Die Aktive Thermosonde
Richtungsabhängige Messung des Energieeintrages
Von großem Interesse ist bei vielen technischen und wissenschaftlichen Fragestellungen den Energieeintrag in Abhängigkeit von der Raumrichtung zu messen.
Das ist mit manchen herkömmlichen Sonden auch möglich, jedoch benötigen diese dazu eine Abschirmung gegen die Wärmestrahlung aus der Umgebung, insbesondere auch aus der Richtung der Rückseite des Sensors.
Diese Abschirmung ist in der Regel sehr kompakt und um ein Vielfaches größer als der eigentliche Sensor. Hinzu kommt, dass die Temperatur jeder Abschirmung über kurz oder lang durch die Einwirkung des Energieeintrages ansteigt. Sie wird damit quasi wirkungslos, weil auch sie Wärmeenergie an den Sensor durch Strahlung abgibt und damit den Messwert verfälscht.
Dieses Problem existiert bei der Aktiven Thermosonde nicht. Durch die besondere Technologie der Messung des Energieeintrages und der kalorimetrischen Entkopplung von der Halterung und den Zuleitungen der Sonde konnte eine Sondenvariante konstruiert und hergestellt werden, die in der Lage ist, den Energieeintrag ohne jede Abschirmung richtungsabhängig zu messen.
Beim Messvorgang wird die Sonde schrittweise um ihre Längsachse gedreht und bei verschiedenen Neigungswinkeln der Energieeintrag gemessen.
Als Ergebnis erhält man eine Messkurve, die die Abhängigkeit des Energieeintrages vom Neigungswinkel der Sonde darstellt, wie in der Abbildung unten zu sehen ist.
Die Messwerte wurden an einer Ionenquelle (Typ Veeco ALS 340L, Arbeitsgas Ar) im Abstand von 300 mm bei einem Druck von 0,4 Pa und einer Strahlspannung von 2000 V aufgenommen (schwarze Kurve).
Damit hat man aber noch nicht die Abhängigkeit des Energieeintrages vom Einfallswinkel, sondern nur vom Neigungswinkel der Sonde gegen die Waagerechte. Durch eine La-Place-Transformation ist es aber möglich, daraus die Abhängigkeit des Energieeintrages vom Einfallswinkel zu erhalten, wie in den Diagrammen unten erkennbar.