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F70 Vakuum und Mechanik

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F70 Vakuum und Mechanik

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

  2. Entwicklung der Vakuumtechnik

  3. Druckbereiche

  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 • 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. Messgeräte • Flüssigkeits-Vakuummeter • mechanische Vakuummeter • Wärmeleitungs-Vakuummeter • Ionisations-Vakuummeter

  15. Röhrenfeder-Vakuummeter

  16. Messgeräte • Flüssigkeits-Vakuummeter • mechanische Vakuummeter • Wärmeleitungs-Vakuummeter • Ionisations-Vakuummeter

  17. Glühkathoden-Vakuummeter Ionenstrom Kollektor Kathode Anode Beschleunigungsspannung

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

  19. Versuchsdurchführung • Drehschieberpumpe • Drehschieber- und Turbomolekularpumpe • Saugvermögen der Turbomolekularpumpe • Leitwert von Rohr und Blende • Lecksuche

  20. Drehschieberpumpe Enddruck:

  21. TMP mit Vorpumpe Druck im Rezipienten: Druck im Rezipienten nach 20 h:

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

  23. Schaubild Saugvermögen (Druck)

  24. Leitwert von Rohr und Blende

  25. Schaubild Leitwerte (Druck)

  26. 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

  27. Gegenstrom-Lecksuche Helium-Lecksucher: massensensitives Glühkathoden-Vakuummeter

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

  29. Sputtern

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