Diplomarbeit Christian Hauswald

3.3. Das Vakuumsystemdies mehrere Gründe haben. Der Gleichgewichtsdruck P Gl stellt sich dabei ein, wenn dieSaugleistung gleich der Leckrate Q L ist [60]:Q L = S · P Gl . (3.16)Die Leckrate, bestimmt durch den Gasfluss, welcher durch ein Leck in das System einströmt,kann durch reelle oder virtuelle Lecks verursacht werden. Unter reellen Lecks verstehtman direkte Verbindungen des Rezipienten mit der umgebenden Atmosphäre, wieetwa winzige Poren oder Risse im Material. Außerdem kann Permeation eine Rolle spielen,da z. B. Helium durch Edelstahl oder Glasoberflächen hindurchdiffundiert und somit auflange Sicht zu einer konstanten Leckrate führt. Dieser Effekt ist jedoch zu vernachlässigen,da er im Normalfall durch andere, wesentlich größere Leckraten überdeckt wird.Ein virtuelles Leck ist im Gegensatz zu einem rellen Leck auf eine Gas- oder Dampfquelleim Inneren des Rezipienten zurückzuführen, dazu zählt vor allem die Desorption vonWasser von den Oberflächen, Gasabgabe von verbauten Komponenten oder eingeschlosseneLuft-Volumina, etwa in einem Sackloch, welches mit einer Schraube verschlossen ist.Um relle Leckraten zu messen, bedient man sich im UHV-Bereich so genannter Helium-Lecksucher, welche extrem kleine Leckraten bis Q L = 10 −12 mbar·l/s nachweisen können.Bei der Lecksuche an der Vakuumapparatur gibt es, je nach Druckbereich, in welchemdas Leck auftritt, unterschiedliche Vorgehensweisen. Sofern die Leckrate sehr groß ist, alsoden Druck im Bereich von 10 −4 mbar bis 10 −7 mbar limitiert und es sich um ein reellesLeck handelt, kann dieses mit Hilfe von Isopropanol oder Aceton gefunden werden.So wurde beim erstmaligen Auspumpen der unteren Kammer ein Leck in einem Glas-Metall-Übergang eines Sichtfensters (Torr Scientific) festgestellt, welches den Druck auf3 ×10 −4 mbar limitierte. Dieses Leck konnte mit Hilfe von Isopropanol genau lokalisiertwerden. Die Flüssigkeit wurde dabei Schritt für Schritt auf alle verdächtigen Bereichewie Dichtungen oder Glas-Metall-Oberflächen geträufelt und ein Druckanstieg abgewartet.Lösungsmittel eignen sich zu diesem Zweck besonders gut, da sie einen sehr niedrigenDampfdruck haben und somit sehr schnell durch ein Leck in die Kammer verdampfen.Ist die Leckrate jedoch deutlich kleiner, der Druck also schon im Bereich < 10 −7 mbar, soempfiehlt sich die Verwendung eines Helium-Lecksuchers. Dieses Gerät enthält ein Massenspektrometersowie eine interne Pumpe und wird hinter der Turbopumpe mit demVakuumsystem verbunden, so dass eine Analyse des geförderten Gases möglich ist. Nunwerden mit einer Druckpistole sehr kleine Mengen Helium von außen auf die Apparaturgegeben. Das Helium gelangt durch ein mögliches Leck in die Kammer und wird von denTurbopumpen in den Lecksucher gefördert und dort registriert. Mit dieser Methode könnenLeckraten bis Q L = 10 −12 l/s·mbar gefunden werden, was einem Gleichgewichtsdruck vonetwa 1 ×10 −10 mbar im System entspricht. Vor allem die Swagelok-Verbindungen, Haarrissein Kupferdichtringen und fehlerhaften Glas-Metall-Verbindungen haben sich als Quellereeller Lecks herausgestellt und konnten mit Hilfe der Helium-Lecksuche lokalisiert undbehoben werden.3.3.8 Fluten der KammernEin Fluten der Kammer, also die Herstellung von Atmosphärendruck im Vakuumsystem,ist immer dann nötig, wenn das System geöffnet werden soll, um Veränderungen an der45