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Vaku|umtechnik

 

[v-], Geräte und Verfahren zur Erzeugung, Aufrechterhaltung und Messung eines Vakuums sowie die Anwendung des Vakuums für technische Zwecke. Entsprechend den verschiedenen Druckbereichen beim Vakuum gliedert man auch die Vakuumtechnik in verschiedene Bereiche: in die Vakuumtechnik im Grob- und im Feinvakuumgebiet, die Hochvakuumtechnik und die Ultrahochvakuumtechnik (UHV-Technik). Von besonderer Bedeutung sind die Hoch- und die Ultrahochvakuumtechnik, bei denen hohe Anforderungen an die Dichtigkeit und Entgasbarkeit der für die Vakuumapparaturen verwendeten Werkstoffe gestellt werden. Die Werkstoffe müssen eine geringe Gasdurchlässigkeit, eine bei Betriebstemperatur geringe Gasabgabe, eine ausreichende Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit aufweisen. Verwendet werden Metalle (z. B. Nickel, Kupfer, Kupferlegierungen, nicht rostender Stahl, Aluminium), bei denen durch hochglanzpolierte Flächen das Haften der Gasmoleküle verringert wird, Gläser (Weich-, Hart-, Quarzglas), Keramik (Silikat-, Reinoxidkeramik) und verschiedene Kunststoffe.

 

Beim Aufbau einer Vakuumapparatur sind zum Anschluss der für die Erzeugung und Messung des Vakuums benötigten Vakuumpumpen beziehungsweise Vakuummeter an den Rezipienten Verbindungen und Absperrorgane (Vakuumbauteile) notwendig. Zum Herstellen vakuumdichter, lösbarer Verbindungen werden in der Vakuumtechnik Flanschverbindungen aus gummielastischen Kunststoffen (z. B. Fluorelastomer, Neopren) verwendet. Müssen die Verbindungen thermisch belastbar sein, werden Metalldichtungen (Aluminium, Kupfer, Gold) eingesetzt. Zum Absperren von Vakuumbehältern oder Leitungen, zum Einlassen von Luft oder anderen Gasen in Vakuumapparaturen oder zum Aufbau von Vakuumschleusen verwendet man gummigedichtete oder bei extrem hohen Dichtheitsanforderungen manuell, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigte Vakuumventile mit Faltenbälgen aus Edelstahl. Zur Übertragung von Drehbewegungen oder zur Versorgung des im Rezipienten ablaufenden Prozesses mit elektrischer Energie gibt es spezielle Dreh- beziehungsweise Stromdurchführungen. Zusätzliches Dichtungsmittel sind Vakuumöle, -fette und -wachse. Um die in der Vakuumtechnik angestrebten Vakuumgüten zu erzielen, ist häufig die Auffindung und Beseitigung kleinster Undichtheiten (Lecks mit einem Porendurchmesser unter 1 μm) notwendig. Die einfachste Methode zur Lecksuche besteht darin, dass man die einzelnen Teile des Vakuumsystems durch Ventile absperrt und die Druckänderung in den Teilen mittels Vakuummetern verfolgt. Bei dem undichten Teil ist ein schneller Druckanstieg zu beobachten. Weiterentwickelte Methoden arbeiten mit Lecksuchgeräten oder Ionisationsvakuummetern.

 

Die Vakuumtechnik spielt in vielen Bereichen der Technik und der Naturwissenschaften eine bedeutende Rolle. Ein wichtiger Zweig ist die Vakuummetallurgie, in der Chemie sind Vakuumverfahren wie Vakuumtrocknung, Vakuumdestillation, -sublimation, -kristallisation und -kühlung von Bedeutung. In der pharmazeutischen und Nahrungsmittelindustrie werden Vakuumtrocknungs- und Vakuumverpackungsanlagen angewendet. In der Fertigungstechnik wird mit Vakuum gearbeitet, z. B. beim Elektronenstrahlschweißen und Tiefziehen. Bei bestimmten Produktionsprozessen, z. B. in der automatisierten Fließfertigung, wird die Vakuumtechnik (Saugtechnik) zum Transport der Teile genutzt. In der Kryo- und Raumfahrttechnik dienen Vakuumanlagen zur Erzeugung von Isoliervakua bei der Herstellung und Aufbewahrung tiefsiedender verflüssigter Gase beziehungsweise zum Aufbau von Weltraumsimulationskammern und Überschallwindkanälen. Die Hochvakuumtechnik ist v. a. bei der Herstellung von elektrischen und elektronischen Geräten wie Glühlampen, Gasentladungslampen, Elektronen-, Röntgen- und Fernsehbildröhren sowie von Halbleiterbauelementen von großer Bedeutung. Vakuumaufdampfanlagen dienen zur Herstellung von Spiegeln für Projektoren, Reflektoren und Scheinwerfer sowie zur Vergütung optischer Systeme. Zum Betrieb physikalischer Experimentier- und Messgeräte beziehungsweise -anlagen wie Teilchenbeschleuniger, Massenseparatoren, Massenspektrometer, Elektronenmikroskope u. a. werden Hochvakuum- oder Ultrahochvakuumanlagen benötigt. Die Höchstvakuumtechnik wird u. a. bei der Untersuchung der Eigenschaften sehr reiner Oberflächen und dünner Schichten angewendet.

 

Literatur:

 

V., hg. v. W. Pupp u. H. K. Hartmann (1991);

 

V. in der industriellen Praxis, Beitrr. v. J.-H. Kerspe u. a. (²1993).