펠티어 냉각소자로 작동하는 교육용 열확산 안개상자의 냉각성능개선
Improvement of Cooling Capacity of A Educational Thermal Diffusion Cloud Chamber Operated by The Peltier Cooler Device
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일반인이나 고등학생 또는 학부생들에게 아원자 입자를 시각적으로 교육하기 위하여, 열전기 펠티어 냉각소자를 이용하여 전기적으로 냉각되는 열확산형 안개상자를 제작하였다. 전기적으로 냉각되는 안개상자는 드라이 아이스나 액체질소로 냉각되는 안개상자와 비교하여 교실에서 사용하기 편리한점이 있다. 이 연구에서는 펠티어 소자로 전기적으로 냉각되는 안개상자를 제작하는 과정을 다루었다. 그러나 펠티어 소자 고온부에 접착해 놓은 방열판을 공랭식으로 냉각하는 재래의 방식은 안개상자의 온도를 장시간 낮추는 데 약간의 문제가 있었다. 특별히 이 연구에서는 방열판을 수랭식으로강제 냉각시켰다. 이와 같이 개선된 수랭식 안개상자는 장시간 안정적으로 만족스럽게 동작하였다. 이 연구에서는 펠티어 소자를 이용한 안개상자를제작하는데 필요한 준비물이나 제작 과정을 과학계 고등학교에서 수행할 수 있도록 자세히 서술하였다. 마지막으로 안개상자에서 흔히 볼 수 있는대표적인 두 가지 종류의 대표적인 비적의 사진에 대하여 소개하였다.
Abstract
To introduce visible observation and education of the subatomic particles to the public, high school and undergraduate students, we developed an electrically cooled diffusion cloud chamber by operating thermoelectric Peltier cooler device. This paper described the building processes of an electric cooled cloud chamber and potential applications in the classroom. An electrically cooled diffusion cloud chamber is permits much more convenience of scheduling its use in classroom than dry ice cooled cloud chamber. But conventional air cooled heat sink systems revealed some kind of chamber operating time problem. To solve this problem specifically in this work, we designed water cooled cloud chamber system to improve cooling capacity of the heat sink which was glued at the Peltier devices hot side. Our designed and developed water cooled cloud chamber was operated long times satisfactorily. In addition, this paper described the processes and needed materials to build the water cooled diffusion type cloud chamber in details. Finally, we introduced two typical kind of the photographed cloud chamber visible tracks of charged particles.
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