Vakuumtechnik

Die Druckbereiche, Einheiten und Referenzdrücke, in denen jeder Messwert und jede Spezifikation verfasst ist.

• Atmoauch atm, air
  Werkstattjargon-Abkürzung für Atmosphärendruck, verwendet für eine Kammer, die belüftet und zur Luft hin offen ist. Werkstattjargon
• Base pressureauch base
  Der niedrigste Druck, den eine bestimmte Kammer nach einer festgelegten Pumpzeit ohne Prozessgasfluss erreicht.
• High vacuumauch HV, hi-vac
  Der Bereich von etwa 10⁻³ bis 10⁻⁷ mbar, in dem Moleküle meist an die Wände stoßen und nicht untereinander.
• Medium vacuumauch fine vacuum
  Der Bereich zwischen etwa 1 und 10⁻³ mbar, in dem die Gasströmung von flüssigkeitsähnlich auf Molekül-für-Molekül wechselt.
• Micronauch millitorr, mTorr
  Werkstattbezeichnung für ein Millitorr, ein Tausendstel Torr, verwendet in US-Härtereien, Laboren und der Kältetechnik. Werkstattjargon
• Millibarauch mbar, hPa
  Ein Tausendstel Bar, entspricht 100 Pa, und die Standard-Druckeinheit in der europäischen Vakuumtechnik.
• Partial pressureauch partial
  Der Anteil am Gesamtdruck, den eine einzelne Gasspezies in einem Gemisch beiträgt.
• Pascalauch Pa
  Die SI-Einheit des Drucks, ein Newton pro Quadratmeter, verwendet in Normen und auf Kalibrierzertifikaten.
• Rough vacuumauch low vacuum, coarse vacuum
  Der Druckbereich von Atmosphärendruck bis etwa 1 mbar, in dem Gas noch wie eine Flüssigkeit strömt.
• Torrauch torr
  Druckeinheit, die 1/760 einer Standardatmosphäre entspricht, etwa 1,333 mbar, und der Standard in US-Laboren und Halbleiterwerken.
• UHVauch ultra-high vacuum, ultrahigh vacuum
  Ultrahochvakuum: Drücke unter etwa 10⁻⁷ mbar, die nur mit ausheizbaren, metallgedichteten Systemen erreicht werden.
• Ultimate pressureauch ultimate, ultimate vacuum
  Der niedrigste Druck, den eine Pumpe an einem abgedichteten, sauberen Testdom erreichen kann, wie im Datenblatt angegeben.
• Vacuumauch vac
  Jeder geschlossene Raum, in dem der Gasdruck unter dem der umgebenden Atmosphäre liegt, eingeteilt danach, wie weit er darunter liegt.

Wie sich Gas bei niedrigem Druck durch Rohre und Pumpen bewegt und die Kennzahlen zur Dimensionierung eines Systems.

• Compression ratioauch K0, compression
  Verhältnis des Auslassdrucks einer Pumpe zu ihrem Einlassdruck für ein bestimmtes Gas, gemessen bei Netto-Null-Durchfluss.
• Conductanceauch C
  Wie leicht ein Rohr, eine Blende oder ein Ventil Gas durchlässt, ausgedrückt in Litern pro Sekunde.
• Effective pumping speedauch net pumping speed, S_eff
  Das tatsächlich an der Kammer ankommende Saugvermögen nach Verlusten in den Verbindungsrohren und Ventilen.
• Gas loadauch load
  Gesamter Gasstrom, den ein Pumpsystem bewältigen muss, summiert aus Prozessgas, Lecks, Ausgasung und Permeation.
• Knudsen numberauch Kn
  Verhältnis der mittleren freien Weglänge zu einer charakteristischen Größe wie dem Rohrdurchmesser, zur Bestimmung des Strömungsregimes.
• Mean free pathauch MFP, lambda
  Mittlere Distanz, die ein Gasmolekül zurücklegt, bevor es mit einem anderen Molekül zusammenstößt.
• Molecular flowauch free molecular flow
  Strömungsregime, bei dem Moleküle fast ohne gegenseitige Zusammenstöße zwischen den Wänden hin- und herfliegen.
• Pumping speedauch speed, S
  Gasvolumen, das eine Pumpe pro Zeiteinheit aus ihrem Einlass entfernt, gemessen beim Einlassdruck.
• sccmauch standard cubic centimetres per minute, SCCM
  Standard-Kubikzentimeter pro Minute: eine Massenflusseinheit für Prozessgase, bezogen auf 0 °C und 1 atm.
• Throughputauch Q, gas throughput
  Wie viel Gas pro Sekunde an einem Punkt vorbeiströmt, berechnet als Druck mal Volumen, in Einheiten wie mbar·L/s.
• Transitional flowauch Knudsen flow, intermediate flow
  Zwischenbereich zwischen viskoser und molekularer Strömung, in dem sowohl Wand- als auch intermolekulare Stöße eine Rolle spielen.
• Viscous flowauch continuum flow
  Strömungsregime, bei dem Moleküle hauptsächlich untereinander zusammenstoßen, sodass sich das Gas wie ein kontinuierliches Fluid bewegt.

Vor-, Wälz- und Hochvakuumpumpen, wie jede einzelne funktioniert und wie sie ausfällt.

• Argon instabilityauch argon pumping instability
  Periodische Druckstöße in einer Dioden-Ionengetterpumpe, wenn vergrabenes Argon wieder von den Kathoden freigesetzt wird.
• At speedauch up to speed, normal speed
  Bezeichnung für eine Turbopumpe, die das Hochlaufen beendet und ihre normale Rotationsdrehzahl erreicht hat. Werkstattjargon
• Backing pumpauch forepump, fore pump
  Pumpe, die den Auslass einer Turbo-, Diffusions- oder Wälzkolbenpumpe unter ihrem maximal zulässigen Druck hält.
• Cold trapauch LN2 trap, trap
  Gekühlte Oberfläche in einer Pumpleitung, die Wasser- und Öldampf ausfriert, bevor er die Kammer oder die Pumpe erreicht.
• Cryopumpauch cryo, cryogenic pump
  Kondensationspumpe, die Gas auf Oberflächen ausfriert und adsorbiert, die durch einen geschlossenen Kältekreislauf auf etwa 10 bis 20 K gekühlt werden.
• Diffusion pumpauch diff pump, DP
  Hochvakuumpumpe ohne bewegliche Teile, die Gas mit nach unten gerichteten Treibmittelstrahlen aus heißem Öldampf zum Auslass befördert.
• Dry pumpauch dry vacuum pump, dry roughing pump
  Vakuumpumpe ohne Öl oder Flüssigkeit im Schöpfraum, eingesetzt, wo Ölnebel den Prozess kontaminieren würde.
• Gas ballastauch ballast, GB
  Kontrollierter Lufteinlass in die Kompressionsstufe einer ölgedichteten Pumpe, der verhindert, dass Dämpfe im Öl kondensieren.
• Getterauch getter pump
  Reaktives Material, das Gas aus einem Vakuum entfernt, indem es dieses chemisch an eine frische Metalloberfläche bindet.
• Ion pumpauch sputter ion pump, SIP
  Ionengetterpumpe, die Gas in einer magnetischen Hochspannungsentladung ionisiert und die Ionen in Titan vergräbt.
• Mech pumpauch mechanical pump
  Laborjargon für die ölgedichtete Drehschieberpumpe, die unter dem Tisch oder hinter der Anlage steht. Werkstattjargon
• Milky oilauch milky, cloudy oil
  Pumpenöl, das durch eine Wasseremulsion trüb oder cremig geworden ist, ein Zeichen für feuchte Lasten. Werkstattjargon
• NEGauch non-evaporable getter, NEG pump
  Nicht-verdampfbarer Getter: eine poröse Legierung, die aktive Gase pumpt, sobald sie durch Erhitzen im Vakuum aktiviert wurde.
• Regenauch regeneration, regen cycle
  Kurzform von Regeneration: Erwärmen einer Kryopumpe, um das aufgefangene Gas auszutreiben, und anschließendes Abkühlen. Werkstattjargon
• Roots pumpauch Roots blower, booster
  Wälzkolbenpumpe mit zwei achtförmigen Kolben, die ein hohes Saugvermögen im Bereich zwischen 10 und 10⁻³ mbar liefert.
• Rotary vane pumpauch RV pump, rotary pump
  Ölgedichtete Verdrängerpumpe, bei der rotierende Schieber das Gas in einem exzentrischen Rotor fördern.
• Roughing pumpauch rougher, rough pump
  Pumpe, die eine Kammer von Atmosphärendruck auf den Druck bringt, bei dem die Hochvakuumpumpe übernehmen kann.
• Scroll pumpauch scroll, dry scroll
  Trockene Pumpe, die Gas zwischen einer festen und einer kreisenden Spirale komprimiert, ohne Öl im Gaspfad.
• Throatauch pump throat, inlet
  Einlassöffnung einer Hochvakuumpumpe, der Flansch, an dem Gas in eine Turbomolekular-, Kryo- oder Diffusionspumpe eintritt. Werkstattjargon
• Tip sealauch tip seals
  Kunststoffstreifen an der Kante der Spirale einer Scrollpumpe, der die Gastaschen gegen die gegenüberliegende Platte abdichtet.
• TSPauch Ti-sub, titanium sublimation pump
  Titansublimationspumpe: ein beheizter Titanfaden, der umliegende Wände mit einem frischen Getterfilm beschichtet.
• Turbomolecular pumpauch turbo, TMP
  Hochvakuumpumpe, deren Rotorschaufeln mit zehntausenden U/min rotieren und Moleküle in Richtung Auslass stoßen.

Instrumente, die den Total- und Partialdruck messen, von Atmosphärendruck bis hinab zum Ultrahochvakuum.

• Bayard-Alpert gaugeauch B-A gauge, BA gauge
  Glühkathoden-Ionisationsvakuummeter mit einem feinen zentralen Kollektordraht, das Standard-Messgerät für Hoch- und Ultrahochvakuum.
• Capacitance manometerauch CDG, capacitance diaphragm gauge
  Membran-Vakuummeter, das den echten Druck unabhängig von der Gasart über die Kapazität einer sich biegenden Membran misst.
• Cold cathode gaugeauch Penning gauge, inverted magnetron gauge
  Ionisationsvakuummeter ohne Filament, das eine magnetisch eingeschlossene Entladung nutzt, um Hochvakuumdruck zu messen.
• Convection gaugeauch Convectron, convection Pirani
  Vakuummeter vom Pirani-Typ, das die Gaskonvektion um den beheizten Draht nutzt, um von etwa 10⁻³ mbar bis Atmosphärendruck zu messen.
• Cracking patternauch fragmentation pattern, fragment pattern
  Das charakteristische Fragmentierungsmuster (Bruchstückspektrum), das ein Molekül in einem Massenspektrometer erzeugt und zur Identifizierung in einem RGA-Scan dient.
• Degasauch degassing, gauge degas
  Die Elektroden einer Messröhre im Vakuum stark zu erhitzen, damit sie adsorbiertes Gas freisetzen, das andernfalls den Messwert verfälschen würde.
• Gas correction factorauch gas factor, gas correction
  Multiplikator, der einen für Stickstoff kalibrierten Messwert in den tatsächlichen Druck eines anderen Gases umrechnet.
• Ionization gaugeauch ion gauge, IG
  Vakuummeter, das Hoch- und Ultrahochvakuum misst, indem es Gasmoleküle ionisiert und den resultierenden Ionenstrom misst.
• Peggedauch railed, pinned
  Bezeichnung für ein Messgerät, das am oberen oder unteren Ende seiner Skala feststeckt und keinen brauchbaren Messwert liefert. Werkstattjargon
• Pirani gaugeauch Pirani, thermal conductivity gauge
  Wärmeleitungs-Vakuummeter, das den Druck darüber misst, wie schnell Gas Wärme von einem heißen Draht ableitet.
• RGAauch residual gas analyzer, quad
  Residual gas analyzer (Restgasanalysator): ein kleines Massenspektrometer, das bestimmt, welche Gase in einer Vakuumkammer verbleiben.

Das Finden, Messen und Spezifizieren von Lecks, mit und ohne Helium.

• Baggingauch bag test, hood test
  Das Einhüllen eines Bauteils oder Flansches in einen mit Helium gefüllten Plastikbeutel, um die Gesamtdichtheit in einem Durchgang zu prüfen. Werkstattjargon
• Calibrated leakauch standard leak, reference leak
  Referenzleck mit einem zertifizierten Heliumfluss, das zum Kalibrieren und Überprüfen der Messwerte eines Lecksuchers dient.
• Chase a leakauch leak chasing, leak hunting
  Ein Leck unbekannter Position Verbindung für Verbindung zu suchen, oft über Stunden, bis die Quelle genau lokalisiert ist. Werkstattjargon
• Counterflowauch counter-flow, reverse flow
  Anordnung eines Lecksuchers (Gegenstromprinzip), bei der Helium rückwärts durch den Auslass einer Turbopumpe strömt, um das Massenspektrometer zu erreichen.
• Gross leakauch big leak, coarse leak
  Ein Leck, das groß genug ist, um das ordnungsgemäße Abpumpen eines Systems zu verhindern, oder das ohne empfindliche Instrumente gefunden werden kann.
• Hang-upauch helium hang-up
  Helium, das nach einem großen Lecksignal im Lecksucher oder System verbleibt, das Signal hochhält und kleine Lecks maskiert. Werkstattjargon
• Helium bombingauch bombing, pressure-bomb test
  Das Einlagern versiegelter Bauteile in unter Druck stehendem Helium, sodass Helium durch etwaige Lecks eindringt, um anschließend zu messen, wie viel wieder austritt.
• Helium leak detectorauch MSLD, helium mass spectrometer leak detector
  Auf Helium abgestimmtes Massenspektrometer, das Lecks findet und misst, indem es in das System eingesaugtes Helium detektiert.
• Helium spray testauch spray test, outside-in test
  Leckprüfung von außen nach innen: Helium wird auf ein evakuiertes Bauteil gesprüht, während ein Detektor im Inneren danach sucht.
• Leak checkauch leak-check, leak test
  Ein System oder eine Verbindung nach jedem Brechen des Vakuums auf Lecks zu prüfen, meist mit einem Helium-Lecksucher. Werkstattjargon
• Leak rateauch leakage rate
  Gasmenge, die pro Zeiteinheit durch ein Leck in ein Vakuumsystem eintritt, üblicherweise in mbar·L/s.
• Rate of riseauch ROR, leak-up rate
  Prüfung, bei der eine abgepumpte Kammer isoliert und aufgezeichnet wird, wie schnell der Druck ansteigt, um Lecks und Ausgasung abzuschätzen.
• Sniffauch sniffer test, sniffer mode
  Die Suche nach Helium, das aus einem unter Druck stehenden Bauteil entweicht, indem eine Schnüffelsonde langsam über Verbindungen und Schweißnähte geführt wird. Werkstattjargon
• Virtual leak
  In einer verborgenen Tasche im Vakuum eingeschlossenes Gas, das langsam entweicht und sich wie ein kleines echtes Leck verhält.

Woher das Gas in einem abgedichteten System kommt und die Gewohnheiten, die es gering halten.

• Backstreamauch backstreaming, oil backstreaming
  Das Zurückströmen von Pumpenöl oder -dampf in die falsche Richtung, von der Pumpe zurück zur Kammer. Werkstattjargon
• Bake-outauch bake, bakeout
  Erhitzen eines Vakuumsystems während des Pumpens, um Wasser und andere adsorbierte Gase auszutreiben und den Basisdruck zu senken.
• Fingerprintauch finger oil, skin oil
  Hautöl und Salz, das von einer bloßen Hand auf einer vakuumseitigen Oberfläche hinterlassen wird, was wochenlang ausgast und den Basisdruck verschlechtert. Werkstattjargon
• Oil creepauch creep, oil migration
  Langsames Ausbreiten eines dünnen Ölfilms entlang von Metalloberflächen, wodurch Pumpenflüssigkeit weit von ihrem Ursprung weggetragen wird.
• Outgassingauch offgassing
  Langsame Freisetzung von Gas aus den Oberflächen und dem Inneren von Materialien in einem Vakuumsystem.
• Permeationauch gas permeation
  Gas, das durch die festen Wände oder Dichtungen eines Vakuumsystems dringt, indem es sich darin löst und hindurchdiffundiert.
• Vapor pressureauch vapour pressure, saturation vapor pressure
  Druck, bei dem ein flüssiger oder fester Stoff mit seinem eigenen Dampf im Gleichgewicht steht, was bestimmt, was in eine Kammer eingebracht werden darf.
• Wetauch wet chamber, water-loaded
  Bezeichnung für eine Kammer, deren Wände noch adsorbiertes Wasser enthalten, sodass sie langsam abpumpt und bei hohem Druck stagniert. Werkstattjargon

Flansche, Dichtungen, Ventile, Fittings und die Rohrleitungen, die ein Vakuum zusammenhalten.

• Bellowsauch flex hose, flex line
  Dünnes, gefaltetes Metallrohr, das eine Vakuumverbindung flexibel oder beweglich macht und gleichzeitig leckdicht hält.
• Blankauch blank-off, blank flange
  Massiver Flansch ohne Bohrung, der zum Abdichten eines ungenutzten Anschlusses oder zum Testen einer einzelnen Pumpe dient.
• CF flangeauch ConFlat, CF
  Ganzmetallflansch, der abdichtet, indem sich Schneidkanten in eine weiche Kupferdichtung schneiden, die Standardverbindung für UHV.
• Copper gasketauch copper, CF gasket
  Flacher Ring aus weichem, sauerstofffreiem Kupfer, der zwischen zwei CF-Schneidkanten gepresst wird, um eine metallische Vakuumdichtung zu bilden.
• Crossauch 4-way cross, 6-way cross
  Rohrverbindung mit mehreren Anschlüssen, die an einem zentralen Körper zusammentreffen, um Messgeräte, Pumpen und Ventile an einem Punkt anzubringen.
• Feedthroughauch vacuum feedthrough, feedthru
  Abgedichtetes Bauteil, das Strom, Bewegung, Flüssigkeit oder Licht leckfrei durch eine Vakuumwand führt.
• Forelineauch fore, backing line
  Rohrleitung, die den Auslass einer Hochvakuum- oder Wälzkolbenpumpe mit ihrer Vorpumpe verbindet.
• Gate valveauch gate, hi-vac valve
  Ventil mit vollem Durchgang und einer Schieberplatte, das eine Hochvakuumpumpe oder eine Schleuse von der Kammer trennt.
• ISO flangeauch ISO-K, ISO-F
  Größere elastomergedichtete Flanschfamilie, die mit Klammern oder Schrauben befestigt wird und für Pumpen- und Kammeranschlüsse verwendet wird.
• KF flangeauch KF, ISO-KF
  Schnellspannflansch mit Zentrierring und O-Ring, die Standard-Kleinverbindung für Grob- und Hochvakuum.
• Knife edgeauch knife-edge seal, sealing edge
  Scharfe, kreisförmige Kante, die in die Stirnseite eines CF-Flansches eingearbeitet ist und sich in die Kupferdichtung schneidet, um die Abdichtung zu bewirken.
• Load lockauch loadlock, LL
  Kleine Kammer, die gepumpt und belüftet wird, um Teile ein- und auszuschleusen, ohne die Hauptprozesskammer zu belüften.
• O-ringauch Viton, FKM seal
  Elastomerring mit rundem Querschnitt, der lösbare Vakuumverbindungen abdichtet, indem er eingepresst wird.
• Stackauch pump stack, pumping stack
  Werkstattjargon für die gesamte Säule aus Hochvakuumpumpe, Ventilen, Abscheider und Vorvakuumleitung, die eine Kammer evakuiert. Werkstattjargon
• Vacuum symbolsauch vacuum schematic symbols, graphical symbols
  Standardisierte grafische Symbole für Pumpen, Messgeräte, Ventile und Abscheider in Vakuumsystem-Schemata.

Der tägliche Betrieb: Abpumpen, Belüften, Umschalten und der dazugehörige Werkstattjargon.

• Backfillauch back-fill, backfilling
  Das Befüllen einer evakuierten Kammer mit einem ausgewählten Gas, oft bis zu einem bestimmten Druck, anstatt mit Raumluft.
• Bleedauch bleed in, leak in
  Einen kleinen, kontrollierten Gasstrom durch ein Nadel- oder Dosierventil in ein Vakuumsystem einlassen. Werkstattjargon
• Burpauch pressure burst, spike
  Kurzer, plötzlicher Druckstoß in einem Vakuumsystem durch eingeschlossenes Gas, einen sich erwärmenden Abscheider oder ein bewegliches Teil. Werkstattjargon
• Crash a turboauch turbo crash, crashed turbo
  Das Zerstören des Rotors einer Turbopumpe durch Kollision mit dem Stator, meist durch abruptes Belüften bei hoher Drehzahl. Werkstattjargon
• Crossoverauch crossover pressure, cross over
  Punkt während des Evakuierens, an dem das Pumpen von der Vorpumpe auf die Hochvakuumpumpe umgeschaltet wird.
• Foggingauch pump-down fog, condensation fog
  Nebel, der sich bei schnellem Evakuieren in einer Kammer bildet, wenn sich die expandierende Luft abkühlt und ihr Wasser kondensiert. Werkstattjargon
• Hold vacuumauch hold
  Die Eigenschaft eines abgesperrten Systems, seinen Druck bei geschlossenen Pumpen niedrig zu halten. Ein Druckanstieg bedeutet ein Leck. Werkstattjargon
• Pump downauch pump-down, pumpdown
  Das Evakuieren einer Kammer von Atmosphärendruck auf ihren Arbeitsdruck über Vorvakuum, Crossover und Hochvakuum. Werkstattjargon
• Pump-down curveauch pumpdown curve, P versus t
  Diagramm des Kammerdrucks über der Zeit während des Evakuierens, das als Fingerabdruck eines gesunden Systems dient.
• Pumping timeauch Pump-down time
  Die erforderliche Dauer, um eine Kammer mit einem Vakuumsystem vom Atmosphärendruck auf einen bestimmten Zieldruck zu evakuieren.
• Rough outauch rough down, rough
  Das Evakuieren einer belüfteten Kammer von Atmosphärendruck bis zum Crossover mit der Vorpumpe, bevor sich das Hochvakuumventil öffnet. Werkstattjargon
• Soft pumpauch slow pump, soft rough
  Langsames, gedrosseltes Evakuieren aus dem Atmosphärendruck, um das Aufwirbeln von Partikeln und das Kondensieren von Feuchtigkeit zu verhindern. Werkstattjargon
• Spin downauch spin-down, coast down
  Das Auslaufen einer Turbopumpe bis zum Stillstand nach dem Ausschalten, was von alleine viele Minuten dauert. Werkstattjargon
• Up to airauch let up to air, at air
  Zustand einer Kammer, die auf Atmosphärendruck belüftet wurde und offen oder bereit zum Öffnen ist. Werkstattjargon
• Ventauch vent up, let up
  Das Einlassen von Gas, meist trockenem Stickstoff, in eine evakuierte Kammer, um sie wieder auf Atmosphärendruck zu bringen. Werkstattjargon