Dresden 2009 – wissenschaftliches Programm

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TT: Fachverband Tiefe Temperaturen

TT 4: Matter at Low Temperature: Cryotechnique, Cryodetectors and Measuring Devices

TT 4.6: Vortrag

Montag, 23. März 2009, 12:45–13:00, HSZ 105

Mikroverdampfer für Hochleistungs-Kryoelektronik — •Gunter Kaiser und Jürgen Klier — ILK Dresden, Bertolt-Brecht-Allee 20, D-01309 Dresden

In einem Forschungsvorhaben wurden Mikroverdampfer zur Anwendung in der Hochleistungs-Kryoelektronik entwickelt. Die Leistungsgrenzen bezüglich des Verdampfungsprozesses in den Mikrokanälen sind durch das Gleichgewicht der Druckkräfte des Bernoulli-Effekt und der Oberflächenspannung gegeben. Es wurde der Einfluss der Quer- und Längs-Dimensionen der Struktur auf deren spezifischen Kälteleistung theoretisch untersucht und experimentell überprüft. Dazu wurde ein Mikroverdampfer, bestehend aus 21 Schlitzen mit einer Länge von 2 mm und einer Querdimension von 0.2 mm x 0.2 mm realisiert. Die Messungen zeigten einen flachen Verlauf der Arbeitstemperatur des Mikroverdampfers im Kälteleistungsbereich bis 10 W, gefolgt von einem steilen Anstieg der Arbeitstemperatur für höhere Kälteleistungen durch Austrocknung der Verdampferstruktur. Die Auslegungsrechnungen prognostizierten eine maximale Kälteleistung von 7.4 W. Der Mikroverdampfer lässt sich für verschiedene kryoelektronische Anwendungen, insbesondere für die Sensorkühlung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, für biomagnetische Anwendungen und zur Kühlung supraleitender Antennen und Hochfrequenzfilter einsetzen. Außerdem ist er geeignet unter Anwendung von Kohlendioxid im geschlossenen Kreisprozess auch Hochleistungs-Laserdioden für die Materialbearbeitung und für Schweißprozesse zu kühlen. Die Arbeiten wurden durch das BMBF (FKZ: 16SV1870) gefördert.