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Aerogelofen (ARTEMIS)

Ansicht der ARTEMIS Apparatur

Mit Silica-Aerogelen lassen sich ganz neue Typen von Öfen zur gerichteten Erstarrung von Metallschmelzen aufbauen, die sich prinzipiell von allen gängigen Ofentypen zur gerichteten Erstarrung oder Kristallzucht (Bridgman, Vertical Gradient Freeze, Power Down) unterscheiden.
Der prinzipielle Aufbau der Anlage ist recht einfach:
Eine zylinderförmige Probe (8mm Durchmesser, Länge 80-120 mm) befindet sich mit den beiden Enden in je einem Heizelement. Der Mittelteil der Probe geht durch einen Aerogelwürfel, der in der Mitte durchbohrt ist. Die Probe hat direkten Kontakt zu den Heizelementen, so daß eine optimale Wärmeleitung zwischen den Heizelementen und der Probe erreicht wird. Dadurch ist es möglich, die Temperatur der Probe an den beiden Enden getrennt voneinander direkt einzustellen. Der Aufbau ist schematisch in der Abbildung dargestellt.

Die ARTEMIS-Anlagen des Zentrums haben folgende Spezifikationen:

• Der Temperaturgradient G vor der Erstarrungsfront, die Geschwindigkeit v und die Beschleunigung a der Erstarrungsfront lassen sich voneinander unabhängig variieren.
• Max. Temperatur: 900 °C
• Leistungsverbrauch kleiner als 300 W je Heizer
• Prozessbedingungen: 10-4 mbar to 1 bar Vakuum oder Schutzgasbetrieb
• Probendimensionen: Länge 80 bis 120 mm, Durchmesser 8 mm
• Temperaturgradient: bis zu 60 K/cm
• Erstarrungsgeschwindigkeit: 0 - 40 cm/h oder 0 bis 0.15 mm/s
• 30 µm Ortsauflösung, 3 - 30 Hz; minimal notwendige Temperatur: je nach Kameratyp bis herunter zu 475 °C

Schematischer Aufbau der ARTEMIS Anlage (ARTEMIS = AeRogelTEchnology for MIcrogravity Solidification).

Weitere Aerogelöfen:

• ARTEX
• ARTEX+