Vakuumtechnik. Grundlagen und Anwendungen. Vacuum Techniques. Principles and Applications. 2. Auflage, neu bearbeitet und ergänzt

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Claudia Huber
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THIEMIG-TASÜH Ait H 13 Vakuumtechnik Grundlagen und Anwendungen Vacuum Techniques Principles and Applications 2. Auflage, neu bearbeitet und ergänzt VON DR.

1 THIEMIG-TASÜH Ait H 13 Vakuumtechnik Grundlagen und Anwendungen Vacuum Techniques Principles and Applications 2. Auflage, neu bearbeitet und ergänzt VON DR.-ING WOLFGANG PUPP GIESSEN Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Firma Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH, Wetzlar und Lehrbeauftragter für Vakuumtechnik an der Universität Giessen t VERLAG KARL THIEMIG MÜNCHEN

INHALT I. Physik des Vakuums 1 1. Gasförmiger Zustand der Materie 1 2. Gasgemische, Totaldruck und Partialdruck 5 3. Verdampfung, Kondensation 7 4. Oberflächenbeläge auf Festkörpern, Sorption 12 5.

2 INHALT I. Physik des Vakuums 1 1. Gasförmiger Zustand der Materie 1 2. Gasgemische, Totaldruck und Partialdruck 5 3. Verdampfung, Kondensation 7 4. Oberflächenbeläge auf Festkörpern, Sorption Die Vorstellungen der kinetischen Gastheorie Geschwindigkeitsverteilung und mittlere freie Weglänge der Molekeln im»ruhenden«gas Diffusion Wärmeübertragung im Gasraum Innere Reibung oder Viskosität von Gasen Elektrizitätsleitung in verdünnten Gasen 24 II. Vakuummessung Druckeinheiten und Vakuumbereiche Bauarten und Wirkungsweise der Vakuummeter Druckmessung im Ultrahochvakuum Kalibrierung von Vakuummetern 52 III. Massenspektrometer als Partialdruckmesser Eigenschaften der Partialdruckmesser Massenspektrometer nach Dempster Omegatron nach Sommer, Thomas und Hippie Hochfrequenz-Massenspektrometer nach Varadi Oszillographischer Hochfrequenz-Massenindikator (Farvitron) Elektrisches Massenfllter nach W. Paul und K. G. Günther Beispiel einer Restgasanalyse 61 IV. Förderung der Gase Die verschiedene Wirkungsweise von Vakuumpumpen und Evakuierungshilfen Bauarten und Betriebsverhalten der Vakuumpumpen und Evakuierungshiifen Verdrängerpumpen Treibmittelpumpen Strahl- und Diffusionspumpen 72 V

18.2.2. Molekularpumpen 78 18.3. Aktive Oberflächen 83 18.3.1. Sorptionsmittel, Sorptionspumpen, Getter 84 18.3.2. lonen-getterpumpen 88 18.3.3. Kondensatoren, Kühlfallen, Dampfsperren, Kriechsperren 89 18.

3 Molekularpumpen Aktive Oberflächen Sorptionsmittel, Sorptionspumpen, Getter lonen-getterpumpen Kondensatoren, Kühlfallen, Dampfsperren, Kriechsperren Kryopumpen Saugvermögen, Enddruck und Betriebsdruck als Kenngrößen der Vakuumpumpen Saugleistung, Durchflußleistung und Massendurchsatz Strömungsarten und Leitungswiderstände Dosierung und Messung kleiner Gasmengen und -ströme 109 V. Werkstoffe und Bauelemente Metallische Werkstoffe Nichtmetallische Werkstoffe Vakuumdichte, nicht lösbare Verbindungen von Metall, Glas, Keramik Metalle schweißen Metalle löten, hart und weich Gläser verschmelzen Glas mit Metall verschmelzen Metall mit Keramik verlöten Gebrauch von Gießharzen und Kleblacken Bauteile der Vakuumleitungen und -kammern 127 VI. Verfahren der Evakuierung Vorreinigung Inbetriebsetzung Auspumpzeiten Lecksuche Entgasung Stillsetzung Instandhaltung 163 VII. Aufbau und Betrieb von Vakuumanlagen Unterlagen für Entwurf und Konstruktion von Vakuumanlagen 167 VI

35. Glas oder Metall als Werkstoff für die den Vakuumraum umschließenden Wände 169 36. Räumliche Anordnung der Teile einer Vakuumanlage... 175 37. Vakuumkammern 177 38.

4 35. Glas oder Metall als Werkstoff für die den Vakuumraum umschließenden Wände Räumliche Anordnung der Teile einer Vakuumanlage Vakuumkammern Zusammenarbeit von Vakuumpumpen Beispiele für Reihenschaltung von Vakuumpumpen Beispiele für Parallelschaltung von Vakuumpumpen Gebrauch der Vakuummeter Steuer-, Sicherheits- und Regeleinrichtungen in Vakuumanlagen Kühlwasserwächter Druckhaltung an einem Vakuumkessel Steuerung eines Pumsatzes mit Diffusionspumpe Steuerung eines Pumpsatzes mit Turbo-Molekularpumpe Steuerung eines Entgasungs- oder Trocknungsvorganges Glimmstrom-Regelung in einer Aufdampfanlage Aufstellung von Zeitplänen vakuumtechnischer Verfahren Entgasung von Elektronenröhren in Glaskolben Entgasung eines Stahlgefäßes für einen Quecksilberdampf-Gleichrichter Vergleich der Pumpzeiten mit und ohne Ausheizmöglichkeit Fahrplan einer automatischen Aufdampfanlage Kostenfragen 220 VIII. Erzeugung von Ultrahochvakuum Pumpverfahren für Ultrahochvakuum Ultrahochvakuum mit Quecksilber-Diffusionspumpe Ultrahochvakuum mit Öl-Diffusionspumpe Ultrahochvakuum mit Turbo-Molekularpumpe Ultrahochvakuum mit lonen-getterpumpe Ultrahochvakuum mit Kryopumpen Mehrwandige Ultrahochvakuum-Kammern 231 IX. Beispiele aus der Technik der Elektronenröhren Pumpanlagen für die Röhrenherstellung Laboraforiumsmäßige Pumpanlage aus Glas Pumpautomaten für die Serienfertigung von Elektronenröhren 246 VII

45.2.1. Pumpkarussell für Verstärkerröhren 247 45.2.2. Pumpstraße für Fernsehbildröhren 249 46. Evakuieren einer Verstärkerröhre mit Oxydkafhode in Glastechnik 251 47.

5 Pumpkarussell für Verstärkerröhren Pumpstraße für Fernsehbildröhren Evakuieren einer Verstärkerröhre mit Oxydkafhode in Glastechnik Verstärkerröhren in Keramiktechnik Herstellung einer Photovervielfacherröhre Herstellung einer Röntgenröhre mit Drehanode Gemischte Bauweise einer Fernsehbildröhre aus Glas und Metall Herstellung von Leuchtstoffröhren Pumpenloser Quecksilberdampfgleichrichter aus Stahl Elektronenmikroskop Rauscharme Wanderfeldröhre mit lonen-getterpumpe X. Vakuumtechnik bei kernphysikalischen Großanlagen Hochfrequenz-Linearbeschleuniger für Elektronen Tandem-van-de-Graaff-lonenbeschleuniger (HVEC) Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) Speicherringanlage für Elektronen und Positronen (DESY) Ringbeschleuniger für Protonen (CERN) Protonen-Speicherringanlage (CERN) Ringbeschleuniger für Protonen (SIN) Linearbeschleuniger für Schwerionen (UNILAC) Vakuumprobleme der thermischen Kernfusion.' 304 XI. Vakuumtechnik der Weltraumsimulation Aufstiegssimulation Ultrahochvakuum in Weltraumkammern 310 XII. Vakuumtechnik des Stoff transposes Entgasen und Trocknen Trocknung von Kunststoffschnitzeln Gefriertrocknung Imprägnierung elektrischer Hochspannungsgeräte Kurzwegdestillation organischer Stoffe Metall-Destillation Vakuumbehandlung metallischer Werkstoffe Ausglühen in Vakuumöfen 342 VIII

69.2. Entgasung aus der Schmelze 347 70. Schweißen und Fräsen mit Elektronenstrahlen 354 71. Vakuumbeschichtung 358 71.1. Kathodenzerstäubung 360 71.1.1. Kathodenzerstäubung durch elektrische Glimmentladung 360 71.

6 69.2. Entgasung aus der Schmelze Schweißen und Fräsen mit Elektronenstrahlen Vakuumbeschichtung Kathodenzerstäubung Kathodenzerstäubung durch elektrische Glimmentladung Kathodenzerstäubung durch lonenbündel Kathodenzerstäubung in hochfrequenten Wechselfeldern Kathodenzersfäubung mit elektrischer Vorspannung des Substrates Thermische Verdampfung Thermische Verdampfung durch Widerstandsheizung Thermische Verdampfung durch Elektronenstrahlen Messung durch Einstellung der Schichtdicke Gleichmäßige Verteilung der Beschichtung Beschichtung mit Legierungen Dünne Schichten in der Optik Mikroelektronik Nachformung durch Beschichten 382 Sinnbilder für Pläne von Vakuumanlagen 384 Normung 385 Allgemeine Literatur zu weiterer Unterrichtung 385 Spezielle Literaturhinweise 386 Bezugsquellen-Verzeichnis (Auswahl) 394 Sachverzeichnis 396 IX

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