Endvakuum
Das HS-Group Silikon-Diffusionspumpenöl OI-808 erreicht dank seiner niedrigen Dampfdrücke Endvakua von 10-6 bis 10-7 mbar – vorausgesetzt ist die Einhaltung der Regeln der UHV-Technik (oberflächenvergütete Teile und Metall- oder Vitondichtungen) sowie eine ausreichende Heizleistung und ausreichend niedriges Vorvakuum.
Nachstehende Vakuumangaben basieren auf einem nach den Regeln der UHV-Technik ausgelegten Prüfstand. Der Messaufbau zur Bestimmung des Endvakuums ist in nebenstehender Abbildung systematisch dargestellt. Nachdem Baffle und Rezipient über mehrere Stunden ausgeheizt sind, wird der sich einstellende Enddruck ausgewertet. Die Testdauer beträgt 24 Stunden.
Mit einem Ionisations-Vakuummeter, geeignet für Hochvakuummessungen, wird die Vakuummessung vorgenommen. Abhängig von der Konstruktion der Pumpe, der Heizleistung und der Messmethode liegen die Werte für das Endvakuum im Bereich vom 10-6 bis 10-7 mbar, wenn die Apparatur nicht ausgeheizt wird und Baffles nicht verwendet werden.
Mit Spezialbaffles die mit Flüssigstickstoff gekühlt werden lassen sich noch bedeutend bessere Werte (bis 10-10 mbar) erzielen.
Zulässiger Vorvakuumdruck (Gegendruckbeständigkeit)
Entscheidend für die Anforderung an das Vakuumsystem ist die obere Grenze, welche für den Betrieb einer Diffusionspumpe noch zulässig ist – der maximal zulässige Vorvakuumdruck (Gegendruckbeständigkeit). Das Vorvakuum des HS-Group Silikon-Diffusionspumpenöles OI-808 sollte im Bereich von 10-1 bis 10-2 mbar liegen.
In nebenstehender Abbildung ist der schematische Aufbau zur Messung des maximal zulässigen Vorvakuumdrucks dargestellt. Hier wird zunächst der Enddruck auf der Saugseite der Diffusionspumpe gemessen.
Mit Hilfe des Gasdosierventils wird dem Vorvakuumdruck solange Luft zugeführt bis das Hochvakuum im Zuge der abfallenden Treibdampfströmung in der Pumpe zusammenbricht. In der Regel werden die Messungen ohne Gasbelastung und bei verschiedenen Heizleistungen an der Diffusionspumpe durchgeführt.
Treibmittelrückströmung
Bei der Treibmittelrückströmung handelt es sich um jene Menge an Treibmittel, welche in der jeweiligen Zeiteinheit bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen in den Hochvakuumteil eintritt. Im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen (organische Öle) ist das HS-Group Silikon-Diffusionspumpenöl OI-808 aufgrund der sehr engen Molekulargewichtsverteilung auffallend günstig.
Beachtlich ist, dass selbst nach einer Woche Laufzeit der Diffusionspumpe mit Diffusionspumpenöl OI-808 als Treibmittel und bei Verwendung eines wassergekühlten Baffles keine Menge gemessen werden konnte, welche rückgeströmtes Treibmittel enthält.
Auf nebenstehender Abbildung ist der Aufbau zur Messung der Treibmittelrückströmung dargestellt.
Die Diffusionspumpe ist eine Treibmittelpumpe bei der der Ansaugdruck im Mischraum wesentlich niedriger ist als der statische Druck im Treibstrahl (Vakuumpumpe). Der Name rührt daher, dass bei der Diffusionspumpe die Durchmischung von Treibstrahl und abgesaugtem Gas durch Diffusion des Gases in den Strahl erfolgt, während dies bei den übrigen Strahlpumpen vorzugsweise in einer turbulenten Grenzschicht geschieht. Die Diffusionspumpe hat prinzipiell dieselbe Funktionsweise wie eine Dampfstrahlpumpe, Diffusionspumpen haben geringere Heizleistungen und niedrigere Arbeitsdrücke (zwischen 10-3 mbar und 10-11 mbar). Im Betrieb steigt das erhitzte Treibmittel in Dampfrohren nach oben und tritt durch eine oder mehrere Düsen als Dampfstrahl mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit in den Pumpenkörper. Dabei wird es nach unten abgelenkt und reisst die abzusaugenden Gasmoleküle mit. Das Gas wird dann von der Vorpumpe abgepumpt, das kondensierte Treibmittel läuft an den Wänden des Pumpenkörpers nach unten, zurück in den Siederaum. Als Treibmittel werden heute meistens hochmolekulare Öle auf der Basis von Erdöl, Siliconen oder bestimmten Estern verwendet.
HZ: Heizung, SR: Siederaum, PG: Pumpengehäuse, K: Kühlung, HF: Hochvakuumflansch, GM: Gasmoleküle des abzupumpenden Gases, DS: Dampfstrahl, VV: Vorvakuumstutzen, A,B,C,D: Düsen, TD: Treibmitteldampf