Panorama

Von wegen leerer Raum!

17.06.2021 - Auch die neue Ausgabe der Vakuum in Forschung und Praxis zeigt, was im Vakuum so los ist.

Ein bisschen paradox mutet es manchmal an: Beim leeren Raum interessiert uns vor allem, was noch drin ist. Jenseits aller philo­sophischer und quantenmechanischer Überlegungen beginnt für uns Praktiker das Vakuum eben bei Druck­verhältnissen, wie sie knapp oberhalb der Mount Everest-Spitze vorherrschen.Das so gemäß DIN 28400-1 definierte Vakuum enthält in seiner zaghaf­testen Form also in einem Würfel von einem Mikro­meter Kanten­länge immerhin noch rund Neun­millionen Teilchen, die keine 20 Nano­meter weit kommen, ohne gegen­einander zu stoßen. Am anderen Ende steht – weit entfernt von technischer Realisierbarkeit – der inter­galaktische Raum mit gerade einmal einem Teilchen in zehn Kubik­metern, das im Mittel eine Strecke von 180 Tausend Licht­jahren zurück­legen kann, bevor es auf ein weiteres Teilchen trifft. Dagegen herrscht im inter­planetaren Raum im Druckbereich unter 10-18 mbar mit Zehntausend Teilchen pro Kubik­zentimeter dichtes Gedränge. Nach techno­logischen Maßstäben sprechen wir bereits ab Drücken kleiner 10-12 mbar von extremem Vakuum (XHV) und haben damit 2500 Teilchen pro Kubik­zentimeter im Blick und die Grenze des derzeit technisch Realisier­baren nahezu erreicht. Mit diesem Ansatz lässt sich der Bogen zum Schwer­punkt der Ausgabe 3 der Vakuum in Forschung und Praxis (ViP)  rasch ziehen: Es geht in der ViP in der Regel um verdünnte Gase.

Und so bringen wir in dieser Ausgabe Beispiele dafür, wie man mit aufwendiger Messtechnik und fundiertem Knowhow das unsichtbare Wenige in einem nahezu leeren Raum differenziert aufspüren kann.

Peter Hatton (Hiden Analytical) stellt zusammen mit seinen Co-Autoren die Threshold Ionisation Mass Spectrometry (TIMS) vor und zeigt, wie die Auf­lösung herkömmlicher Massen­spektrometrie deutlich erhöht werden kann, wenn nieder­energe­tische Elektronen zur Ionisation der zu analy­sierenden Gasatome oder -moleküle eingesetzt werden. Mit diesem Verfahren lassen sich auch noch Spezies mit nahezu gleichem Masse-zu-Ladung-Verhältnis getrennt analysieren. Dies gestattet unter anderem die Auftrennung von Deuterium und Helium und ist für die Untersuchung von Fusionsplasmen von hoher Relevanz.

Nur mit zuverlässiger Druckmessung kann in vakuumtechnischen Anlagen Prozesssicherheit erzielt werden. Dr. Viola Schäfer (Pfeiffer Vacuum) und Co-Autor zeigen für den UHV-Bereich Lösungen für eine auch in beengten räumlichen Anordnungen einsetz­bare Druck­messung rund um den Einsatz von Turbo­molekular­pumpen auf.

Die Vakuumerzeugung mittels Wälzkolbenpumpen untersuchen Dr. Alexey Raykov (Kazan National Research Technological University, Russland) und Co-Autoren, indem sie mit Hilfe der numerischen Strömungs­mechanik ein CFD-Modell für diesen zur Erzeugung von Feinvakuum weit verbreitet eingesetzten Pumpentyp entwickeln und verifizieren.

Wie sich mittels trocken­laufender Klauen­vakuuumpumpen die Wasser­qualität in Fernwärme­netzen steigern lässt, stellt Jasmin Markanic (Busch Vacuum Solutions) vor. Die robusten grob­vakuum­erzeugenden Pumpen entfernen Wrasen­dämpfe und garantieren in Kombination mit Vollentsalzungsanlagen einen zuver­lässigen Korrosions­schutz für die Rohr­leitungen.

Hinter die Physik von Verdampfung und Konden­sation schaut der dreizehnte Teil unserer Gelernt ist gelernt- (GIG-) Reihe und stattet uns mit solidem Wissen über den Wechsel von Aggregats­zuständen aus.

Der Magazinteil möchte wie immer mit der Vielfalt der vakuum­techno­logischen Anwendung in Produkt­entwicklung und Grundlagen­forschung erfreuen und heute schon Mach­bares sowie morgen vermutlich Erreich­bares vor­stellen. So soll auch diese Ausgabe beim Stöbern in den Themen rund um den nicht ganz so leeren Raum Entspannung und Anregung zugleich bringen.

Wiley / Lisa Kleinen

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