flüssiges helium?

Wieso ist eigentlich noch kein ocer auf die idee gekommen mit flüssigem helium zu kühlen?
weil das hat eine temperatur von -269 grad celsius und wird auch für die kühlung von supra-leitern verwendet
aber ich bin ma jetzt net 100% sicher ob des net hochexplosiv ist wennst verdampft ..
mit dem zeug würde man glaub ich mehr aus den cpus rausholen oder?

Dafür würd kaum was explosieren, is ja ein Edelgas

das würden die komponenten ned aushalten, denk ich mal, weils doch ein wenig kühl ist *g*


haha, hab dich ge0wnt juggernout,

helium explodiert nicht ... egal womit es sich vermischt ... edelgas absolut reaktionsfaul ...

in zeppelinen war früher wasserstoff gas weil das einfacher zu bekommen war


relativ teuer in der "herstellung" ... die paar grad mehr minus bringen es nicht, da cpus meistens bereits mit stickstoff gekühlt sowieso schon längst ans absolute limit gehen können ...


supraleiter werden mit helium gekühlt nicht weil sie heiss werden sondern weil viele erst bei derartig niedrigen temps supraleitend werden


ein weiterer grund ist warscheinlich auch, dass manche stoffe bei temperaturen um den absoluten nullpunkt beginnen sich "seltsam" zu verhalten ... unteranderem ändern sich elektr. eigenschaften ...

hatte die diskussion schon mit masterpain und starfucker, unserer auffassung nach wird nix mehr gehen wenn die cpu (evtl auch andere komponenten) supraleitend werden, denn dann verändern sich wie 22zaphod22 schon sagt die elektr. eigenschaften, wiederstände variien.

imho funzt es nicht wenn die komponente (in dem fall die CPU) nich für supraleitfähigkeit konzipiert is.

fluessiges helium bringt sicher etwas, nur der aufwand ist erheblich um das zu bewaeltigen.

bei fluessigem stickstoff genuegt ein einfacher behaelter den du immer wider nachfuellst um den verdampfenden stickstof zu ersetzen und effektiv zu kuehlen.

bei fluessigem helium (falls du fluessiges kaufst) brauchst du eine effiziente behaelterisolierung ansonsten verdampft es schneller als du kuehlen kannst.
normalerweise wird dafuer ein dopeelwaendiger behalter genommen und die aussere 'schale wird mit fluessigem stickstoff gekuehlt, damit die umgebungsstrahlung dir nicht sofort das ganze helium verdampgen laesst.

du musst aber mit zig litern fl. heliums rechnen da ja die cpu enorm viel waerme produziert.

was effektiver ist, ist ein kreislauf der ununterbochen das helium, das verdampft verfluessigt, was natuerlich auch eine elegantere und resourcenschonende methode ist.

wir haben hier im labor fluessiges helium, das als grundlage fuer vakuumpumpen verwendet wird.

hier ist mal ein bild einer solchen pumpe:



es wird dann noch ein kompressor (wassergekuehlt) verwendet der das helium verfluessigt:



und zwischen kompressor und pumpe vacuumschlauche in denen das fluessige helium fliesst. ganz nette technik: die haben so 2cm durchmesser und vacuumisolierung und werden nicht einmal kalt. die schlaueche sind selbstdichtend, d.h man kann sie einfach abschrauben ohne das helium verloren geht.
'nachgetankt' wird sehr einfach: es werden beide schlaueuche von der pumpe oder kompressor abgeschraubt und mit gasfoermigen helium einfach unter druck gesetzt (250psi = 17atm)

zur cpu:

die funktioniert so lange als ladungstraeger fuer die leitung vorhanden sind.
fuer silizium gilt als daumenregel fuer die maximale 'betriebstemperatur' ist 500 x bandgap (bandabstand) Tmax ~ 500 x 1.12 ~ 560 K ~ 290°C
aber das theoretisch, da die dotierungsatome zu diffundieren beginnen und sich der halbleiter 'zersetzt'

fuer niedrige temperaturen:

da ist die minimale betriebstemperatur bestimmt durch die ionisierungsenergie der dotierungsatome. falls die temperatur zu niedrig ist werden diese dotierungsatome nicht mehr ionisiert und koennen keine ladungstraeger fuer di stromleitung zur vefuegung stellen. dieser vorgang heisst dann 'freeze out' was ja ganz passend ist ;-)

fuer silizium ist diese energie ~0.05eV (elektronen volt) was einer temperatur von ~40K entspricht.
du brauchst also mindestens 40K (-233celsius) damit das ganze funktioniert.

das groessere problem ist der 'freeze out' der kontaktregionen die dementsprechend hoch dotiert werden muessen. hysteriseffekte koenne sonst das ganze zu nichte machen.

das ist mal ganz einfach beschrieben, aber im prinzip passt es. und es ist auch gezeigt, dass ein halbleiterbaulement dementsprechend designed werden muss um effizient bei tiefen temps zu arbeiten.

aber das ganze waer ja mal ein nettes projekt.

glaub bei unseren NMR geräten an der uni wird 1 mal im jahr He und paar mal im jahr der äußere N2 behälter nachgefüllt ....

aber es is viel zu teuer für so einen gebrauch

Zitat von starfucker

mal ganz davon abgesehen wie kalt flüssiges helium beim verdampfen wird...ist so eine anlage überhaupt in der lage eine wärmeenergie von über 100Watt abzuführen? IMHO nicht. Wenn ich das richtig in erinnerung habe ist die energie die mit solchen dingern abgeführt wird, sehr gering.

das problem ist, wie ich oben versucht hab zu erwaehnen, dass fluessiges helium bei 4.2Kelvin (-269Celsius) zu kochen beginnt, im vergleich zu fluessigem stickstoff bei dem das erst bei 77Kelvin(-196Celsius) eintritt.

die idee waere eine grosse thermische masse zuerst mit fluessigem helium zu kuehlen bis zu der temp wo der halbleiter noch funktioniert und dann die cpu einschalten. fuer kurze zeit hast du dann eine cpu temp die unter der temp liegt die mit fluessigem stickstoff erreicht werden kann.
das ganze sys muss halt sorgfaeltig dimensioniert werden.

zum vergleich:
das letzte ergebnis von tomshardware mit der fluessigenstickstoffkuehlkung hat nach ihren angaben am kuehlkopf 83Kelvin (-190Celsius) bei einer geschatzten cpu leistung von 175W.

also:

kochpunkt der fluessigkeit [Celsius].....temp am kuehlkopf [Celsius]
lN2 = -196.........................................-190
lHe = -269............................................?


keine frage, je niedriger die temp desto kleiner die masse die aktiv und kontinuierlich gekuehlt werden kann. deswegen werden bei all den tieftemperaturrekorden (im nanokelvin bereich!) nur mehr eine handvoll atome gekuehlt.