Ein Vakuumsystem dient dazu, einen Raum mit reduziertem Gasdruck zu schaffen und zu erhalten. Dieser Druck ist deutlich niedriger als der Atmosphärendruck. Das System erreicht dies, indem es Gasmoleküle aus einem eingeschlossenen Raum entfernt oder verdrängt und so ein Vakuum erzeugt.
Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Stadien der Vakuumerzeugung
Anfängliche Aufrauhphase
Der Prozess beginnt mit einer Vorvakuumpumpe. Diese Pumpe arbeitet bei Atmosphärendruck bis zu einigen Pascal. Sie wird eingesetzt, wenn die Kammer unter Atmosphärendruck steht. Ihre Aufgabe ist es, den Druck schnell auf ein erträgliches Niveau zu senken.
Hochvakuumstufe
Sobald der Druck ausreichend reduziert ist, wird eine Hochvakuumpumpe eingesetzt. Dabei kann es sich um eine Diffusions- oder Turbomolekularpumpe handeln. Diese Pumpen erreichen Drücke im Bereich von einem Milliardstel Pascal. Sie sind für sehr niedrige Drücke ausgelegt und werden in der Regel in Reihe mit der Vorvakuumpumpe geschaltet.
2. Arten von Vakuumpumpen
Verdrängerpumpen
Diese Pumpen arbeiten, indem sie ein Gasvolumen mechanisch einschließen und es dann aus der Kammer ausstoßen. Sie sind für die Erzeugung von niedrigen und mittleren Vakua geeignet.
Momentum-Transfer-Pumpen
Sie nutzen die kinetische Energie einer Flüssigkeit oder einer mechanischen Vorrichtung, um Gasmoleküle aus der Kammer zu drücken. Sie erzeugen einen Niederdruckbereich.
Ansaugpumpen
Diese Pumpen fangen Gasmoleküle durch Prozesse wie Kondensation, Sublimation oder Ionisierung ein. Sie werden für sehr hohe Vakua verwendet.
3. Kontrolle und Wartung des Vakuums
Vakuumsysteme sind mit verschiedenen Ventilen und Manometern ausgestattet. Diese steuern den Gasfluss und überwachen den Druck in der Kammer. Die richtige Anordnung dieser Ventile ist entscheidend, um ein Zurückströmen von Ölen und anderen Verunreinigungen in die Kammer zu verhindern.
Das System umfasst auch Ableiter und Haltepumpen. Diese halten einen niedrigen Druck in der Vorlaufleitung der Diffusionspumpe aufrecht. Dadurch wird die Integrität des Vakuums sichergestellt.
4. Anwendungen und Vorteile
Die Erzeugung eines Vakuums ermöglicht verschiedene Anwendungen. Dazu gehören Dünnfilmbeschichtung, Vakuumöfen und Teilchenbeschleuniger. Die Niederdruckumgebung minimiert Verunreinigungen und erhöht die thermische Verdampfungsrate. Dies macht es ideal für präzise chemische Zusammensetzungen und spezielle Dünnschichten.
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