Theorie Und Praxis Der Vakuumtechnik

ISBN-13: 9783528348847 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 696 str.

Max Wutz; Hermann Adam; Wilhelm Walcher

Opis

Im Vorwort zur ersten Auflage 1965 kennzeichnete Max Wutz Zweck und Ziel seines Buches mit folgenden Worten: "Das vorliegende Buch will das Vakuumgebiet, soweit es sich um das Erzeugen, Messen und Aufrechterhalten erniedrigter Drucke sowie um die dazu benotigte Arbeitstechnik handelt, moglichst geschlossen darstellen. Es wendet sich an alle, die Experimente, Prozes se oder sonstige Arbeiten unter Vakuum ausfuhren. Die Darstellung berucksichtigt in gleicher Weise die theoretischen Grundlagen wie auch die Anforderungen der Praxis. Diesem Zweck dient auch die grosse Anzahl von erlauternden numerischen Beispielen. " Diese Zielsetzung galt auch fur die weiteren vier Auflagen -die zweite, vollig neu bearbeitete, die jeweils erganzte und auf den neuesten Stand gebrachte dritte und vierte, und die nunmehr vorliegende funfte Auflage. Wiederum fanden die bedeutenden Weiterentwicklungen sowohl auf den Grundlagengebieten als auch bei den anwendungsbezogenen Techniken Berucksichti gung: die Methoden zur Messung der Stromungsleitwerte von Bauelementen (Kap. 4); die trocken laufenden Vakuumpumpen fur den ganzen Grobvakuumbereich (Klauenpumpen) (Kap. 5); die Compound-(Hybrid-)Turbomolekularpumpe (Kap. 7); die Volumengetter (NEG) und die VolumengeUerpumpe (Kap. 8); weitere industrielle Anwendungen der (Refrigera tor)-Kryopumpe (Kap. 10); Kapazitive Druckmessung und Gegenstrom-Lecksuch-Prinzip mit modifizierter Turbomolekularpumpe (Kap. 11); Reinigen von vakuumtechnischen Werkstoffen und Bauelementen sowie von Vakuumbehaltern (Kap. 14); Automatisierung von Hochvakuum pumpstanden, UHV-Grossanlagen (Kap. 15). Eine dem derzeitigen Stand entsprechende Liste vakuumtechnisch wichtiger nationaler und internationaler Normen wurde hinzugefug

Spis treści

1 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 $${\hat p_0}/$$.- 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.

O autorze

Prof. em. Dr. Wilhelm Walcher ist tätig an der Universität in Marburg am Institut für experimentelle Physik. Prof. Dr. Hermann Adam lehrt Politikwissenschaft am Otto-Suhr-Institut der Freien Universität Berlin und am Sozialwissenschaftlichen Institut der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.