f70 vakuum und mechanik christina schwarz martin-i. trappe
Post on 06-Apr-2015
117 Views
Preview:
TRANSCRIPT
F70F70 Vakuum und Mechanik Vakuum und Mechanik
Christina SchwarzChristina Schwarz
Martin-I. TrappeMartin-I. Trappe
Entwicklung der VakuumtechnikEntwicklung der Vakuumtechnik
DruckbereicheDruckbereicheDruckbereichDruckbereich
[mbar][mbar]
Mittlere freie Mittlere freie Weglänge Weglänge
[m][m]
StrömungStrömung
GrobvakuumGrobvakuum 1000 bis 1000 bis
11
1010-7-7-10-10-4-4 viskosviskos
FeinvakuumFeinvakuum 1 bis 101 bis 10-3-3 1010-4 -4 - 0.1- 0.1 KnudsenKnudsen
HochvakuumHochvakuum 1010-3-3 bis 10 bis 10-6-6 0.1-1000.1-100 molekularmolekular
UltravakuumUltravakuum 1010-6-6 bis 10 bis 10-9-9 1000- 101000- 1055 molekularmolekular
Ultrahoch-Ultrahoch-vakuumvakuum
<10<10-9-9 >10>1066 molekularmolekular
51 1.013 1013 1.013 10 760atm bar mbar Pa Torr
Freie WeglängeFreie Weglänge
mittlere Strecke zwischen zwei mittlere Strecke zwischen zwei ZusammenstößenZusammenstößen
Faustformel für Luft: Faustformel für Luft:
Beispiel: Beispiel:
mbarmp 51065,6
n1:
cmmbar 710 3
StrömungenStrömungen
viskose Strömung: 2·r·p ≥ 0.5 mbar·cmviskose Strömung: 2·r·p ≥ 0.5 mbar·cm
[→ Hagen-Poiseuille][→ Hagen-Poiseuille]
Molekularströmung: 2·r·p ≤ 0.01 Molekularströmung: 2·r·p ≤ 0.01 mbar·cmmbar·cm
Knudsen Strömung: dazwischenKnudsen Strömung: dazwischen
d
d
d
SaugvermögenSaugvermögen
Definition: Definition: (gemessen beim Druck an (gemessen beim Druck an der Saugseite)der Saugseite)dt
dVS a
SaugleistungSaugleistung
Definition: Definition:
Zur Auswahl einer Vorpumpe für eine HochvakuumpumpeZur Auswahl einer Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe ist GGW-Zustandist GGW-Zustand
t
kTN
t
VppSQ aaa
ap
Beispiel zur SaugleistungBeispiel zur Saugleistung
Unterschied zwischen und :Unterschied zwischen und :
Pumpe 1 (arbeitet bei Pumpe 1 (arbeitet bei ): ):
Pumpe 2 (arbeitet beiPumpe 2 (arbeitet bei ): ):
mbar310
s
lS 1000
mbar1s
lS 1
mbars
lQ 1
skT
mbarsl
t
N 1105,2
114
S Q
Widerstand eines RohresWiderstand eines Rohres
Definition: Definition: (Ohmsches Gesetz)(Ohmsches Gesetz)
Leitwert:Leitwert:
Kirchhoff‘sche Regeln: analog E-LehreKirchhoff‘sche Regeln: analog E-Lehre
L proportional zu L proportional zu OO( )( )
[[→ möglichst dicke Leitungen verwenden→ möglichst dicke Leitungen verwenden]]
W
pQ
WL
1
2r
PumpenPumpen
VerdrängerpumpenVerdrängerpumpen
TreibmittelpumpenTreibmittelpumpen
MolekularpumpenMolekularpumpen
SorptionspumpenSorptionspumpen
KryopumpenKryopumpen
DrehschieberpumpeDrehschieberpumpe
PumpenPumpen
VerdrängerpumpenVerdrängerpumpen
TreibmittelpumpenTreibmittelpumpen
MolekularpumpenMolekularpumpen
SorptionspumpenSorptionspumpen
KryopumpenKryopumpen
TMPTMP
PumpenPumpen
VerdrängerpumpenVerdrängerpumpen
TreibmittelpumpenTreibmittelpumpen
MolekularpumpenMolekularpumpen
SorptionspumpenSorptionspumpen
KryopumpenKryopumpen
MessgeräteMessgeräte
Flüssigkeits-VakuummeterFlüssigkeits-Vakuummeter
mechanische Vakuummetermechanische Vakuummeter
Wärmeleitungs-VakuummeterWärmeleitungs-Vakuummeter
Ionisations-VakuummeterIonisations-Vakuummeter
Röhrenfeder-VakuummeterRöhrenfeder-Vakuummeter
MessgeräteMessgeräte
Flüssigkeits-VakuummeterFlüssigkeits-Vakuummeter
mechanische Vakuummetermechanische Vakuummeter
Wärmeleitungs-VakuummeterWärmeleitungs-Vakuummeter
Ionisations-VakuummeterIonisations-Vakuummeter
Glühkathoden-VakuummeterGlühkathoden-Vakuummeter
KathodeAnode
Beschleunigungsspannung
Kollektor
Ionenstrom
Kriterien für VakuumapparaturenKriterien für Vakuumapparaturen
Dampfdruck [Öl, Kleber]Dampfdruck [Öl, Kleber] Schmelzpunkt [kein Messing]Schmelzpunkt [kein Messing] eingeschlossene Gase [Schweißstellen]eingeschlossene Gase [Schweißstellen] kompakte Versuchsaufbautenkompakte Versuchsaufbauten
[wenige Schläuche, dicke Leitungen, [wenige Schläuche, dicke Leitungen, Pumpen direkt an der Vakuumkammer]Pumpen direkt an der Vakuumkammer]
VersuchsdurchführungVersuchsdurchführung
DrehschieberpumpeDrehschieberpumpe
Drehschieber- und TurbomolekularpumpeDrehschieber- und Turbomolekularpumpe
Saugvermögen der TurbomolekularpumpeSaugvermögen der Turbomolekularpumpe
Leitwert von Rohr und BlendeLeitwert von Rohr und Blende
LecksucheLecksuche
DrehschieberpumpeDrehschieberpumpe
Enddruck:Enddruck: mm
mbarp
13,033,1
105,05 2
TMP mit VorpumpeTMP mit Vorpumpe
Druck im Rezipienten:Druck im Rezipienten:
Druck im Rezipienten nach 20 h:Druck im Rezipienten nach 20 h:
mbarpabends51021,010,2
m
mbarpmittags
0,26,19
1034,040,3 6
Saugvermögen der TMPSaugvermögen der TMP
Saugvermögen hängt vom Druck im Rezipienten ab.Saugvermögen hängt vom Druck im Rezipienten ab.
Schaubild Saugvermögen (Druck)Schaubild Saugvermögen (Druck)
s
lS
s
lS
theo
ex
56
5,15,40
Leitwert von Rohr und BlendeLeitwert von Rohr und Blende
Schaubild Leitwerte (Druck)Schaubild Leitwerte (Druck)
s
lL
s
lL
s
lL
theoBR
theoB
theoR
05,057,0
11,081,0
05,089,1
,
,
,
s
lL
LLL
BR
exRexBBR
28,067,0
111
,,
s
lL
s
lL
s
lL
exBR
exB
exR
2,08,0
25,01
5,02
,
,
,
LecksucheLecksuche
bedeutender Teil der Vakuumtechnikbedeutender Teil der Vakuumtechnik Lecktypen: Lecktypen:
Echte Lecks (Risse, Löcher)Echte Lecks (Risse, Löcher) Pseudolecks (Desorption von Gasen)Pseudolecks (Desorption von Gasen)
Leckrate Leckrate Beispiel Fahrradschlauch:Beispiel Fahrradschlauch:
Bei einer Leckrate von Bei einer Leckrate von
→ → 317 Jahre für Druckabfall von 1 bar317 Jahre für Druckabfall von 1 barsmbarl 710
Gegenstrom-LecksucheGegenstrom-Lecksuche
Helium-Lecksucher: massensensitives Glühkathoden-Vakuummeter
Anwendungen der VakuumtechnikAnwendungen der Vakuumtechnik
LebensmittelindustrieLebensmittelindustrie FernsehröhreFernsehröhre BeschichtungenBeschichtungen
[Optik, Halbleitertechnik][Optik, Halbleitertechnik]z.B. Aufdampfen, Sputternz.B. Aufdampfen, Sputtern
FusionsforschungFusionsforschung TeilchenbeschleunigerTeilchenbeschleuniger
mbar710
mbar810
mbar73 1010
mbar310
mbar910
SputternSputtern
Vielen Dank!
TMP
Rezipient
Flansch
Ventil
Kombi-Vakuummeter
Pirani-Vakuummeter
Röhrenfeder-Vakuummeter
top related