Messung der dielektrischen Permittivität eines alpinen Firnkerns im MHz-Bereich mittels eines Koaxialzellensetups


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Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist es durch Messung des Realteils der relativen Permittivität des alpinen Firnkerns KCO mit der Koaxialzellenmethode zu überprüfen, wie repräsentativ die am selben Kern im kHz-Bereich vorgenommenen DEP-Messungen für den GPR-MHz- Bereich sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dabei erstmals das zur Eisbearbeitung konzipierte Bearbeitungssetup zur Herstellung der koaxialen Probengeometrie für einen Firnkern verwendet und bewertet. Für die damit hergestellten Proben wurden mit dem Koaxialsetup in einem Frequenzbereich von 0.3 MHz bis 1.0 GHz die Streuparameter gemessen und daraufhin mittels eines Inversionsalgorithmus aus diesen die Permittivtät bestimmt. Anschließend wurde zur Korrektur der Luftspalte zwischen Probe und Zelle rechnerisch eine Gap Correction durchgeführt. Es stellt sich heraus, dass durch das Setup zur Herstellung der Proben auch für Firn die koaxiale Geometrie erreicht werden kann, allerdings unter erheblichen Zeitaufwand (ca. 2 h). Der Präzision sind bei der Probenherstellung aufgrund der Brüchigkeit des Firns Grenzen gesetzt, die darüber hinaus auch eine standardmäßige Bearbeitung langer Eiskerne zu zeitaufwendig machen. Für die in einem Tiefenbereich von 8.00 m bis 25.86 m und dem dazu korrespondierendem Dichteintervall zwischen 0.527 g cm3 und 0.814 g cm3 aufgenommenen Werte zeigt sich, dass die Messung der Koaxialmethode mit den DEP-Daten sowohl im relativen Verlauf als auch für den Absolutwert innerhalb der Unsicherheiten übereinstimmt. Im Rahmen der bestimmten experimentellen Unsicherheiten konnte kein systematischer Unterschied zwischen DEP- und Koaxialzellenmessungen festgestellt werden. Sollte ein dispersionsbestimmter Unterschied im Realteil bestehen, so ist dieser kleiner als ±0.047.



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Thesis (Bachelor)
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Primary Division
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Published
Eprint ID
43438
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Lier, J. (2014): Messung der dielektrischen Permittivität eines alpinen Firnkerns im MHz-Bereich mittels eines Koaxialzellensetups Bachelor thesis, Institut für Umweltphysik, Universität Heidelberg.


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