Vakuumtechnik

Messgeräte zur Bestimmung von Vakua heißen Vakuummeter oder Manometer; sie zeigen den absoluten Druck an. Das Quecksilbermanometer misst Drücke vom Atmosphärendruck hinunter bis zu einem Millibar. Eine spezielle Variante davon, das McLeod-Vakuummeter, hat einen weiteren Messbereich bis hinunter zu 10^-9 Bar. Für den Messbereich des Quecksilbermanometers sind alternativ zwei mechanische Manometer verfügbar, von denen eines mit dem Bourdon-Rohr, das andere mit einer Druckdose arbeitet. Mittlere Vakua werden mit der Pirani-Messröhre in Verbindung mit einem Thermoelement gemessen. Das Pirani-Vakuummeter macht sich die Tatsache zunutze, dass die Wärmeleitfähigkeit eines Gases der Anzahl der vorhandenen Gasmoleküle – also dem absoluten Druck – proportional ist. Es umfasst den Messbereich von einem Millibar bis 10^-6 Bar. Der Messbereich des Ionisationsvakuummeters reicht von Atmosphärendruck bis zu 10^-6 Bar. Hochvakuum wird über einen elektrischen Entladungsstrom des ionisierten Gases gemessen, das man erhält, wenn man die Gasmoleküle mit Elektronen beschießt. Die beiden Messgeräte, die sich diese Grundlage zunutze machen, sind das Heißkathoden- und das Kaltkathoden-Entladungsvakuummeter. Das Erstere deckt einen Messbereich von 10^-4 bis 10^-14 Bar, Zweiteres den Bereich von 10^-5 bis 10^-10 Bar ab. Wenn das Vakuum in den Bereich des Ultrahochvakuums kommt, wird die Messung des Druckes zunehmend komplizierter. Drücke von 10^-15 Bar und weniger werden mit speziell für diese Zwecke geeigneten Massenspektrometern gemessen. Alle Vakuummeter, die sich für ihre Messungen auf Wärmeleitung oder Gasionenentladung stützen, sprechen auf verschiedene Gase unterschiedlich an; folglich werden sie gewöhnlicherweise gegen trockene Luft kalibriert, wobei ein McLeod-Vakuummeter als Referenznormal dient.

Pumpen, Ventile, Arbeitsschritte und Druckschutzschleusen werden mittels elektrischer Baugruppen gesteuert, die in einer Steuereinheit in der Nähe der Vakuumapparatur untergebracht sind. Die Steuerung kann von Hand oder durch einen Computer erfolgen. Dampfsperren und Kühlfallen werden vielfach in den vakuumseitigen Rohrleitungen eingesetzt, um unerwünschte Rückströmungen einzelner Gasmoleküle von den Pumpen in die Arbeitskammer zu verhindern. Es gibt zwar Systeme, die bei Umgebungstemperatur arbeiten, die meisten aber werden auf die Temperaturen von Trockeneis oder Flüssigstickstoff heruntergekühlt, so dass sich die Gasmoleküle an den Oberflächen niederschlagen. Andere Bestandteile von Vakuumsystemen sind Ventile, Rohrleitungen und -verbindungen, die leckfrei, also völlig gasdicht beschaffen sein müssen.

Siehe auch Luftkompressor