Description
Book Synopsis1 Einleitung.- 1.1 Die Entwicklung der Vakuumtechnik.- 1.2 Bedeutung und Aufgabe der heutigen Vakuumtechnik.- 1.3 Literatur.- 2 Gasgesetze, Grundlagen der kinetischen Gastheorie und Gasdynamik.- 2.1 Die Zustandsgrößen eines Gases.- 2.2 Mengengrößen, mengenbezogene Größen.- 2.3 Die Gesetze des idealen Gases.- 2.4 Grundlagen der kinetischen Theorie der Materie, insbesondere im gasförmigen Zustand.- 2.5 Transportvorgänge.- 2.6 Dämpfe. Verdampfung und Kondensation.- 2.7 Gasdynamik.- 2.8 Literatur.- 3 Sorption und Desorption.- 3.1 Sorptionsphänomene und deren Bedeutung; Begriffe und Terminologie.- 3.2 Adsorptions- und Desorptionskinetik.- 3.3 Praktische Hinweise zu Adsorption und Desorption.- 3.4 Absorption, Okklusion.- 3.5 Ausgasung.- 3.6 Literatur.- 4 Strömungsvorgänge.- 4.1 Ubersicht. Kennzeichnung der Strömung durch Vakuumbereiche.- 4.2 Gasstrom, Saugleistung, Saugvermögen.- 4.3 Rohrleitung als Strömungswiderstand.- 4.4 Das effektive Saugvermögen einer Vakuumpumpe.- 4.5 Strömung im Grobvakuumbereich.- 4.6 Strömung im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich.- 4.7 Strömung im Feinvakuum.- 4.8 Strömung bei Temperaturdifferenz zwischen zwei Kesseln/Rezipienten/Gefäßen. Thermische Effusion.- 4.9 Messung von Strömungsleitwerten.- 4.10 Literatur.- 5 Verdrängerpumpen.- 5.0 Übersicht.- 5.1 Oszillations-Verdrängerpumpen.- 5.2 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.- 5.3 Ölgedichtete Rotations-Vakuumpumpen.- 5.4 Wälzkolbenpumpen (Rootspumpen).- 5.5 Trocken verdichtende Vakuumpumpen.- 5.6 Literatur.- 6 Treibmittelpumpen.- 6.1 Einleitung, Übersicht.- 6.2 Flüssigkeitsstrahlpumpen.- 6.3 Dampf- und Gasstrahl-Vakuumpumpen.- 6.4 Diffusionspumpen.- 6.5 Diffusionspumpen Dampfstrahlpumpen.- 6.6 Literatur.- 7 Molekularpumpen.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Molekularpumpen.- 7.3Turbomolekularpumpen.- 7.4 Theorie der einstufigen Pumpe.- 7.5 Leistungsdaten von Turbomolekularpumpen.- 7.6 Betriebshinweise.- 7.7 Anwendungen.- 7.8 Literatur.- 8 Sorptionspumpen.- 8.1 Adsorptionspumpen.- 8.2 Gasaufzehrung durch Getter.- 8.3 lonenzerstäuberpumpen.- 8.4 Literatur.- 9 Kondensatoren.- 9.1 Kondensatoren als Vakuumpumpen.- 9.2 Bauarten von Kondensatoren.- 9.3 Kondensatoren in Kombination mit Vakuumpumpen.- 9.4 Berechnung von Kondensator-Pumpen-Kombinationen.- 9.5 Literatur.- 10 Kryotechnik und Kryopumpen.- 10.1 Einleitung.- 10.2 Kühlverfahren.- 10.3 Stoffeigenschaften bei tiefen Temperaturen.- 10.4 Temperaturmessung.- 10.5 Kryostatentechnik.- 10.6 Kryopumpen.- 10.7 Literatur.- 11 Vakuummeßgeräte und Lecksuchgeräte.- 11.0 Vorbemerkung.- 11.1 Druck- und Teilchenanzahldichte; Übersicht.- 11.2 Mechanische Vakuummeter.- 11.3 Flüssigkeitsmanometer.- 11.4 Wärmeleitungsvakuummeter.- 11.5 Ionisationsvakuummeter.- 11.6 Partialdruckmeßgeräte.- 11.7 Lecksuchgeräte.- 11.8 Kalibrieren von Vakuummetern.- 11.9 Literatur.- 12 Lecksuchtechnik.- 12.1 Überblick.- 12.2 Überdruckverfahren.- 12.3 Lecksuchverfahren bei Vakuum.- 12.4 Testlecke für Lecksuchgeräte.- 12.5 Allgemeine Hinweise für die Lecksuche.- 12.6 Lecksuchtechnik in der Serienfertigung.- 12.7 Literatur.- 13 Werkstoffe.- 13.1 Allgemeine Gesichtspunkte und Einteilung.- 13.2 Die Werkstoffe im einzelnen.- 13.3 Gasdurchlässigkeit.- 13.4 Gasabgabe.- 13.5 Literatur.- 14 Bauelemente der Vakuumtechnik und ihre Verbindungen.- 14.1 Nichtlösbare Verbindungen.- 14.2 Lösbare Verbindungen.- 14.3 (Vakuum-)Behälter.- 14.4 Durchführungen.- 14.5 Flexible Verbindungsstücke.- 14.6 Absperrorgane (Ventile).- 14.7 Reinigen vakuumtechnischer Werkstoffe und Bauelemente.- 14.8 Literatur.- 15 Arbeitstechnik in deneinzelnen Druckbereichen.- 15.1 Allgemeine Hinweise.- 15.2 Arbeitstechnik im Grobvakuum (1013 ... 1 mbar).- 15.3 Arbeitstechnik im Feinvakuum (1 ... 10?3 mbar).- 15.4 Arbeitstechnik im Hochvakuum (10?3 ... 10?7 mbar).- 15.5 Arbeitstechnik im Ultrahochvakuum (p < 10?7 mbar).- 15.6 Literatur.- 16 Anhang.- 16.A Tabellen.- 16.B Diagramme.- 16.C Erläuterung einiger häufig verwendeter Abkürzungen.- 16.D Größen und Einheiten.- 16.E Formelzeichen (Symbole) häufiger verwendeter physikalischer Größen und deren SI-Einheiten.- Sachwortverzeichnis.
Table of Contents1 Einleitung.- 1.1 Die Entwicklung der Vakuumtechnik.- 1.2 Bedeutung und Aufgabe der heutigen Vakuumtechnik.- 1.3 Literatur.- 2 Gasgesetze, Grundlagen der kinetischen Gastheorie und Gasdynamik.- 2.1 Die Zustandsgrößen eines Gases.- 2.2 Mengengrößen, mengenbezogene Größen.- 2.3 Die Gesetze des idealen Gases.- 2.3.1 Einkomponentige Gase.- 2.3.2 Gasgemische (Mehrkomponentige Gase).- 2.4 Grundlagen der kinetischen Theorie der Materie, insbesondere im gasförmigen Zustand.- 2.4.1 Grundlagen des Modells des idealen Gases.- 2.4.2 Das vereinfachte Modell von Krönig.- 2.4.3 Die Häufigkeitsverteilung (Wahrscheinlichkeitsverteilung) der Geschwindigkeiten (Geschwindigkeitsverteilung).- 2.4.4 Geschwindigkeitsmittelwerte.- 2.4.5 Wandstromdichte (= Flächenstoßrate DIN 28 400) und Effusion.- 2.4.6 Gleichverteilung der Energie. Wärmekapazität gasförmiger und fester Stoffe.- 2.4.7 Mittlere freie Weglänge. Stoßrate.- 2.5 Transportvorgänge.- 2.5.1 Diffusion.- 2.5.2 Innere Reibung in Gasen.- 2.5.3 Wärmeleitung in Gasen.- 2.5.3.1 Wärmeleitfähigkeit, Definition.- 2.5.3.2 Wärmeleitfähigkeit.- 2.5.3.3. Vergleich der Wärmeleitfähigkeit mit der dynamischen Viskosität.- 2.5.3.4 Wärmeleitung in der Zylindergeometrie bei niedrigen Drücken.- 2.5.3.5 Nachbemerkung.- 2.6 Dämpfe. Verdampfung und Kondensation.- 2.6.1 Dampfdruck.- 2.6.2 Zustandsgleichung.- 2.6.3 Flächenbezogene Verdampfungsrate.- 2.7 Gasdynamik.- 2.7.1 Anwendungsbereich.- 2.7.2 Bernoulli-Gleichung.- 2.7.3 Kritische Größen, Schallgeschwindigkeit, Machzahl.- 2.7.4 Eindimensionale Strömung.- 2.7.5 Der Verdichtungsstoß.- 2.7.6 Hugoniot-Gleichung.- 2.7.7 Das Ruhedruckverhältnis $${\hat p_0}/{p_0}$$.- 2.7.8 Der schräge Verdichtungsstoß.- 2.7.9 Strömungsformen in und hinter Lavaldüsen bei verschiedenen „Gegendrücken pA“.- 2.7.10 Zweidimensionale Strömung um eine Ecke (Prandtl-Meyer).- 2.8 Literatur.- 3 Sorption und Desorption.- 3.1 Sorptionsphänomene und deren Bedeutung; Begriffe und Terminologie.- 3.2 Adsorptions- und Desorptionskinetik.- 3.2.1 Adsorptionsrate.- 3.2.2 Desorptionsrate.- 3.2.3 Mono-Schicht-Adsorption; Langmuirsche Adsorptionsisotherme.- 3.2.4 Mono-Zeit.- 3.2.5 Mehr-Schicht-Adsorption; Brunauer-Emmett-Teller-(BET-)Isotherme.- 3.3 Praktische Hinweise zu Adsorption und Desorption.- 3.4 Absorption, Okklusion.- 3.5 Ausgasung.- 3.6 Literatur.- 4 Strömungsvorgänge.- 4.1 Ubersicht. Kennzeichnung der Strömung durch Vakuumbereiche.- 4.2 Gasstrom, Saugleistung, Saugvermögen.- 4.3 Rohrleitung als Strömungswiderstand.- 4.4 Das effektive Saugvermögen einer Vakuumpumpe.- 4.5 Strömung im Grobvakuumbereich.- 4.5.1 Reibungsfreie Strömung.- 4.5.1.1 Strömung durch Düse und Blende.- 4.5.1.2 Düse oder Blende in der Ansaugleitung einer Pumpe.- 4.5.2 Rohrströmung mit Reibung.- 4.5.2.1 Kennzeichnung der Reibungsströmung.- 4.5.2.2 Formeln für die Gasstromstärke durch ein Rohr.- 4.5.2.3 Gasstrom durch ein Rohr; Rohrleitung als Pumpwiderstand.- 4.5.2.4 Unrunde Querschnitte.- 4.5.3 Andere Gase als Luft.- 4.6 Strömung im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich.- 4.6.1 Kennzeichnung der Molekularströmung.- 4.6.2 Molekularströmung durch eine Blende.- 4.6.3 Molekularströmung durch gerade Rohre gleichbleibenden Querschnitts.- 4.6.3.1 Allgemeine Betrachtungen.- 4.6.3.2 Rohr mit kreisförmigem Querschnitt (Index K).- 4.6.3.3 Rohr mit rechteckigem Querschnitt (Index R).- 4.6.3.4 Enger Spalt zwischen rechteckigen Platten (Index Sp).- 4.6.3.5 Rohr mit elliptischem Querschnitt (Index E).- 4.6.3.6 Vergleich der Rohre mit rechteckigem, elliptischem und kreisförmigem Querschnitt bei gleicher Querschnittsfläche.- 4.6.3.7 Rohr mit Dreieck-Querschnitt (Index ?).- 4.6.3.8 Koaxialrohr (Raum zwischen zwei konzentrischen Zylindern, Index KA).- 4.6.4 Molekularströmung durch andere Bauteile eines Vakuum-Leitungssystems.- 4.6.4.1 Durchlaufwahrscheinlichkeit für Rohre mit Blenden.- 4.6.4.2 Gestufte Rohre einschließlich Blenden und Zwischenkesseln.- 4.6.4.3 Rohrknie und Rohrbogen.- 4.6.4.4 Konische Rohre.- 4.6.4.5 Komponenten.- 4.6.4.6 Pumpe als „Leitung“: Durchlaufwahrscheinlichkeit der Pumpe.- 4.7 Strömung im Feinvakuum.- 4.7.1 Kennzeichnung der Strömung im Feinvakuumbereich.- 4.7.2 Rohrströmung im Feinvakuumbereich.- 4.8 Strömung bei Temperaturdifferenz zwischen zwei Kesseln/Rezipienten/Gefäßen. Thermische Effusion.- 4.9 Messung von Strömungsleitwerten.- 4.9.1 Notwendigkeit der Messung.- 4.9.2 Molekularer Strömungsbereich.- 4.9.2.1 Kennleitwert und Einbauleitwert.- 4.9.2.2 Meßanordnung.- 4.9.2.3 Leitwertmessung an Ventilen.- 4.9.2.4 Ähnlichkeitsbetrachtungen.- 4.9.3 Messung von Leitwerten im gesamten Vakuumbereich.- 4.10 Literatur.- 5 Verdrängerpumpen.- 5.0 Übersicht.- 5.1 Oszillations-Verdrängerpumpen.- 5.2 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.- 5.2.1 Wirkungsweise und technischer Aufbau.- 5.2.2 Arbeitsbereich und Saugvermögen.- 5.2.3 Zwei- und mehrstufige Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.- 5.2.4 Kombination mit einer Gasstrahlpumpe.- 5.2.5 Allgemeine Betriebshinweise.- 5.3 Ölgedichtete Rotations-Vakuumpumpen.- 5.3.1 Drehschieberpumpen.- 5.3.1.1 Wirkungsweise und technischer Aufbau.- 5.3.2 Sperrschieberpumpen.- 5.3.2.1 Wirkungsweise und technischer Aufbau.- 5.3.2.2 Massenausgleich.- 5.3.3 Weitere technische Hinweise.- 5.3.4 Trochoidenpumpen.- 5.3.4.1 Wirkungsweise.- 5.3.4.2 Technischer Aufbau.- 5.3.4.3 Vergleich mit anderen Verdrängerpumpen.- 5.3.5 Saugvermögen und erreichbarer Enddruck ölgedichteter Verdrängerpumpen.- 5.3.5.1 Saugvermögen und Enddruck ohne Öleinfluß.- 5.3.5.2 Saugvermögen und Enddruck mit Öleinfluß.- 5.3.6 Abpumpen von Dämpfen — Gasballast.- 5.3.7 Ölrückströmung.- 5.3.8 Leistungsbedarf.- 5.3.8.1 Isotherme Kompression.- 5.3.8.2 Adiabatische Kompression.- 5.3.8.3 Polytrope Kompression.- 5.3.8.4 Kompressionsleistung.- 5.3.9 Betriebshinweise.- 5.3.9.1 Aufstellung und elektrischer Anschluß.- 5.3.9.2 An- und Abstellen, Saugstutzenventile.- 5.3.9.3 Auswahl der Pumpen und Arbeitshinweise.- 5.3.9.4 Ölfilter und Ölreinigung.- 5.3.9.5 Auspuff-Filter (Ölnebelabscheider).- 5.3.9.6 Staubfilter.- 5.4 Wälzkolbenpumpen (Rootspumpen).- 5.4.1 Wirkungsweise.- 5.4.2 Technischer Aufbau.- 5.4.3 Theoretische Grundlagen.- 5.4.3.1 Der effektive Gasstrom.- 5.4.3.2 Kompressionsverhältnis K0 bei Nulldurchsatz.- 5.4.3.3 Effektives Kompressionsverhältnis und volumetrischer Wirkungsgrad.- 5.4.4 Abstufung des Saugvermögens Vorpumpe/Wälzkolbenpumpe.- 5.4.4.1 Abstufung bei niedrigen Ansaugdrücken.- 5.4.4.2 Abstufung bei hohen Ansaugdrücken.- 5.4.5 Saugvermögen und Enddruck.- 5.4.5.1 Saugvermögen und Enddruck mit ölgedichteten Vorpumpen.- 5.4.5.2 Saugvermögen und Enddruck mit Flüssigkeitsringvakuumpumpen als Vorpumpen.- 5.4.5.3 Mehrstufige Pumpkombinationen.- 5.4.6 Leistungsbedarf.- 5.4.7 Installation und Betriebshinweise.- 5.4.8 Auswahl der Pumpen und Arbeitshinweise.- 5.5 Trocken verdichtende Vakuumpumpen.- 5.5.1 Notwendigkeit von Trockenläufern.- 5.5.2 Konstruktionsprinzipien.- 5.5.3 Hubkolbentrockenläufer.- 5.5.4 Klauenpumpen (Drehzahnpumpen).- 5.6 Literatur.- 6 Treibmittelpumpen.- 6.1 Einleitung, Übersicht.- 6.2 Flüssigkeitsstrahlpumpen.- 6.3 Dampf- und Gasstrahl-Vakuumpumpen.- 6.4 Diffusionspumpen.- 6.4.1 Arbeitsweise.- 6.4.2 Treibmittel.- 6.4.3 Dampfsperren (Baffles) und Fallen.- 6.4.4 Fraktionieren, Entgasen.- 6.4.5 Kohlenwasserstofffreies Vakuum.- 6.4.6 Saugvermögen, Vorvakuumbeständigkeit, Hybridpumpen.- 6.4.7 Berechnung der Funktionsgrößen von Diffusions- und Dampfstrahlpumpen anhand eines einfachen Pumpenmodells.- 6.4.8 Quantitative Betrachtungen an einer Quecksilber-Diffusionspumpe.- 6.5 Diffusionspumpen — Dampfstrahlpumpen.- 6.6 Literatur.- 7 Molekularpumpen.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Molekularpumpen.- 7.3 Turbomolekularpumpen.- 7.3.1 Entwicklung.- 7.3.2 Aufbau.- 7.3.3 Pumpmechanismus.- 7.3.4 Konstruktive Varianten. Compoundpumpen.- 7.3.4.1 Anwendungsbedingte Anforderungen an die Konstruktion.- 7.3.4.2 Lagervarianten für einflutige Pumpen.- 7.3.4.3 Compoundpumpen (auch Hybridpumpen genannt).- 7.4 Theorie der einstufigen Pumpe.- 7.5 Leistungsdaten von Turbomolekularpumpen.- 7.5.1 Saugvermögen.- 7.5.2 Kompressionsverhältnis.- 7.5.3 Auspumpverhalten.- 7.5.4 Restgaszusammensetzung und Enddruck.- 7.6 Betriebshinweise.- 7.6.1 Wahl der Vorpumpe.- 7.6.2 Allgemeine Hinweise.- 7.6.3 Inbetriebnahme.- 7.6.4 Belüften.- 7.6.5 Ausheizen.- 7.6.6 Betrieb in Magnetfeldern.- 7.6.7 Wartung.- 7.7 Anwendungen.- 7.8 Literatur.- 8 Sorptionspumpen.- 8.1 Adsorptionspumpen.- 8.1.1 Wirkungsweise.- 8.1.2 Aufbau.- 8.1.3 Endvakuum und Saugvermögen.- 8.1.3.1 Endvakuum mit einer Adsorptionspumpe.- 8.1.3.2 Endvakuum mit zwei oder mehr Adsorptionspumpen.- 8.1.3.3 Verbesserung des Endvakuums durch Vorevakuieren oder Füllen mit einem Fremdgas.- 8.1.3.4 Endvakuum bei Berücksichtigung der Wanddesorption.- 8.1.3.5 Saugvermögen.- 8.1.4 Betriebs- und Arbeitshinweise.- 8.2 Gasaufzehrung durch Getter.- 8.2.1 Wirkungsweise.- 8.2.2 Getterarten.- 8.2.2.1 Volumengetter (NEG).- 8.2.2.2 Verdampfungsgetter.- 8.2.3 Saugvermögen (Gettergeschwindigkeit).- 8.2.4 Getterkapazität.- 8.2.5 Getterpumpen.- 8.2.5.1 Volumengetterpumpen.- 8.2.5.2 Verdampfergetterpumpen.- 8.2.6 Ionengetterpumpen.- 8.2.6.1 Wirkungsweise.- 8.2.6.2 Die Orbitronpumpe.- 8.3 lonenzerstäuberpumpen.- 8.3.1 Wirkungsweise.- 8.3.2 Technischer Aufbau.- 8.3.3 Saugvermögen.- 8.3.4 Die Triodenpumpe.- 8.3.5 Restgasspektrum.- 8.3.6 Standardeinrichtung zur Messung des Saugvermögens.- 8.3.7 Arbeitstechnik.- 8.4 Literatur.- 9 Kondensatoren.- 9.1 Kondensatoren als Vakuumpumpen.- 9.1.1 Grundlagen.- 9.1.2 Leistung von Kondensatoren.- 9.1.3 Stromstärken und Partialdrücke.- 9.1.4 Kühlmittel.- 9.2 Bauarten von Kondensatoren.- 9.2.1 Oberflächenkondensatoren für Flüssigkondensation.- 9.2.2 Mischkondensatoren.- 9.2.3 Kondensatausschleusung.- 9.2.4 Oberflächenkondensatoren zur Festkondensation.- 9.3 Kondensatoren in Kombination mit Vakuumpumpen.- 9.4 Berechnung von Kondensator-Pumpen-Kombinationen.- 9.4.1 Rechengang.- 9.4.2 Berechnungsbeispiele.- 9.5 Literatur.- 10 Kryotechnik und Kryopumpen.- 10.1 Einleitung.- 10.2 Kühlverfahren.- 10.2.1 Begriffe und Hauptsätze der Thermodynamik.- 10.2.2 Spezielle Kühlprozesse.- 10.2.2.1 Joule-Thomson-Entspannung; Linde-Verfahren.- 10.2.2.2 Expansionsmaschinen.- 10.2.2.3 Claude-Verfahren.- 10.2.2.4 Stirling-Verfahren.- 10.2.2.5 Gifford-McMahon-Verfahren.- 10.2.3 Allgemeine Kriterien für Kälteanlagen.- 10.3 Stoffeigenschaften bei tiefen Temperaturen.- 10.3.1 Kältemittel.- 10.3.2 Werkstoffe.- 10.4 Temperaturmessung.- 10.4.1 Temperaturskalen.- 10.4.2 Dampfdruckthermometer.- 10.4.3 Widerstandsthermometer.- 10.4.4 Halbleiter-Dioden.- 10.4.5 Kapazitives Thermometer.- 10.4.6 Thermoelemente.- 10.4.7 Kontaktieren von Temperaturmeßfühlern.- 10.4.8 Kalibrieren von Sekundärthermometern.- 10.5 Kryostatentechnik.- 10.5.1 Kryostate.- 10.5.2 Vakuumisolierte Leitungen.- 10.5.3 Nachfüllvorrichtungen.- 10.5.4 Kältemittelverluste.- 10.6 Kryopumpen.- 10.6.1 Die Bindung von Gasen an Kaltflächen.- 10.6.1.1 Gaskondensation.- 10.6.1.2 Kryotrapping und Kryosorption.- 10.6.2 Kenngrößen einer Kryopumpe.- 10.6.2.1 Startdruck pSt.- 10.6.2.2 Enddruck pend.- 10.6.2.3 Saugvermögen S.- 10.6.2.4 Standzeit tB.- 10.6.2.5 Kapazität (maximale Gasaufnahme) C.- 10.6.2.6 Wärmeübertragung auf die Kaltfläche.- 10.6.2.7 Wärmeleitfähigkeit der Kondensate.- 10.6.2.8 Wachstumsgeschwindigkeit der Kondensatschicht.- 10.6.2.9 „cross over“-Wert.- 10.6.2.10 Maximal zulässiger pV-Durchfluß.- 10.6.3 Konstruktionsprinzipien.- 10.6.3.1 Bad-Kryopumpen.- 10.6.3.2 Verdampfer-Kryopumpen.- 10.6.3.3 Kryopumpen mit Kältemaschine (Refrigerator-Kryopumpen).- 10.6.4 Anwendungsbeispiele.- 10.6.4.1 Kryopumpen in der Kernfusionstechnik.- 10.6.4.2 Kryopumpen in der Raumfahrttechnik.- 10.6.4.3 Kryopumpen in Teilchenbeschleunigern.- 10.6.4.4 Kryopumpen in industriellen Anlagen.- 10.6.4.5 Kryopumpen für UHV-Anlagen.- 10.6.5 Entwicklungstendenzen für die Kryopumpe.- 10.7 Literatur.- 11 Vakuummeßgeräte und Lecksuchgeräte.- 11.0 Vorbemerkung.- 11.1 Druck- und Teilchenanzahldichte; Übersicht.- 11.2 Mechanische Vakuummeter.- 11.2.1 Prinzip und Einteilung.- 11.2.2 Röhrenfedervakuummeter.- 11.2.3 Kapselfedervakuummeter.- 11.2.4 Membranvakuummeter.- 11.2.5 Kapazitive Druckmessung; Kapazitätsvakuummeter.- 11.2.5.1 Der Druckaufnehmer.- 11.2.5.2 Betriebshinweise.- 11.2.5.3 Das Kapazitätsvakuummeter als sekundäres Drucknormal.- 11.2.6 Reibungsvakuummeter mit rotierender Kugel.- 11.2.6.1 Meßanordnung und Meßprinzip.- 11.2.6.2 Bremsung durch Gasreibung.- 11.2.6.3 Durchführung der Messung.- 11.2.6.4 Grenzen des Meßbereichs.- 11.2.6.5 Fehlerquellen. Unsicherheit des Meßergebnisses.- 11.2.7 Druckschalter und Druckregler.- 11.3 Flüssigkeitsmanometer.- 11.3.1 Offenes Flüssigkeitsmanometer.- 11.3.2 U-Rohr-Manometer (geschlossenes Flüssigkeitsmanometer).- 11.3.3 Kompressions-Vakuummeter nach McLeod.- 11.3.3.1 Betriebshinweise und Störeffekte.- 11.4 Wärmeleitungsvakuummeter.- 11.4.1 Prinzip.- 11.4.2 Betriebsweise.- 11.4.3 Wärmeleitungsvakuummeter mit konstanter Drahttemperatur.- 11.4.4 Wärmeleitungsvakuummeter mit konstanter Heizung (Pirani).- 11.4.5 Hinweise zur Verwendung von Wärmeleitungsvakuummetern.- 11.5 Ionisationsvakuummeter.- 11.5.1 Prinzip und Einteilung.- 11.5.2 Glühkathoden-Ionisationsvakuummeter.- 11.5.2.1 Konzentrische Triode.- 11.5.2.2 Feinvakuum-Ionisationsvakuummeter.- 11.5.2.3 Bayard-Alpert-Vakuummeter.- 11.5.2.4 Extraktor-Ionisationsvakuummeter.- 11.5.2.5 Andere Glühkathoden-Ionisationsvakuummeter.- 11.5.3 Kaltkathoden-Ionisationsvakuummeter.- 11.5.3.1 Penning-Vakuummeter.- 11.5.3.2 Andere Kaltkathodenvakuummeter.- 11.5.4 Allgemeine Hinweise.- 11.6 Partialdruckmeßgeräte.- 11.6.1 Allgemeines.- 11.6.2 Magnetisches Sektorfeld-Massenspektrometer.- 11.6.3 Omegatron.- 11.6.4 Quadrupol-Massenspektrometer.- 11.7 Lecksuchgeräte.- 11.7.1 Allgemeines.- 11.7.2 He-Massenspektrometer-Lecksuchgeräte.- 11.7.2.1 He-Massenspektrometer.- 11.7.2.2 Gasführungssysteme.- 11.7.2.3 Testgasstrom, Einstellzeit, maximaler Luftstrom (Hauptstromprinzip).- 11.7.3 Technische Ausführungen von Massenspektrometer-Heliumlecksuchgeräten.- 11.8 Kalibrieren von Vakuummetern.- 11.8.1 Grundlagen.- 11.8.2 Kalibrieren durch Vergleichsmessung.- 11.8.3 Bestimmung des Druckes durch statische Expansion.- 11.8.4 Dynamische Kalibrieranordnungen.- 11.8.5 Erzeugung von Kalibrierdrücken im Bereich 10?12 mbar bis 10?8 mbar mittels Molekularstrahlmethode.- 11.8.6 Druckskalen.- 11.9 Literatur.- 12 Lecksuchtechnik.- 12.1 Überblick.- 12.1.1 Größe eines Lecks. Leckrate.- 12.1.2 Leckarten.- 12.1.2.1 Porenlecke.- 12.1.2.2 Lecke in lösbaren und nichtlösbaren Verbindungen.- 12.1.2.3 Virtuelle oder scheinbare Lecke.- 12.1.3 Lecksuchverfahren.- 12.2 Überdruckverfahren.- 12.2.1 Überdrucklecksuche durch Druckabfallmessung.- 12.2.2 Überdrucklecksuche durch Blasentest.- 12.2.3 Überdrucklecksuche durch Seifenblasentest.- 12.2.4 Überdrucklecksuche durch Abdrücken mit Flüssigkeiten.- 12.2.5 Überdrucklecksuche mit chemischen Verfahren.- 12.2.6 Überdrucklecksuche mit Helium (Schnüffelprinzip).- 12.2.7 Kritische Wertung der Lecksuchmethoden mit Überdruck.- 12.3 Lecksuchverfahren bei Vakuum.- 12.3.1 Druckanstiegsmessung.- 12.3.2 Seifenblasentest.- 12.3.3 Unterdrucklecksuche mit Hochfrequenzvakuumprüfer.- 12.3.4 Unterdrucklecksuche mit dem Heliumlecksucher (Leckdetektor).- 12.4 Testlecke für Lecksuchgeräte.- 12.4.1 Testlecke ohne Gasvorrat (Kapillarleck).- 12.4.2 Testlecke mit Heliumvorrat (Diffusionsleck).- 12.4.3 Kalibrieren von He-Testlecken.- 12.5 Allgemeine Hinweise für die Lecksuche.- 12.6 Lecksuchtechnik in der Serienfertigung.- 12.6.1 Industrielle Dichtheitsprüfung.- 12.6.2 Anforderungen an eine Dichtheitsprüfanlage.- 12.6.3 Aufbau einer Helium-Dichtheitsprüfanlage.- 12.6.4 Vollautomatische (integrale) Lecksuche.- 12.6.5 (Halbautomatische) lokalisierende Lecksuche.- 12.6.6 Dichtheitsprüfung kleiner Massengüter.- 12.6.7 Anwendungsbereiche.- 12.7 Literatur.- 13 Werkstoffe.- 13.1 Allgemeine Gesichtspunkte und Einteilung.- 13.1.1 Anforderungen und Auswahl.- 13.1.2 Einteilung der Werkstoffe (nach ihrer Verwendung).- 13.2 Die Werkstoffe im einzelnen.- 13.2.1 Metalle.- 13.2.1.1 Aufbau und Herstellung.- 13.2.1.2 Die wichtigsten Metalle.- Normalstahl, Edelstahl, Stahl-Sonderlegierungen, Titan, Aluminium, Kupfer, Quecksilber, Silber und Gold, Indium.- 13.2.2 Technische Gläser.- 13.2.2.1 Allgemeines.- 13.2.2.2 Eigenschaften der wichtigsten Gläser.- Weichgläser, Hartgläser, Quarzglas, Sinterglas, Auskristallisierte Gläser.- 13.2.2.3 Verwendung von Glas in der Vakuumechnik.- 13.2.3 Keramische Werkstoffe.- 13.2.3.1 Allgemeines.- 13.2.3.2 Eigenschaften der wichtigsten keramischen Werkstoffe.- Silikat-Keramiken, Reinoxid-Keramiken, Glaskeramik, Saphir.- 13.2.3.3 Verwendung von Keramik in der Vakuumtechnik.- 13.2.3.4 Zeolith.- 13.2.4 Kunststoffe.- 13.2.4.1 Allgemeines.- 13.2.4.2 Eigenschaften der wichtigsten Kunststoffe.- Elastomere, Thermoplaste, Duroplaste.- 13.2.5 Fette.- 13.2.6 Öle.- 13.2.7 Gase.- 13.2.8 Kühlmittel.- 13.3 Gasdurchlässigkeit.- 13.3.1 Gasdurchlässigkeit von Metallen.- 13.3.2 Gasdurchlässigkeit von Gläsern und Keramiken.- 13.3.3 Gasdurchlässigkeit von Kunststoffen.- 13.4 Gasabgabe.- 13.4.1 Sättigungsdampfdruck.- 13.4.2 Desorption von der Oberfläche.- 13.4.3 Diffusion aus dem Inneren.- 13.4.4 Diffusion aus dem Inneren und Permeation.- 13.4.5 Richtwerte für die Gesamtgasabgaberate.- 13.4.6 Gesetzmäßigkeiten für die Gasabgabe von Werkstoffen im Vakuum.- 13.5 Literatur.- 14 Bauelemente der Vakuumtechnik und ihre Verbindungen.- 14.1 Nichtlösbare Verbindungen.- 14.1.1 Schweißverbindungen.- 14.1.2 Lötverbindungen.- 14.1.3 Verschmelzungen.- 14.1.4 Verbindungen mit Metalliserung.- 14.1.5 Verbindungen durch Kleben.- 14.2 Lösbare Verbindungen.- 14.2.1 Dichtungsmittel.- 14.2.2 Kraftbedarf.- 14.2.3 Schliffe.- 14.2.4 Flanschverbindungen.- 14.2.4.1 Kleinflanschverbindungen.- 14.2.4.2 Schraubflanschverbindungen.- 14.2.4.3 Steckverbindungen.- 14.3 (Vakuum-)Behälter.- 14.3.1 Bemessung der Wanddicke.- 14.3.2 Doppelwandige Behälter.- 14.4 Durchführungen.- 14.4.1 Mechanische Durchführungen.- 14.4.2 Stromdurchführungen.- 14.4.3 Durchführungen für Flüssigkeiten und Gase.- 14.4.4 Einblickfenster (Schaugläser).- 14.4.5 Schmieren im Vakuum.- 14.5 Flexible Verbindungsstücke.- 14.6 Absperrorgane (Ventile).- 14.6.1 Aufbau, Typen, Benennung.- 14.6.2 Betätigungsarten.- 14.6.3 Abdichtungen.- 14.6.4 Eckventile.- 14.6.5 Durchgangsventile.- 14.6.6 Gaseinlaßventile.- 14.6.7 Sonderbauarten.- UF6 Ventile, Schnellschlußventile.- 14.7 Reinigen vakuumtechnischer Werkstoffe und Bauelemente.- 14.7.1 Reinigen von Metallen.- 14.7.2 Reinigen von technischen Gläsern.- 14.7.3 Reinigen von Keramik.- 14.7.4 Reinigen gummielastischer Werkstoffe.- 14.7.5 Reinigen von Gasen.- 14.7.6 Entgasen durch Ausheizen.- 14.7.7 Reinigen mittels Glimmentladung und chemisch aktivem Gas.- 14.8 Literatur.- 15 Arbeitstechnik in den einzelnen Druckbereichen.- 15.1 Allgemeine Hinweise.- 15.1.1 Enddruck pend bzw. Betriebsenddruck pB, end einer Vakuumpumpe.- 15.1.2 Enddruck einer Vakuumapparatur oder -anlage pend, A.- 15.1.3 Arbeitsdruck parb.- 15.1.4 Arbeitsdruck, bedingt durch den ProzeBgasstrom.- 15.1.5 Arbeitsdruck, bedingt durch verdampfende Substanzen.- 15.1.6 Arbeitsdruck, bedingt durch Entgasung (Desorption und Ausgasung).- 15.1.7 Arbeitsdruck, bedingt durch den Permeationsgasstrom.- 15.1.8 Arbeitsdruck, bedingt durch den Leckgasstrom.- 15.1.9 Die trockene, saubere und dichte Vakuumapparatur.- 15.2 Arbeitstechnik im Grobvakuum (1013 ... 1 mbar).- 15.2.1 Überblick.- 15.2.2 Aufbau einer Grobvakuumanlage oder -apparatur.- 15.2.3 Pumpen. Art und Saugvermögen.- 15.2.4 Pumpstände für Grobvakuum.- 15.2.5 Druckmessung im Grobvakuum.- 15.2.6 Auspumpzeit im Grobvakuum.- 15.2.7 Belüften.- 15.3 Arbeitstechnik im Feinvakuum (1 ... 10?3 mbar).- 15.3.1 Überblick.- 15.3.2 Aufbau einer Feinvakuumapparatur.- 15.3.3 Pumpen. Art und Saugvermögen.- 15.3.4 Druckmessung.- 15.3.5 Auspumpzeit und Enddruck.- 15.3.6 Belüften.- 15.3.7 Feinvakuumpumpstände.- 15.4 Arbeitstechnik im Hochvakuum (10?3 ... 10?7 mbar).- 15.4.1 Aufbau einer Hochvakuumapparatur oder -anlage.- 15.4.2 Pumpen. Art und Saugvermögen.- 15.4.3 Druckmessung im Hochvakuum.- 15.4.3.1 Hinweise zur Verwendung von Vakuummeßröhren.- 15.4.3.2 Wärmeleitungsvakuummeter-Meßröhren.- 15.4.3.3 Heißkathoden-Ionisationsvakuummeter-Meßröhren.- 15.4.4 Hochvakuumpumpstände.- 15.4.4.1 Hochvakuumpumpstand mit Diffusionspumpe.- 15.4.4.1.1 Vorvakuumbeständigkeit und Wahl der Vorpumpe.- 15.4.4.1.2 Ventilloser Betrieb.- 15.4.4.1.3 Pumpstand mit Umwegleitung.- 15.4.4.1.4 Vorvakuumbehälter und Haltepumpe.- 15.4.4.2 Hochvakuumpumpstand mit Turbomolekularpumpe.- 15.4.4.3 Der vollautomatische Hochvakuumpumpstand.- 15.4.5 Auspumpzeit und Belüften.- 15.5 Arbeitstechnik im Ultrahochvakuum (p < 10?7 mbar).- 15.5.1 Überblick.- 15.5.2 Aufbau der UHV-Apparatur.- 15.5.3 Pumpen. Art und Saugvermögen.- 15.5.3.1 Adsorptionspumpen.- 15.5.3.2 Ionenzerstäuberpumpen.- 15.5.3.3 Titanverdampferpumpen.- 15.5.3.4 Turbomolekularpumpen.- 15.5.3.5 Kryopumpen.- 15.5.3.6 Volumengetter (NEG-)Pumpen.- 15.5.4 Druckmessung.- 15.5.5 Auspumpzeit, Enddruck und Evakuierungstechnik.- 15.5.6 Belüften.- 15.5.7 Ultrahochvakuum-(UHV-)Systeme.- 15.5.7.1 Ultrahochvakuum-(UHV-)Bauelemente.- 15.5.7.2 Ultrahochvakuum-(UHV-)Pumpstände.- 15.5.7.3 Ultrahochvakuum-(UHV-)Großanlagen.- 15.6 Literatur.- 16 Anhang.- 16.A Tabellen.- 16.B Diagramme.- 16.C Erläuterung einiger häufig verwendeter Abkürzungen.- 16.D Größen und Einheiten.- 16.E Formelzeichen (Symbole) häufiger verwendeter physikalischer Größen und deren SI-Einheiten.- Sachwortverzeichnis.
