Netzteile für hochsensible Messtechnik

Sogenannte Low-Emission-Netzteile können sich dank vorteilhafter Eigenschaften in immer mehr Anwendungsbereichen durchsetzen. Sie kombinieren die Vorteile von Primärschaltreglern mit denen von Linearreglern und eignen sich auch für hochsensible Messtechnik, wie das im Folgenden beschriebene Anwendungsbeispiel zeigt.

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So genannte Lichtquanten zeugen von gewaltigen Explosionen im Weltall. Sie sind etwa 1000 Milliarden Mal energiereicher als das sichtbare Licht. Auf der Kanareninsel La Palma will ein europäisches Forscherteam die Quellen dieser Gammastrahlen aufspüren. Hier steht auf dem höchsten Vulkan der Insel das MAGIC-Teleskop (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov Telescope). Mit einer Spiegelfläche von 247 m² ist dies das grösste Cherenkov-Teleskop der Welt. Es hat einen Durchmesser von 17 m und besteht aus 1000 diamantgeschliffenen Aluminium-Spiegeln mit einer Grösse von jeweils 50 x 50 cm. Jeweils 4 Spiegel sitzen auf einer steuerbaren Platte, um eine variable Ausrichtung zu gewährleisten. Die Instrumente des Teleskops sind in der Lage, kosmische Gammastrahlung im Bereich zwischen 30 GeV und 30 TeV indirekt zu beobachten. (1 GeV = 1 Gigaelektronenvolt = 1,60217646 × 10-10 Joules.)

Der Cherenkov-Effekt

Bei der Suche nach Gammastrahlung macht man sich die Tatsache zu Nutze, dass Gammastrahlen zwar von der Erdatmosphäre absorbiert werden, dabei aber die so genannte Cherenkov-Strahlung abgeben (benannt nach dem Entdecker Pawel Alexejewitsch Tscherenkow, 1904-1990). Diese Strahlung entsteht immer, wenn sich geladene Teilchen in einem Medium schneller bewegen als das Licht in diesem Medium. Die kurzen und schwachen Lichtblitze der Cherenkov-Strahlung erreichen die Erdoberfläche und lassen sich in klaren mondlosen Nächten mit besonders empfindlichen Sensoren beziehungsweise Kamerasystemen beobachten und messen.

Da diese Messtechnik hohe Anforderungen an die Versorgungsspannung stellt, werden in der beschriebenen Anwendung dafür ausschliesslich Low-Emission-Netzteile der Firma Kniel aus Karlsruhe eingesetzt. Siegfried Schmidl, verantwortlicher Projektleiter beim Max-Planck-Institut für Physik in München, erläutert die Zusammenhänge: «Die Linearität der Spannung ist in der Teilchenforschung von signifikanter Bedeutung, da die zu messenden Teilchen sehr kleine Signale erzeugen und dadurch jeder grössere Ripple oder Spike eine Verfälschung der Messung zur Folge hätte. Erschwerend kommt hinzu, dass auch der exponierte Standort des Teleskops hohe Anforderungen an die eingesetzten Stromversorgungen stellt. Sie müssen witterungsbeständig, temperaturunabhängig und obendrein möglichst leicht sein. Das geringe Gewicht ist unabdingbar, da die Stromversorgungen direkt an den beweglichen Paneelen montiert sind.»

Linearregler, die zwar die benötigte Spannungsqualität liefern, kamen darum für die beschriebene Applikation praktisch nicht in Frage, da sie nicht nur deutlich grösser, sondern auch wesentlich schwerer als die jetzt eingesetzten Low-EmissionNetzteile sind.