Grundlagen der Vakuumtechnik und Druckmessung

1. Grundlagen der Vakuumtechnik und Druckmessung

2. Inaltsverzeichnis • Druck • Druckeinheiten • Umrechnungen der Druckeinheiten • Anwendungen • Vakuumbereiche • Strömungsarten • Vakuummeter • Eichen von Vakuummetern

3. Druck Druck = Kraft pro Fläche

4. Druckeinheiten • Pascal (SI-Einheit)

5. Druckeinheiten • Pascal (SI-Einheit) • bar

6. Druckeinheiten • Pascal (SI-Einheit) • bar • atm

7. Druckeinheiten • Pascal (SI-Einheit) • bar • atm • Torr = mm Hg

8. Umrechnungen der Einheiten • 1 Pa = 1 N/m2

9. Umrechnungen der Einheiten • 1 Pa = 1 N/m2 • 1 bar = 100000 Pa

10. Umrechnungen der Einheiten • 1 Pa = 1 N/m2 • 1 bar = 100000 Pa • 1 atm = 101325 Pa

11. Umrechnungen der Einheiten • 1 Pa = 1 N/m2 • 1 bar = 100000 Pa • 1 atm = 101325 Pa • 1 Torr = 133,322 Pa

12. Umrechnungen der Einheiten • 1 Pa = 1 N/m2 • 1 bar = 100000 Pa • 1 atm = 101325 Pa • 1 Torr = 133,322 Pa • 1 Torr = 1 mm Hg

13. Anwendungen: • Schmelzen und Entgasen von Metallen • Elektronenstrahlschweißen • Destillationen, Sublimationen • Trocknungen (Gefrier-) von Massengütern, Kunststoffen, • Pharmazeutischen Produkten • Glühlampen und Gasentladungsröhren

14. Vakuumbereiche Torr • Grobvakuum

15. Vakuumbereiche Torr • Grobvakuum • Feinvakuum

16. Vakuumbereiche Torr • Grobvakuum • Feinvakuum • Hochvakuum

17. Vakuumbereiche Torr • Grobvakuum • Feinvakuum • Hochvakuum • Ultrahochvakuum

18. Strömungsarten • Grobvakuum viskose Strömung

19. Strömungsarten • Grobvakuum viskose Strömung • Feinvakuum Knudsen-Strömung

20. Strömungsarten • Grobvakuum viskose Strömung • Feinvakuum Knudsen-Strömung • Hochvakuum molekulare Strömung

21. Strömungsarten • Grobvakuum viskose Strömung • Feinvakuum Knudsen-Strömung • Hochvakuum molekulare Strömung • Ultrahochvakuum molekulare Strömung

22. Mittlere freie Weglänge λ Stoßquerschnitt des Gases Anzahl der Teilchen pro Volumeneinheit

23. Viskose Strömung • im Grobvakuum

24. Viskose Strömung • im Grobvakuum • kleine mittlere freie Weglänge bei verhältnissmäßig hohen Druck

25. Viskose Strömung • im Grobvakuum • kleine mittlere freie Weglänge bei verhältnissmäßig hohen Druck • mittlere freie Weglänge viel kleiner als räumliche Dimension λ<< d

26. Viskose Strömung • im Grobvakuum • kleine mittlere freie Weglänge bei verhältnissmäßig hohen Druck • mittlere freie Weglänge viel kleiner als räumliche Dimension λ<< d • Wechselwirkung der Teilchen untereinander, innere Reibung

27. Molekulare Strömung • im Hoch- und im Ultrahochvakuum

28. Molekulare Strömung • im Hoch- und im Ultrahochvakuum • große mittlere freie Weglänge, viel größer als räumliche Dimension λ>>d

29. Molekulare Strömung • im Hoch- und im Ultrahochvakuum • große mittlere freie Weglänge, viel größer als räumliche dimension λ>>d • Teilchen haben keine gegenseitige Wechselwirkung

30. Knudsen Strömung • im Feinvakuum

31. Knudsen Strömung • im Feinvakuum • Übergang zwischen viskoser und molekularer Strömung

32. Knudsen Strömung • im Feinvakuum • Übergang zwischen viskose und molekularer Strömung • weder völlig viskos noch ausschließlich molekular

33. Knudsen Strömung • im Feinvakuum • Übergang zwischen viskose und molekularer Strömung • weder völlig viskos noch ausschließlich molekular • mittlere freie Weglänge etwa proportional der räumlichen Dimension λ ≈ d

34. Bourdon-vakuummeter Grobvakuum Vakuummeter Torr

35. Bourdon-vakuummeter Kapselfeder-vakuummeter Grobvakuum Grobvakuum Vakuummeter Torr

36. Bourdon-vakuummeter Kapselfeder-vakuummeter U-Rohr-Manometer Grobvakuum Grobvakuum Grobvakuum Vakuummeter Torr

37. Bourdon-vakuummeter Kapselfeder-vakuummeter U-Rohr-Manometer McLeod-Vakuummete Grobvakuum Grobvakuum Grobvakuum Feinvakuum Vakuummeter Torr

38. Wärmeleitfähigkeits Vakuummeter Kapazitäts-Vakuummeter Kalkkathoden-Ionisations- Vakuummeter Feinvakuum Hochakuum Hoch- und Ultra- vakuum Vakuumeter Torr

39. Absolute und relative Druckmessung • absolute Druckmessung: Druck wird direkt gemessen

40. Absolute und relative Druckmessung • absolute Druckmessung: Druck wird direkt gemessen • Kraft pro Fläche

41. Absolute und relative Druckmessung • absolute Druckmessung: Druck wird direkt gemessen • Kraft pro Fläche • Zum Beispiel: • U-Rohr-Manometer

42. Absolute und relative Druckmessung • absolute Druckmessung: Druck wird direkt gemessen • Kraft pro Fläche • Zum Beispiel: • U-Rohr-Manometer • McLeod-Vakuummeter

43. Absolute und relative Druckmessung • relative Druckmessung: Druck wird relativ gemessen

44. Absolute und relative Druckmessung • relative Druckmessung: Druck wird relativ gemessen • Zum Beispiel: • Wärmeleitung

45. Absolute und relative Druckmessung • relative Druckmessung: Druck wird relativ gemessen • Zum Beispiel: • Wärmeleitung • Gasionisation

46. Absolute und relative Druckmessung • relative Druckmessung: Druck wird relativ gemessen • Zum Beispiel: • Wärmeleitung • Gasionisation • Kapazität eines Kondensators

47. Bourdonvakuummeter

48. Bourdonvakuummeter • Messelement ist ein kreisförmig gebogenes Rohr • wird ein Vakuum angelegt ändert sich die Krümmung und somit ändert das Rohr seine Lage • über eine verbundenen Pfeil kann man den Druck ablesen

49. Doppelkapselfeder-Vakuummeter

50. Doppelkapselfeder-Vakuummeter • zwei gleichgroße Barometerkapseln • fest eingebaut • sind über einen Steg miteinader verbunden • Um die Kapseln herum im Gehäuse herrscht ein konstanter Druck • In der einen Kapsel Vk herrscht ein konstantes Vakuum • Die andere ist die Messkapsel