101

Ergebnisse einer Nach-Eichung von automatischen Aitkenkernz~ihlern nach Rich

Von WALTER CARNUTH 1)

Summary - Two Rich type automatic Aitken nuclei counters (manufactured by General Electric Co.) were calibrated by comparison with a Scholz nuclei counter. The results of the measurements were found to agree satisfactorily.

Zusammenfassung- Zwei automatische Aitkenkernzfihler nach Rich (Hersteller: General Elec- tric) wurdeu zur Nacheichung mit einen Scholz'schen Kemzfihler verglichen. Es ergab sich eine be- friedigende Lrbereinstimmung der Messwerte.

Der automatische RIcg-Kernz~ihler (T. RICH [1] z), Hersteller: General Electric) bietet den Vorteil, dass er kontinuierlich einen der Partikelkonzentration proportiona- len Messwert liefert, ohne dass zeitraubende Ausz~ihlungen notwendig sind. Das Gefiit ist mit einer Regelschaltung ausgestattet, welche Alterungserscheinungen der elektrischen Bauteile (z.B. Lampenhelligkeit, Empfindlichkeit des Photomultipliers) bis zu einem gewissen Umfang automatisch ausgleicht. Zu achten ist lediglich auf die richtige Justierung der Lampe, deren Glfihwendel sich genau in der optischen Achse des Beleuchtungssystems befinden muss. Da die Kernkonzentration jedoch integral fiber die Intensit~it des an den WassertrSpfchen in der Expansionskammer gestreuten Lichtes gemessen wird, besteht das Problem der Absoluteichung des Z~ihlers. Die Physikalisch-Bioklimatische Forschungsstelle hat zwei Ger~ite dieser Art in st~indigem Betrieb, und zwar je eins an der Talstation Garmisch-Partenkirchen (740 m NN) und an der Station Wankgipfel (1780 m NN). Um die vom Hersteller angegebene Eichung dieser Z~ihler nachzuprfifen, ffihrten wit Vergleichsmessreihen mit einem Kernziihler nach J. SCHOLZ [2, 3] (kleines Modell) 3) durch. Dieses Ger~it, dessen Arbeitsweise wir als bekannt voraussetzen kSnnen, liefert Absolutwerte, die durch direkte Ausz~ihlung erhalten werden.

Zun~chst wurde das ExpansionsverhNtnis des Scholzz~ihlers durch Entfernung einer AnschIagschraube dem des Rich-Z~ihlers (1:1.32) angeglichen. Den Rich-

1) Physikalisch-Bioklimatische Forschungsstelle, 81 Garmisch-Partenkirchen, Skistadion West- tor (W-Germany).

2) Die Ziffern in eckigen Klammern verweisen auf das Literaturverzeichnis, Seite 103. a) Herrn Professor Dr. R. MOHLEISEN, Weissenau, danken wir far die leihweise lJberlassung des

Gerfites.

102 w. Carnuth (Pageoph,

Z~ihlern sind Puffergef~isse von 5 Litern Inhalt zur Herabsetzung der Fluktuationen

vorgeschaltet. Diesen Gef~issen wurde auch die Messluft ffir den Scholzz~ihler ent-

nommen, sodass die Ubereinstimmung der wahren Konzentrationen in beiden

Ger~iten gew~ihrleistet ist. Die Vergleichsmessreihen wurden in den am h~iufigsten

benutzten Messbereichen der Rich-Z~ihler durchgeffihrt, n~imlich 0 bis 3" 104 und

0 bis 1-105 Kerne/cm 3 beim Ger~it an der Talstation sowie 0 bis 1-104 und 0 bis

3.104 Kerne/cm a beim Wank-Ger~it.

Um eventuell vorhandene Abweichungen vonder Linearit~it feststellen zu k6nnen,

wurden die Messbereiche, soweit gen/igend Werte vorhanden waren, in mehrere

Teilbereiche unterteilt und ftir die in die einzelnen Unterbereiche fallenden Werte-

gruppen jeweils die Regressionsgeraden n s = A + B ng berechnet, mit ns--Kernzahl

gemessen mit Scholzz~ihler, nR gemessen mit Rich-Z~ihler. Ausserdem wurden die

Korrelationskoeffizienten r ermittelt. In den Tabellen 1 und 2 sind die Werte A, B

und r sowie die Zahl der Messwerte N fiir die beiden Rich-Z~ihler und die verschiede-

nen Messbereiche und Wertegruppen zusammengestellt.

Die B-Werte in den Tabellen stellen die eigentlichen Korrekturfaktoren dar. Sie

liegen durchwegs nahe bei 1 und zeigen, dass die Messgenauigkeit der Rich-Ziihler

ffir Ger~ite dieser Art/ iberraschend gut ist. Der Garmischer Z~hler zeigt im Mittel

um etwa 5 bis 10~o zu hohe Kernkonzentrationen an, wiihrend die Werte des Wank-

Ger~ites im Messbereich bis 104 Kerne/cm 3 geringfiigig zu niedrig, im Bereich bis

3.104 dagegen etwas zu hoch liegen. Abweichungen v o n d e r Linearit~it im oberen

Teil der Skala, welche auf eine Behinderung des Trtipfchenwachstums infolge Wasser-

Tabelle 1 Eichkonstanten fiir Riehziihler 1 ( Garmisch )

Messbereich Wertegruppe A B r N in 103/cm a in 103/cm 3 103/cm 3

0...30 0...3 +0.4 0.93 0.13 6 0 ... 30 3 ... 13 -[- 1.13 0.87 0.60 62 0... 30 13... 30 -- 0.5 0.95 0.97 77

0... 100 0... 100 + 0.31 0.88 0.99 16

Tabelle 2 Eichkonstanten fiir Richziihler 2 (Wank)

Messbereich Wertegruppe A B r N in 10a/cm a in 103/cm a 10a/cm 3

0... 10 0... 1 +0.05 0.95 0.95 10 0... 10 1 ... 4 -- 0.06 1.07 0.80 35 0... 10 4... 10 -- 0.27 1.08 0.90 24

0... 30 0... 30 -- 1.23 0.96 0.85 16

Vol. 77, 1969/VI) Ergebnisse einer Nach-eichung yon automatischen Aitkenkernz~ihlern 103

dampfmangel schliessen lassen wfirden, waren in den verwendeten Messbereichen in

Ubereinstirnmung mit den Herstellerangaben nicht zu beobachten.

Am unteren Ende der Skala ist allerdings eine Nullpunktsverschiebung fest- zustellen, welche dutch die Achsenabschnitte A ffir diejenigen Wertegruppen, die den Nullpunkt enthalten, dargestellt wird. Diese Achsenabschnitte sind positiv rnit einer Ausnahme, niimlich beim Bereich 0...3.104 Kerne/cm 3 und beim Wank-Geriit. Ffir diesen Fall ist der A-Wert abet sehr unsicher, da die zugrunde liegenden Mess- daten alle im oberen Bereich der Skala liegen.

Positives A bedeutet, dass der Z~ihler zu frfih, d.h. bereits bei endlichen Kern- konzentrationen, Null anzeigt. Dieser Effekt kann zu merklichen Messfehlern ffihren und muss durch rechtzeitiges Umschalten auf den n~ichstkleineren Mess- bereich umgangen werden.

Schlussfolgerungen: Die Eichmessungen haben gezeigt, dass sich der automatische Aitkenkernz~ihler yon Rich/General Electric gut ffir kontinuierliche Registrierungen tier Kernkonzentration im Dauerbetrieb eignet. Seine Anzeige ist hinreichend genau

und die Eichkonstanz ist fiber mindestens 1-2 Jahre Dauerbetrieb gew~ihrleistet. Merkliche Messfehler treten nur im untersten Bereich der Skala auf, k6nnen aber durcb geeignete Wahl des Messbereichs vermieden werden.

LITERATUR

[1] T.A.RtcH, A Continuous Recorder for Condensation Nuclei, Geofisica pura e applicata 50 (1961/ III), 46.

[2] J. SCHOLZ, Ein neuer Apparat zur Bestimmung der Zahl der geladenen und ungeIadenen Kerne, Zeitschrift ffir Instrumentenkunde 51 (1931), 505.

[3] J. SCHOLZ, Vereinfachter Bau eines Kernziihlers, Meteorologische Zeitschrift 49 (1932), 381.

(Eingegangen am 6. Februar 1969)