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F70 Vakuum und Mechanik Christina Schwarz Martin-I. Trappe.

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Präsentation zum Thema: "F70 Vakuum und Mechanik Christina Schwarz Martin-I. Trappe."—  Präsentation transkript:

1 F70 Vakuum und Mechanik Christina Schwarz Martin-I. Trappe

2 Entwicklung der Vakuumtechnik

3 DruckbereicheDruckbereich[mbar] Mittlere freie Weglänge [m] StrömungGrobvakuum 1000 bis viskos Feinvakuum 1 bis Knudsen Hochvakuum bis molekular Ultravakuum bis molekular Ultrahoch- vakuum <10 -9 >10 6 molekular

4 Freie Weglänge mittlere Strecke zwischen zwei Zusammenstößen mittlere Strecke zwischen zwei Zusammenstößen Faustformel für Luft: Faustformel für Luft:Beispiel:

5 Strömungen viskose Strömung: 2·r·p 0.5 mbar·cm viskose Strömung: 2·r·p 0.5 mbar·cm [ Hagen-Poiseuille] [ Hagen-Poiseuille] Molekularströmung: 2·r·p 0.01 mbar·cm Molekularströmung: 2·r·p 0.01 mbar·cm Knudsen Strömung: dazwischen Knudsen Strömung: dazwischen

6 Saugvermögen Definition: (gemessen beim Druck an der Saugseite) Definition: (gemessen beim Druck an der Saugseite) Saugleistung Definition: Definition: Zur Auswahl einer Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe Zur Auswahl einer Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe ist GGW-Zustand ist GGW-Zustand

7 Beispiel zur Saugleistung Unterschied zwischen und : Pumpe 1 (arbeitet bei ): Pumpe 2 (arbeitet bei ):

8 Widerstand eines Rohres Definition: (Ohmsches Gesetz) Definition: (Ohmsches Gesetz) Leitwert: Leitwert: Kirchhoffsche Regeln: analog E-Lehre Kirchhoffsche Regeln: analog E-Lehre L proportional zu O ( ) L proportional zu O ( ) [ möglichst dicke Leitungen verwenden]

9 Pumpen Verdrängerpumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen Molekularpumpen Sorptionspumpen Sorptionspumpen Kryopumpen Kryopumpen

10 Drehschieberpumpe

11 Pumpen Verdrängerpumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen Molekularpumpen Sorptionspumpen Sorptionspumpen Kryopumpen Kryopumpen

12 TMP

13 Pumpen Verdrängerpumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen Molekularpumpen Sorptionspumpen Sorptionspumpen Kryopumpen Kryopumpen

14

15 Messgeräte Flüssigkeits-Vakuummeter Flüssigkeits-Vakuummeter mechanische Vakuummeter mechanische Vakuummeter Wärmeleitungs-Vakuummeter Wärmeleitungs-Vakuummeter Ionisations-Vakuummeter Ionisations-Vakuummeter

16 Röhrenfeder-Vakuummeter

17 Messgeräte Flüssigkeits-Vakuummeter Flüssigkeits-Vakuummeter mechanische Vakuummeter mechanische Vakuummeter Wärmeleitungs-Vakuummeter Wärmeleitungs-Vakuummeter Ionisations-Vakuummeter Ionisations-Vakuummeter

18 Glühkathoden-Vakuummeter Kathode Anode Beschleunigungsspannung Kollektor Ionenstrom

19 Kriterien für Vakuumapparaturen Dampfdruck [Öl, Kleber] Dampfdruck [Öl, Kleber] Schmelzpunkt [kein Messing] Schmelzpunkt [kein Messing] eingeschlossene Gase [Schweißstellen] eingeschlossene Gase [Schweißstellen] kompakte Versuchsaufbauten kompakte Versuchsaufbauten [wenige Schläuche, dicke Leitungen, Pumpen direkt an der Vakuumkammer]

20 Versuchsdurchführung Drehschieberpumpe Drehschieberpumpe Drehschieber- und Turbomolekularpumpe Drehschieber- und Turbomolekularpumpe Saugvermögen der Turbomolekularpumpe Saugvermögen der Turbomolekularpumpe Leitwert von Rohr und Blende Leitwert von Rohr und Blende Lecksuche Lecksuche

21 Drehschieberpumpe Enddruck:

22 TMP mit Vorpumpe Druck im Rezipienten: Druck im Rezipienten nach 20 h:

23 Saugvermögen der TMP Saugvermögen hängt vom Druck im Rezipienten ab.

24 Schaubild Saugvermögen (Druck)

25 Leitwert von Rohr und Blende

26 Schaubild Leitwerte (Druck)

27 Lecksuche bedeutender Teil der Vakuumtechnik bedeutender Teil der Vakuumtechnik Lecktypen: Lecktypen: Echte Lecks (Risse, Löcher) Echte Lecks (Risse, Löcher) Pseudolecks (Desorption von Gasen) Pseudolecks (Desorption von Gasen) Leckrate Leckrate Beispiel Fahrradschlauch: Beispiel Fahrradschlauch: Bei einer Leckrate von 317 Jahre für Druckabfall von 1 bar 317 Jahre für Druckabfall von 1 bar

28 Gegenstrom-Lecksuche Helium-Lecksucher:massensensitives Glühkathoden-Vakuummeter

29 Anwendungen der Vakuumtechnik Lebensmittelindustrie Lebensmittelindustrie Fernsehröhre Fernsehröhre Beschichtungen Beschichtungen [Optik, Halbleitertechnik] z.B. Aufdampfen, Sputtern Fusionsforschung Fusionsforschung Teilchenbeschleuniger Teilchenbeschleuniger

30 Sputtern

31 Vielen Dank! TMP Rezipient Flansch Ventil Kombi- Vakuummeter Pirani- Vakuummeter Röhrenfeder- Vakuummeter


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