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5.1. Methoden zur Unterkühlung von Schmelzen
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starren im freien Fall. Da sich in Fallrohren die Probe während der Unterkühlungs-
und Erstarrungsphase kontinuierlich bewegt, wird die Messung physikalischer Eigen-
schaften erheblich erschwert.
In Falltürmen bewegen sich deswegen nicht nur die Proben, sondern die gesamten Ex-
perimentapparaturen im freien Fall [103] und die Proben können kontinuierlich von
den mitfallenden Meßeinrichtungen untersucht werden. Da die Experimentierzeit auf
wenige Sekunden beschränkt ist, ist die Untersuchung der Erstarrung in Falltürmen
und Fallrohren auf kleine Proben begrenzt.
5.1.4 Dispersions- und Einbettungstechniken
Eine Methode, welche die Beobachtung der Proben mittels Sonden erlaubt, sind quasi-
behälterlose Experimente. Grundlegende Unterkühlungsexperimente wurden mit die-
ser Technik durchgeführt [1]. Das Probenmaterial wird zur Verminderung heterogener
Keimbildung in einem Medium (z.B. Gläser oder Salzschmelzen) mit niedriger ka-
talytischer Wirkung eingebettet [104]. Wenn möglich werden dem Einbettmaterial
oberflächenaktive Chemikalien hinzugefügt, um das Probenmaterial zu reinigen. Dies
führt dazu, dass eine heterogene Keimbildung an der Tiegelwand oder durch Verunrei-
nigungen vermindert wird. Mit dieser Technik können auch massive Proben unterkühlt
werden.
Bei der Dispersionstechnik wird das zu untersuchende geschmolzene Material in eine
große Anzahl kleiner Tröpfchen aufgespalten. Die heterogenen Keimstellen im Pro-
benmaterial verteilen sich dadurch nur auf einen Teil der Tropfen. Folglich sind einige
Partikel frei von aktiven Keimen, so dass für diese hohe Unterkühlungen möglich sind.
Für gewisse Probenmaterialien wurden jedoch keine geeigneten Einbettmaterialien ge-
funden, da die Proben zu reaktiv oder zu hochschmelzend sind.
5.1.5 Levitationstechniken
Mittels der Levitationstechniken kann man Proben frei schwebend prozessieren. Dies
ermöglicht die Unterkühlung massiver Proben, die nicht nur direkt beobachtet und un-
tersucht, sondern auch extern angeregt werden können (z.B. stimulierte Keimbildung
und Anregung von Oberflächenschwingungen). Selbst reaktive und hochschmelzende
Materialien können prozessiert werden. Es gibt fünf bekannte Schwebeschmelzverfah-
ren:
² paramagnetische Levitation
² akustische Levitation
² aerodynamische Levitation
² elektrostatische Positionierung
² elektromagnetische Levitation,
die im folgenden skizziert werden.
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