Diplomarbeit Christian Hauswald

Kapitel 3. Aufbau der VakuumapparaturApparatur durchzuführen. Dabei wird das System über ein automatisches Flutventil anden Turbopumpen mit trockenem Stickstoff belüftet. Dies geschieht bereits während desAbbremsvorgangs der Turbopumpen und verhindert somit, dass das System mit Raumluftoder rückströmendem Prozessgas aus der Vorpumpe kontaminiert und damit verschmutztwird. Während des Arbeitens an der offenen Kammer wurde diese stets mit Stickstoff geflutet,um das Eindringen von Umgebungsluft und damit Wasser zu minimieren. Dieses Vorgehenermöglicht es, nach dem Austausch eines Flansches oder Fensters wieder annäherndden ursprünglichen Druck zu erreichen, ohne die Kammer erneut zu heizen, und sorgt damitfür eine große Zeitersparnis. So konnte in der oberen Kammer nach Austausch einigerSichtfenster und erneutem Auspumpen wieder ein Druck von 8, 0 × 10 −10 mbar erreichtwerden - im Vergleich zu 2, 9 × 10 −10 mbar vor dem Öffnen.3.4 Analyse der Strömungsvorgänge im VakuumsystemUm die realen Druckverhältnisse in der Vakuumkammer abschätzen zu können, welchesowohl die Speicherzeit der MOT als auch die Güte des optischen Mikroresonators, etwadurch Adsorption von Rubidium, in der oberen Kammer beeinflussen, ist eine Analyse derStrömungsvorgänge im Vakuumsystem hilfreich [65].Zu diesem Zweck wurden zwei unterschiedliche Szenarien ausgewertet. Im ersten Fall wurdedie Vakuumapparatur evakuiert, ohne dass die Rubidium-Dispensoren in Betrieb waren(Szenario 1 (Luft)). Somit befand sich das System in einem Gleichgewicht zwischen totalerLeckrate und Saugleistung, der Druck entsprach dem Gleichgewichtsdruck (sieheTabelle 3.2) und das vorherrschende Gas im System war Luft. Der zweite Fall betrifftdie Ladephase der MOT (Szenario 2 (Rb)). Der Rubidium-Dispensor wurde mit einemStrom von 3 A betrieben und erhöhte signifikant den Druck im gesamten System. Es stelltesich wiederum ein Gleichgewicht zwischen ausströmendem Rubidium in der unterenKammer und der Saugleistung der beiden Pumpen ein, jedoch war das vorherrschendeGas im System nun Rubidium. Letzterer Fall ist besonders interessant, da diese Situationtypischerweise die höchsten Werte für den Druck im System erzeugt und somit eineAbschätzung der maximal herrschenden Drücke in den jeweiligen Kammer während desexperimentellen Betriebs ermöglicht.Im späteren Experiment wird der optische Mikroresonator etwa 30 cm über der Positionder MOT befestigt sein (siehe Abschnitt 2.3). Es ist zu klären, inwieweit diese direkteVerbindung zwischen Resonator und MOT-Kammer den Druck in der oberen Kammerund damit den Resonator beeinflusst. In Tabelle 3.2 sind die mit den Ionengetterpumpengemessenen Drücke, welche als Grundlage für die Berechnung der Strömungsvorgängedienen, aufgelistet:Gemessener Druck Szenario 1 (Luft) Szenario 2 (Rb)P UP 2,3×10 −10 mbar 1,0×10 −9 mbarP LP 2,0×10 −9 mbar 1,3×10 −8 mbarTabelle 3.2: Aufgelistet sind die an den Ionengetterpumpen gemessenen Drücke für die beschriebenenSzenarien mit Luft bzw. Rubidium als vorherrschendem Gas im Vakuumsystem. P UP bezeichnetdabei den Druck an der oberen Pumpe und P LP den Druck an der unteren Pumpe.46