Panorama

Superlative der Vakuumtechnik

05.12.2019 - Gerade wenn weniger mehr ist, lässt sich Großartiges erreichen.

Die neue Ausgabe der Vakuum in For­schung und Praxis (ViP) ist ganz den Super­lativen der Zunft gewid­met. Noch mehr als sonst zeigen in dieser „WeihnachtsViP“ ver­schie­dene An­wendungs­beispiele, wozu die sonst be­scheiden im Hinter­grund arbei­tende Vakuum­technik fähig ist und wie sie sich selber – an­ge­spornt von den Anwen­dungen, denen sie dienen will, – immer weiter ent­wickelt. Der folgende Aus­zug aus dem von Dr. Klaus Bergner geschrie­benen Editorial stimmt auf die viel­fälti­gen Themen ein.

Erlebt die Vakuum­branche gerade ihren Wandel vom Zuse Z3 Rechner zum Smart­phone? Vieles spricht dafür. Große und viel Energie konsu­mierende Anlagen schaffen die not­wen­digen Grund­lagen für ein neues Zeit­alter. In der Welt der Vakuum­physik ist als promi­nentes Beispiel der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kern­forschungs­zentrum CERN bei Genf zu nennen. Mit einem Umfang von knapp 26,7 km und einem Jahres­energie­verbrauch von 700 GWh wurde im welt­weit größten Teilchen­beschleuniger nicht nur den Weg zur Ent­deckung des Higgs-Bosons geebnet. Infolge der immer ausgefeilteren Detektor­technik wird auch die Daten­analyse eine wachsende Heraus­forderung. Die Daten­menge von geschätzten 30 Petabyte pro Jahr kann nur durch 170 welt­weit ver­netzte Computer­cluster verarbeitet werden, von deren Prozes­soren kein einziger ohne Vakuum­technik existieren könnte.

Ausgehend von diversen Innovations­zentren verbrei­ten sich die ent­deckten physika­lischen Zusammen­hänge sowie die daraus resul­tierenden technischen Möglich­keiten und Lösungs­ansätze.

Damit beflügeln sie nicht nur Ent­wick­lungs­ingenieure, sondern erzeugen auch kommer­zielles Interesse. Dies führt dazu, dass Lösungen kleiner, schneller, robuster und allgemein verfügbar werden. Die Beispiele sind mannig­faltig: Neue Protonen-Therapie­quellen zur Krebs­behandlung sollen mit neu­artigen supra­leitenden Kupfer­spulen in ihrer Größe hal­biert und um den Faktor 4 leichter werden. Optische Einzel-Ionen­fallen verlassen den Status einer Labor­an­wendung und werden durch trans­portable Systeme die viel­fältigen Anwendungs­felder der Quanten­techno­logie er­schließen. Eine optisch, elektrisch wie auch vakuum­technisch anspruchsvolle Aufgaben­stellung, an deren Lösung der Forschungs­verbund opticlock zurzeit arbeitet und deren vakuum­techno­logischen Heraus­forderungen Maximilian Biethahn in seinem Artikel beschreibt.

Die dabei notwendige Vermessung von schwachen oder sensitiven Signalen bekommt einen immer größeren Stellen­wert. Auch die An­forderungen an die Vakuum­mess­technik werden immer anspruchs­voller. Möglichst klein und mit einem hohen Funktions­umfang ausgestattet soll ein Vakuum­meter sein. Mihail Granovskij wird Sie in seinem Beitrag von seinem Lösungs­weg über­zeugen.

In diesem Wandel erfahren auch große Beschichtungs­anlagen eine weitere Evolution. Mit Hilfe von verschiedenen Charak­terisierungs­methoden und neuartigen PECVD-Quellen können Prozesse effizienter ausgelegt werden und die Schicht­eigen­schaften gezielt funktio­nalisiert werden. Dr. Nauenburg wird Ihnen eine dieser Weiter­ent­wick­lungen vorstellen.

Die fortschrei­tende Minia­turi­sierung ermöglicht nicht nur die Detek­tion der kleinsten Bausteine und Strukturen auf der Erde. Durch nm-dünne Spiegel­beschich­tungen wird eine Kartographierung der Milchstraße immer genauer und vermutlich die Detektion von Gravitations­linsen ermöglicht, die durch dunkle Materie und Energie erzeugt werden. Dr. Ulf Seyfert wird uns spannende Einblicke zur Beschichtung der Spiegel des Large Synoptic Survey Telescopes geben.

Der Blick in die Sterne erfolgt dabei nicht nur erd­gebunden. Dünne Schichten, die mittels Galvanik und Sputtern her­gestellt gestellt wurden, finden ihre Anwen­dungen auch im Welt­raum. Professor Bräuer wird die viel­fältigen Heraus­forde­rungen, welche sich durch einen Einsatz von dünnen Schichten im All ergeben, auf­zeigen und Möglich­keiten zur Funktio­nalisierung von kom­plexen drei­dimen­sionalen Struk­turen disku­tieren.

Wiley / Klaus Bergner / LK

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