Mit dem Vakuumkalkulator lassen sich mehrere Vakuumlösungen finden und miteinander vergleichen. (Bild: Pfeiffer Vacuum)
Die Auswahl des richtigen Messgeräts ist entscheidend dafür, ob das gewünschte Vakuum erfolgreich gemessen und kontrolliert werden kann. Patrick Walther, strategischer Produktmanager bei Pfeiffer Vacuum erläutert, worum es bei der Vakuummessung geht: „Drücke oder Druckverläufe müssen exakt eingehalten werden, will man eine optimale Effizienz in der Produktion und höchste Produktqualität gewährleisten. Unsere Vakuummessgeräte sind hier wichtige Qualitätsindikatoren.
Moderne Technologien erlauben die Totaldruckmessung von Atmosphärendruck bis ins Ultrahochvakuum, wodurch alle Vakuumbereiche präzise abgedeckt werden. In fünf Videos erklären wir die relevanten Messprinzipien: Von kapazitiver Messung über Piezo, Pirani, Kaltkathode bis hin zur Heißkathode.“ Dabei wird wichtigen Fragen auf den Grund gegangen: „Wie genau funktioniert die Physik in einer Vakuummessröhre?“ oder „Wie kann von den Eigenschaften des Gases auf den Totaldruck geschlossen werden?“
Das Video zur kapazitiven Vakuummessung zeigt, wie sich die Membran im Inneren der Messröhre in Abhängigkeit von den Veränderungen des Totaldrucks bewegt. Bei der piezoresistiven Vakuummessung erfährt der Betrachtende, wie sich die Dehnungsmesswiderstände in der Membran des Transmitters in Abhängigkeit vom Druck verändern. Das Video zur Pirani-Vakuummessung erläutert das Funktionsprinzip des Wärmeleitungsvakuummeters.
Es wird anschaulich dargestellt, wie die Übertragung der Wärme durch das Vakuum im Inneren des Messgeräts vom Totaldruck abhängt. Auch die Abhängigkeit des Wärmetransports und damit des angezeigten Drucks von der Gasart wird veranschaulicht. Das Video zur Kaltkathoden-Vakuummessung zeigt, wie Gasmoleküle durch Hochspannung ionisiert werden und ein Plasma entsteht. Bei der Darstellung der Heißkathoden-Vakuummessung sieht man das Funktionsprinzip eines Heißkathoden-Transmitters und wie die Gasmoleküle durch Elektronen, die an einem heißen Heizfaden austreten, ionisiert werden.
Auswahl, Einbau und Betrieb von Vakuummetern
Bei Auswahl, Einbau und Betrieb von Vakuummetern sind deren Eigenschaften und die Besonderheiten der Vakuummessung zu beachten:
- In Vakuumrezipienten können Druckgradienten auftreten, daher ist der Einbauort mit Bedacht zu wählen.
- Oberflächen und Dichtmaterialien weisen eine Ausgasung auf. Das Vakuummeter kann daher einen gegenüber dem Druck in der Vakuumkammer höheren Druck messen. Die Anschlussflansche sollten daher möglichst kurz und die Zahl der Dichtungen minimiert sein.
- Ionisationsvakuummeter können eine Pumpwirkung besitzen und dadurch einen niedrigeren Druck ausweisen als es dem tatsächlichen Druck der Vakuumkammer entspricht.
- Kaltkathodenvakuummeter besitzen eine Eigensputterwirkung, die besonders ausgeprägt ist beim Betrieb mit schweren Gasen (zum Beispiel Argon) im Feinvakuumbereich. Dies kann zu instabilen und ungenauen Messwerten führen.
- In Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen verschmutzen Ionisationsvakuummeter durch Abbauprodukte der organischen Moleküle. Wie beim Sputtereffekt kann dadurch der Messwert verfälscht oder instabil werden.
- Die Einschaltpunkte für Ionisationsvakuummeter sind so zu wählen, dass eine Verschmutzung infolge der vorstehenden Phänomene weitgehend verhindert wird.
- Starke Magnetfelder und elektrische Felder können die Funktion von Vakuummetern beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere für Ionisationsvakuummeter.
- Um Ultrahochvakuum zu erreichen, muss die Vakuumapparatur ausgeheizt werden, einschließlich der Messröhren. Dabei sind die maximalen Ausheiztemperaturen und die in den technischen Daten genannten Bedingungen zu beachten.
Bei Verschmutzung können Kaltkathodenvakuummeter leicht demontiert und gereinigt werden. Bei anderen Messprinzipien ist meist ein Austausch des Sensors möglich. Generell ist zu beachten, dass Vakuummeter einem gewissen Verschleiß durch Abnutzung und Verschmutzung unterliegen und daher von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden sollten. Die Austauschintervalle sind dabei jeweils individuell.
Die richtige Vakuumlösung finden
Pfeiffer Vacuum hat darüber hinaus ein Vakuumberechnungstool entwickelt, mit dem sich spezifische Vakuumprodukte für die jeweilige Anwendung identifizieren lassen. Weiter können Evakuierungs- und Abpumpkurven untersucht sowie verschiedene Berechnungen für selbst konfigurierte Lösungen durchgeführt werden.
Lösungen finden und vergleichen
„Mit unserem neuen Vakuumkalkulator wollen wir unseren Kunden etliche Entscheidungen erleichtern. Auf der Suche nach der richtigen Vakuumlösung brauchen sie lediglich die technischen Parameter in das Tool einzufügen und die passenden Produkte werden angezeigt. Darüber hinaus können unterschiedliche Berechnungen für bestehende Pumplösungen durchgeführt werden“, erklärt Daniela Kunzig, Head of Digital Business. Dadurch sei es möglich, mehrere Vakuumlösungen zu finden und miteinander zu vergleichen. Der Vakuumkalkulator ist über das Webportal Select & Request verfügbar. Auch hierzu gibt es ein Erklärvideo mit Market Manager für Forschung und Entwicklung, Jan-Hendrick Dörr. Über ein Kontaktformular können sich Kunden direkt an den zuständigen Vertriebsingenieur wenden, um ein Angebot anzufordern.
