Theorie und Praxis der Vakuumtechnik

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.

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 Drücke sowie um die dazu benötigte Arbeitstechnik handelt, möglichst geschlossen darstellen. Es wendet sich an alle, die Experimente, Prozes se oder sonstige Arbeiten unter Vakuum ausführen. Die Darstellung berücksichtigt in gleicher Weise die theoretischen Grundlagen wie auch die Anforderungen der Praxis. Diesem Zweck dient auch die große Anzahl von erläuternden numerischen Beispielen. " Diese Zielsetzung galt auch für die weiteren vier Auflagen -die zweite, völlig neu bearbeitete, die jeweils ergänzte und auf den neuesten Stand gebrachte dritte und vierte, und die nunmehr vorliegende fünfte Auflage. Wiederum fanden die bedeutenden Weiterentwicklungen sowohl auf den Grundlagengebieten als auch bei den anwendungsbezogenen Techniken Berücksichti gung: die Methoden zur Messung der Strömungsleitwerte von Bauelementen (Kap. 4); die trocken laufenden Vakuumpumpen für 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 Vakuumbehältern (Kap. 14); Automatisierung von Hochvakuum pumpständen, UHV-Großanlagen (Kap. 15). Eine dem derzeitigen Stand entsprechende Liste vakuumtechnisch wichtiger nationaler und internationaler Normen wurde hinzugefügt.

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 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.