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Zyklotron für Schul- und Lehrzwecke

Coburger Schüler bauen kleinen Teilchenbeschleuniger

| Redakteur: Doris Popp

Pfeiffer Vacuum unterstützt das Projekt „Schulzyklotron Columbus“.
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Pfeiffer Vacuum unterstützt das Projekt „Schulzyklotron Columbus“. (Bild: Pfeiffer Vacuum)

Schülerinnen und Schüler des Coburger Gymnasiums Ernestinum haben das erste Zyklotron für Schul- und Lehrzwecke in Europa gebaut. Die Hochschule Coburg, das Forschungszentrum Jülich und Pfeiffer Vacuum unterstützten die jungen Forscher dabei.

Asslar – Das Schulzyklotron „Columbus“ orientiert sich an der Originalarbeit des Zyklotron-Erfinders E.O. Lawrence aus dem Jahr 1929 und soll Protonen auf circa 20 keV bis maximal 50 keV beschleunigen. Es verfügt damit über eine geringe Endenergie, sodass der Protonenstrahl während des Betriebs – anders als bei seinen sehr viel größeren Vorbildern – untersucht werden kann. Insbesondere für die Verwendung in Schule und Lehre ist dies ein großer Vorteil.

Das Zyklotron besteht aus einer Vakuumkammer mit einem Durchmesser von 200 mm. In der Kammer herrscht ein Hochvakuum von ungefähr 10-6 mbar. Weitere Hauptbestandteile sind ein Elektromagnet, eine Hochspannungsquelle und eine Ionenquelle.

Pfeiffer Vacuum war von Anfang an dabei, als es um das richtige Vakuumequipment ging, das einen wichtigen Bestandteil eines solchen Teilchenbeschleunigers bildet. Die Vakuumausstattung musste an die Anforderungen der Anwendung im Schulunterricht angepasst sein. Hierbei half Pfeiffer Vacuum mit Expertenwissen und stellte einen Turbopumpstand Hi Cube Eco zur Verfügung. Mit diesem Pumpstand wird das benötigte Vakuum im Zyklotron erzeugt. Er besteht aus einer Turbopumpe sowie einer trockenen Membranpumpe. Für die Druckmessung befinden sich in dem Pumpstand ein Pirani- und ein Ionisationsvakuummeter mit einer entsprechenden Anzeige- und Steuereinheit. Zur Messung der beschleunigten Protonen kommt außerdem ein Faraday-Cup aus einem Massenspektrometer als Detektor zum Einsatz.

Bei einem Besuch des Schülerforschungszentrums der Hochschule Coburg, in dem das Schulzyklotron steht, erklärte Arno Kalbus, Vertriebsleiter Deutschland bei Pfeiffer Vacuum: „Das Schulzyklotron ist ein Paradebeispiel für erfolgreiche Nachwuchsförderung. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern und den anwendungsbezogenen Fokus bei der Verwendung des Zyklotrons werden Theorie und Praxis optimal miteinander verzahnt. So lernen die Schüler, für welche Prozesse physikalische Vorgänge im Vakuum wichtig sind. Insbesondere weil das Zyklotron im Rahmen des neu gegründeten Schülerforschungszentrums auch anderen Schulen zur Verfügung steht, unterstützen wir als Unternehmen die Aktion sehr gerne.“ Er fügte hinzu: „Je früher wir Kinder und Jugendliche in ihrer schulischen Laufbahn für physikalische Themen im Allgemeinen und die Vakuumtechnik im Besonderen begeistern können, umso stärker fördern wir die Forscher und Vakuumexperten von morgen!“

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