Testanlagen

Große Vakuumkammer.

Bevor Fluginstrumente in den Weltraum geschickt werden, müssen diese im Vakuum und in verschiedenen Temperaturbereichen getestet werden. Ein spezielles Magnetometerlabor steht für die Kalibrierung der Sensoren zur Verfügung.

Das IWF besitzt vier verschiedene Arten von Vakuumkammern. Die kleinste ist eine manuell gesteuerte, zylindrische Vakuumkammer (160 mm Durchmesser, 300 mm Länge) für kleine elektronische Bauteile oder Leiterplatten. Sie verfügt über eine Turbomolekularpumpe und eine Dryscroll-Vorpumpe. Es kann ein Druckniveau von 10-10 mbar erreicht werden.

Die mittlere Vakuumkammer hat einen zylindrischen Edelstahlkörper mit einer Gesamtlänge von 850 mm und einem Durchmesser von 700 mm. Eine Dryscroll-Vorpumpe und zwei Turbomolekularpumpen sorgen für ein Druckniveau von etwa 10-7 mbar. Ein Manipulator mit drei orthogonalen Drehachsen für die individuelle Ausrichtung des zu testenden Messinstruments und eine Ionenstrahlquelle sind installiert. Diese Kammer dient hauptsächlich für Funktionstests des Ionen-Massenspektrometers für BepiColombo.

Die größte Vakuumkammer hat einen horizontalen zylindrischen Körper aus Edelstahl, ein Sichtfenster, zwei Turbomolekularpumpen und eine Dryscroll-Vorpumpe. Es kann ein Druck von 10-7 mbar erreicht werden. Der Zylinder hat einen Durchmesser von 650 mm und eine Länge von 1650 mm. Beim Abschalten der Kammer wird diese automatisch mit Stickstoff geflutet. Ein Manipulator innerhalb der Kammer ermöglicht die computergesteuerte Rotation eines Instruments um drei voneinander unabhängige, senkrechte Achsen. In der Kammer ist eine magnetische Abschirmung aus Mu-Metall mit einem Querschnitt von 200 mm x 200 mm installiert. Zum Ausheizen elektronischer Komponenten und Strukturen - d.h. Ausgasen flüchtiger Produkte, um unerwünschte Kontaminationen zu verhindern - ist die Kammer an der Außenseite mit einer Heizung ausgestattet.

Die Thermal-Vakuumkammer ist mit zwei Turbomolekularpumpen, einer Dryscroll-Vorpumpe und einer Ionengetterpumpe ausgestattet, die zusammen ein Druckniveau von 10-6 mbar erreichen. Eine in der Kammer installierte Heiz- Kühlplatte sowie ein Heiz-Kühlzylinder und flüssiger Stickstoff werden für Wärmezyklen in einem Temperaturbereich zwischen -90 °C und +140 °C verwendet. Die vertikal ausgerichtete zylindrische Kammer erlaubt einen maximalen Versuchsdurchmesser von 410 mm und eine maximale Höhe von 320 mm.

Für Temperaturprüfungen unter Umgebungsdruck stehen zweiThermalkammern zur Verfügung. In einer Kammer kann die Widerstandsfähigkeit elektronischer Komponenten und Schaltungen bei Temperaturen von -40 °C bis +180 °C verifiziert werden. Sie hat einen Prüfraum von 190 Litern und ist mit einem 32-Bit-Steuer- und Kommunikationssystem ausgestattet. Die zweite, deutlich kleinere Kammer wird insbesondere für rasche Thermalzyklen eingesetzt, wie sie zur Qualifikation von elektronische Komponenten und Prozessen notwendig sind. Der Temperaturbereich beträgt -70 °C bis +180 °C. Diese Kammer hat einen Prüfraum von 37 Litern und ist mit mehreren Schnittstellen für die Kommunikation ausgestattet.

Imn Magnetometerlabor werden zwei dreischichtige magnetische Abschirmungen aus Mu-Metall für alle grundlegenden Magnetometerleistungs- und Kalibrierungsprüfungen verwendet. Das verbleibende Gleichfeld im abgeschirmten Volumen beträgt <10 nT und das verbleibende Feldrauschen <2 pT/√Hz bei 1 Hz. Ein spezielles Helmholtz-Spulensystem ermöglicht die Erzeugung von beliebig ausgerichteten Feldvektoren von bis zu ±30.000 nT, um das Erdmagnetfeld zu kompensieren oder einen Sensor zu kalibrieren.

In einer Tieftemperatur-Prüfeinrichtung in Kombination mit einer magnetischen Abschirmung werden die Magnetfeldsensoren im Temperaturbereich zwischen ‑170 °C und +220 °C in einer Umgebung mit geringem DC-Feld und sehr geringem Rauschen getestet. Die Kühlung erfolgt mit flüssigem Stickstoff, wobei die Temperaturregelung eine Genauigkeit von ±0,1 °C erreicht. Während der Testzyklen kann zur Kalibrierung ein Magnetfeld von bis zu ±100.000 nT an den Sensor angelegt werden.

Das IWF betreibt auch ein großes dreidimensionales Merritt-Spulensystem in Zusammenarbeit mit der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG). Es befindet sich im Conrad-Observatorium in einem Naturschutzgebiet am Rande der Ostalpen, etwa 50 km südwestlich von Wien. Die Abgeschiedenheit des Standortes garantiert eine ungestörte Umgebung für die absolute Kalibrierung von Magnetfeldsensoren. Das Spulensystem hat eine Seitenlänge von etwa drei Metern. Zwei Spulenpaare entlang jeder Achse ermöglichen eine Feldhomogenität von besser als 10-5 in einem Testvolumen von 200 x 200 x 200 mm in der Mitte der Spule. Das Spulensystem verfügt über getrennte Spulen für die Kompensation des Erdfeldes und der dynamische Bereich der Hauptspulen beträgt ±100.000 nT.