Theorie und Praxis der Vakuumtechnik

Prof. Dr. Hermann Adam lehrt Politikwissenschaft am Otto-Suhr-Institut der Freien Universität Berlin und am Sozialwissenschaftlichen Institut der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

1m Vorwort zur ersten Auflage kennzeichnete Max Wutz Zweck und Ziel seines Buches mit folgenden Worten: "Das vorliegende Buch will das Vakuumgebiet, soweit es sich urn das Erzeugen, Mes sen und Aufrechterhalten emiedrigter Driicke sowie urn die dazu benotigte Arbeits technik handelt, moglichst geschlossen darstellen. Es wendet sich an alle, die Experi mente, Prozesse oder sonstige Arbeiten unter Vakuum ausftihren. Die Darstellung beriicksichtigt in gleicher Weise die theoretischen Grundlagen wie auch die Anforde rungen der Praxis. Diesem Zweck dient auch die groBe Anzahl von erlautemden nume rischen Beispielen. " DaB er damit einem Bedtirfnis nachgekommen war und das damals gesteckte Ziel erreicht hatte, zeigt sein Erfolg. Das Buch war zum deutschen Standardwerk des "Vakuums" gewor den. Es war demgemaB bald vergriffen und fehlte mehr als ein Jahrzehnt auf dem Bticher markt. Seit dem Erscheinen der ersten Auflage des Buches waren sowohl auf dem Gebiet der physi kalischen Grundlagen als auch auf dem der anwendungsbezogenen Technik bedeutende Weiterentwicklungen und Standardisierungen zu verzeichnen; sie muBten in einer Neuauf lage gebiihrend beriicksichtigt werden. So sind die Turbomolekularpumpe und die Kryo pumpe mit zu den wichtigsten Vakuumerzeugem geworden; die Partialdruckmessung hat groBe Fortschritte gemacht; die standardisierten Kalibrierverfahren haben die MeBunsicher heit der Druckmessung entscheidend verringert; die automatisierbare l. ecksuchtechnik mit Hilfe kommerzieller Heliurnlecksuchgerate hat ein weites Anwendungsfeld gefunden. Bei dieser Sachlage schien es angebracht, flir eine Neubearbeitung die umfassenden Kenntnisse von Spezialisten auf ihren Teilgebieten heranzuziehen und ihre tiberarbeiteten Beitrage in einer zweiten Auflage zu einem einheitlichen Ganzen zusammenzufligen.

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.- 2.4 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 Pratische Hinweise zu Adsorption und Desorption.- 3.4 Absorption, Okklusion.- 3.5 Ausgasung.- 3.6 Literatur.- 4 Strömungsvorgänge.- 4.1 Übersicht. 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 Literatur.- 5 Verdrängerpumpen.- 5.1 Übersicht.- 5.2 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.- 5.3 Ölgedichtete Rotations-Vakuumpumpen.- 5.4 Wälzkolbenpumpen (Rootspumpen).- 5.5 Literatur.- 6 Treibmittelpumpen.- 6.1 Einleitung, Übersicht.- 6.2 Flüssigkeitsstrahlpumpen.- 6.3 Dampf- und Gasstrahl-Vakuumpumpen.- 6.4 Diffusionspumpen.- 6.5 Diffusionspujnpen - Dampfstrahlpumpen.- 6.6 Literatur.- 7 Molekularpumpen.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Molekularpumpen.- 7.3 Turbomolekularpumpen.- 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 Gasaufzehrungdurch Getter.- 8.3 Ionenzerstäuberpumpen.- 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.- 11.1 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 Literatur.- 15 Arbeitstechnik in den einzelnen Druckbereichen.- 15.1 Allgemeine Hinweise.- 15.2 Arbeitstechnik im Grobvakuum (1013 l mbar).- 15.3 Arbeitstechnik im Feinvakuum (1 10?3mbar).- 15.4 Arbeitstechnik im Hochvakuum (10?3 10?7mbar).- 15.5 Arbeitstechnik im Ultrahochvakuum (p < 10?7mbar).- 15.6 Literatur.- 16 Anhang.- 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.