Christina Schwarz Martin-I. Trappe

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

2 Entwicklung der Vakuumtechnik

3 Mittlere freie Weglänge [m]
Druckbereiche Druckbereich [mbar] Mittlere freie Weglänge [m] Strömung Grobvakuum 1000 bis 1 viskos Feinvakuum 1 bis 10-3 Knudsen Hochvakuum 10-3 bis 10-6 molekular Ultravakuum 10-6 bis 10-9 Ultrahoch-vakuum <10-9 >106

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

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

6 Saugvermögen Saugleistung Definition:
Definition: (gemessen beim Druck an der Saugseite) Saugleistung Definition: Zur Auswahl einer Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe 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) Leitwert: Kirchhoff‘sche Regeln: analog E-Lehre L proportional zu O( ) [→ möglichst dicke Leitungen verwenden]

9 Pumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen
Sorptionspumpen Kryopumpen

10 Drehschieberpumpe

11 Pumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen
Sorptionspumpen Kryopumpen

12 TMP

13 Pumpen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Molekularpumpen
Sorptionspumpen Kryopumpen

14

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

16 Röhrenfeder-Vakuummeter

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

18 Glühkathoden-Vakuummeter
Ionenstrom Kollektor Kathode Anode Beschleunigungsspannung

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

20 Versuchsdurchführung
Drehschieberpumpe Drehschieber- und Turbomolekularpumpe Saugvermögen der Turbomolekularpumpe Leitwert von Rohr und Blende 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 Lecktypen: Leckrate
Echte Lecks (Risse, Löcher) Pseudolecks (Desorption von Gasen) Leckrate Beispiel Fahrradschlauch: Bei einer Leckrate von → 317 Jahre für Druckabfall von 1 bar

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

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

30 Sputtern

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