heinrich (Gast)


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... wer lesen kann, ist klar im Vorteil:
(Die folgenden Statements von Dir, Peter R. hatte ich glatt überlesen, 
bitte um Entschuldigung.)

Peter R. schrieb:
> ... hohe Feldstärke ... reißt die frei gewordenen
> Elektronen in Richtung Anode. Dabei bilden viele dieser Elektronen eine
> Lawine weiterer ioniosierter Atome und damit freier Elektronen.
>
Genau. Ladungsträger-Trennung und -Beschleunigung durch hohe Feldstärke. 
Weitere Stoßionisation.

> Nach dem Stromimpuls muss erstens die Stromquelle unwirksam werden. Wenn
> sie zu stark ist, bildet sie einen Lichtbogen. Das wird durch ein
> RC-Glied direkt hinter der Hochspannungsquelle bewirkt: mehrere MOhm
> Widerstand zusammen mit der Kapazität der Entladungselektrode. Die
> Energie in dem C dieses RC-Gliedes ist so gering, dass es nur für eine
> begrenzte Menge Ionen im Gas ausreicht, nicht für einen richtigen
> Lichtbogen.

Jupp. Und da ist doch der erhoffte schaltungstechnische Vorschlag, wie 
man den "entstehenden" Lichtbogen rasch wieder abreißen lässt. Sehr 
herzlichen Dank.

> Wenn dieses C (einige pF) entladen ist, ist zwar der Impuls vorbei, aber
> nicht alle Ionen sind aus dem Gas abgesaugt. Nur die Neuproduktion ist
> gestoppt.

Das wäre noch die Frage. Die Spannung sollte nicht völlig 
zusammenbrechen, sondern weiterhin die Ladungsträger in Richtung der 
Elektrode(n) separieren und damit aus dem Gasraum zwischen den 
Elektroden entfernen, jedoch ohne lokal konzentriert soviele 
Stoßionisationen auszulösen, dass der Widerstand im RC-Glied der 
HV-Quelle vom Gasraum nennenswert unterschritten wird. Also solange noch 
Ionisationen stattfinden, soll der Sensorraum ca. niederohmiger bleiben 
als die HV-Quelle.

Die Bauteile sind bestellt, ich werde berichten. Danke an alle,
(und sorry, dass ich in meinem letzten Post spät abends des Lesens der 
Vorposts nicht mehr ganz fähig war ;-) )

von foo (Gast)


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> Die Spannung sollte nicht völlig zusammenbrechen,

Doch, das muss sie, sonst bekommst du einen stabilen Lichtbogen, der 
alles zusammenschmilzt.

Wegen des negativen Widerstands der Entladung passiert das Verlöschen 
bei geringen Strömen i.d.R. aber von allein.
Da du das Teil ja nicht als Blitzlampe betreiben willst, wird es 
ausreichen, wenn bei dem Blitz die kapazitiv in der Elektrodenanordnung 
gespeicherte Energie umgesetzt wird.

Der Vorwiderstand muss ziemlich gross sein, denn der durch ihn 
fliessende Strom soll ja nicht den gezündeten Lichtbogen unterstützen, 
sondern den Wiederanstieg der Spannung begrenzen.
Die Generatorspannung kann dabei völlig stabil bleiben.

Die Wiederkehr der Spannung darf nicht allzu schnell erfolgen, sonst 
lösen die nach dem Blitz noch reichlich vorhandenen Ionen und Elektronen 
gleich wieder eine Ladungsträgerlawine aus.
Auch das regelt gewöhnlich der Vorwiderstand von einigen MOhm in 
Verbindung mit den Schaltungskapazitäten.

Wie lang diese abzuwartende Entionisierungszeit aka Totzeit ist, hängt 
maßgeblich von der Art der Gasfüllung ab.
Bei GM-Rohren gibt man dem Zählgas gewöhnlich noch ein Halogen oder 
Alkohol als Löschgas bei.
Dadurch werden insbesondere die Elektronen eingefangen, die im 
elektrischen Feld viel stärker beschleunigt werden, als die einige 
zehntausend Mal schwereren positiven und negativen Ionen.

Als weitere Methode, die aber nur bei offenen Zählkammern und billigen 
Zählgasen (Luft) in Frage kommt, kann man das vom Blitz hinterlassene 
Plasma "einfach" aus dem elektrischen Feld hinausblasen, indem man das 
Gas schnell hindurchströmen lässt.

von max (Gast)


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flute deine kammer mit sf6, so.machem es die unis

von pnu (Gast)


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J.Heinrich schrieb:
> Das wäre noch die Frage. Die Spannung sollte nicht völlig
> zusammenbrechen, sondern weiterhin die Ladungsträger in Richtung der
> Elektrode(n) separieren und damit aus dem Gasraum zwischen den
> Elektroden entfernen, jedoch ohne lokal konzentriert soviele
> Stoßionisationen auszulösen, dass der Widerstand im RC-Glied der
> HV-Quelle vom Gasraum nennenswert unterschritten wird. Also solange noch
> Ionisationen stattfinden, soll der Sensorraum ca. niederohmiger bleiben
> als die HV-Quelle.

Bei einem Leistungshalbleiter passiert etwas ähnliches. Nach dem 
Nulldurchgang eines hohen Stroms ist der Bereich um die PN-Schicht 
voller Ladungsträger. Es dauert "einige" Zeit, bis die Diode sperrt. 
Entweder durch Rekombination der Minoritätsträger oder durch Rückstrom, 
der nach Umpolung der Spannung an der Diode passiert.
Nur ist schaltungstechnisch und wegen der Geometrie (eine Elektrode 
wesentlich dünner als die andre) bei der Gasentladung solch ein 
"ausräumen" schlecht machbar. Da muss man mit Löschgas die 
Trägerlebensdauer verringern und abwarten, bis die Elektronen von selbst 
so weit verschwunden sind, dass eine neu angelegte Spannung nicht zur 
Spontanzündung führt.

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