VIP - Vakuum in Forschung und Praxis 2 / 2024

Seit der LIGO-Kollaboration Ende 2015 der erste direkte Nachweis gravitationsbedingter Ausbreitungen von Raumzeit-Störungen gelang, steht ein weiteres Werkzeug zur Beobachtung des Weltalls zur Verfügung. In verschiedensten Projekten feilt man nun an der Verfeinerung der Messtechnik, um aus möglichst weiter Entfernung ausgesendete Signale untersuchen und so noch weiter in die Vergangenheit des Weltalls schauen zu können. Neben exzellenten Laser-Interferometern, deren Funktionsweise hier kurz vorgestellt wird, braucht es zuverlässige Vakuumtechnik für den Erfolg dieser Messungen.

Was beim Aufbau einer solchen Vakuumanlage zu berücksichtigen ist, und welche Pumpentypen dabei zum Einsatz kommen, wird hier anhand des Projekts „VATIGrav” beschrieben.

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Vacuum Guerikianum - Guericke-Vakuum: Von der Erfindung der Vakuumpumpe zur weltweiten Anwendung

Wolfram Knapp

Pages: 29-35

Otto von Guericke hat die Vakuumpumpe etwa 1649 in Magdeburg erfunden und weiterentwickelt. Damit begründete er die Vakuumtechnik, deren weltweite Anwendung gegenwärtig rasant wächst. Das Guericke-Vakuum ist der Druckbereich von Atmosphärendruck bis zu dem Vakuumdruck, den Otto von Guericke in seinen Experimenten minimal erreicht hat bzw. erreicht haben könnte. Der Vakuumdruck wurde von Guericke nicht gemessen. Aber mit seinen Versuchsbedingungen: 1. Wasser als Dichtungsflüssigkeit, 2. Glasrezipient und 3. Beobachtung von Wasserdampf beim Abpumpen, kann der unterste Vakuumenddruck anhand der Sättigungsdampfdruckkurve von Wasser rekonstruiert werden. Das Ergebnis ist abhängig von der Temperatur. Wie genau auch, das Guericke-Vakuum entspricht dem Grobvakuum-Bereich der Vakuumtechnik. In Würdigung Guerickes genialem Wirken zur Begründung und Entwicklung der Vakuumtechnik nennen wir das Grobvakuum auch Guericke-Vakuum, welches den Druckbereich von Normaldruck bis 1 hPa umfasst.

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Dünne Schichten

Angeregte Moleküle: Die Trennung von Ladungen kann ihren Transport in ultradünnen Halbleitermaterialien auf ultrakurzen Zeitskalen beeinflussen

Benjamin Stadtmüller

Pages: 36-39

Die Umwandlung von Licht in Ladungsträger und deren Transport zu elektrischen Kontakten sind die Hauptaufgaben organischer Halbleiter in Bauelementen der Informationstechnologie und Photovoltaik. Doch bislang ist wenig über die gegenseitige Beeinflussung beider Prozesse bekannt. Die zeitaufgelöste Photoelektronen-Spektroskopie mit ultrakurzen Pulsen im extremen UV-Bereich liefert Einblicke in die Kopplung von optischen und Transporteigenschaften in organischen Halbleitern.

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Empowering PVD for corrosion protection: TiMgGdN coatings with game-changing corrosion performance: A genuine competitor to electroplated chromium

Holger Hoche, Thomas Ulrich, Peter Kaestner, Matthias Oechsner

Pages: 40-44

A novel, monolithic DC-magnetron sputtered TiN+MgGd coating, only 3to5 μm thick, effectively protects steel substrates from corrosion. This achievement is due to alloying of TiN with MgGd, which not only maintains the renowned wear resistance of TiN coatings, but potentially improves it through optimized deposition parameters.

The key to the enhanced corrosion resistance lies in the addition of magnesium (Mg) and gadolinium (Gd). It reduces the coating's free corrosion potential, thereby mitigating the driving force for galvanic corrosion between coating and substrate. Moreover, at specific Mg to Gd ratios, a cathodic protection effect can be observed. Crucially, the presence of Gd is essential for this performance. It imparts hydrophobicity to the coating surface, reinforces a passivating layer and significantly enhances defect tolerance.

This discovery paves the way for a sustainable alternative to electroplated chromium or combined electroplating and PVD, offering superior corrosion protection with minimal coating thickness.

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