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F70 Vakuum und Mechanik. Christina Schwarz Martin-I. Trappe. Entwicklung der Vakuumtechnik . Druckbereiche. Freie Weglänge. mittlere Strecke zwischen zwei Zusammenstößen Faustformel für Luft: Beispiel: . Strömungen. viskose Strömung: 2·r·p ≥ 0.5 mbar·cm
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F70 Vakuum und Mechanik Christina Schwarz Martin-I. Trappe
Freie Weglänge • mittlere Strecke zwischen zwei Zusammenstößen • Faustformel für Luft: Beispiel:
Strömungen • viskose Strömung: 2·r·p ≥ 0.5 mbar·cm [→ Hagen-Poiseuille] • Molekularströmung: 2·r·p ≤ 0.01 mbar·cm • Knudsen Strömung: dazwischen
Saugvermögen • Definition: (gemessen beim Druck an der Saugseite) Saugleistung • Definition: • Zur Auswahl einer Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe • ist GGW-Zustand
Beispiel zur Saugleistung Unterschied zwischen und : Pumpe 1 (arbeitet bei ): Pumpe 2 (arbeitet bei ):
Widerstand eines Rohres • Definition: (Ohmsches Gesetz) • Leitwert: • Kirchhoff‘sche Regeln: analog E-Lehre • L proportional zu O( ) [→ möglichst dicke Leitungen verwenden]
Pumpen • Verdrängerpumpen • Treibmittelpumpen • Molekularpumpen • Sorptionspumpen • Kryopumpen
Pumpen • Verdrängerpumpen • Treibmittelpumpen • Molekularpumpen • Sorptionspumpen • Kryopumpen
Pumpen • Verdrängerpumpen • Treibmittelpumpen • Molekularpumpen • Sorptionspumpen • Kryopumpen
Messgeräte • Flüssigkeits-Vakuummeter • mechanische Vakuummeter • Wärmeleitungs-Vakuummeter • Ionisations-Vakuummeter
Messgeräte • Flüssigkeits-Vakuummeter • mechanische Vakuummeter • Wärmeleitungs-Vakuummeter • Ionisations-Vakuummeter
Glühkathoden-Vakuummeter Ionenstrom Kollektor Kathode Anode Beschleunigungsspannung
Kriterien für Vakuumapparaturen • Dampfdruck [Öl, Kleber] • Schmelzpunkt [kein Messing] • eingeschlossene Gase [Schweißstellen] • kompakte Versuchsaufbauten [wenige Schläuche, dicke Leitungen, Pumpen direkt an der Vakuumkammer]
Versuchsdurchführung • Drehschieberpumpe • Drehschieber- und Turbomolekularpumpe • Saugvermögen der Turbomolekularpumpe • Leitwert von Rohr und Blende • Lecksuche
Drehschieberpumpe Enddruck:
TMP mit Vorpumpe Druck im Rezipienten: Druck im Rezipienten nach 20 h:
Saugvermögen der TMP Saugvermögen hängt vom Druck im Rezipienten ab.
Lecksuche • bedeutender Teil der Vakuumtechnik • Lecktypen: • Echte Lecks (Risse, Löcher) • Pseudolecks (Desorption von Gasen) • Leckrate • Beispiel Fahrradschlauch: Bei einer Leckrate von → 317 Jahre für Druckabfall von 1 bar
Gegenstrom-Lecksuche Helium-Lecksucher: massensensitives Glühkathoden-Vakuummeter
Anwendungen der Vakuumtechnik • Lebensmittelindustrie • Fernsehröhre • Beschichtungen [Optik, Halbleitertechnik] z.B. Aufdampfen, Sputtern • Fusionsforschung • Teilchenbeschleuniger
Kombi-Vakuummeter Flansch Rezipient TMP Ventil Röhrenfeder-Vakuummeter Pirani-Vakuummeter Vielen Dank!