Diplomarbeit Christian Hauswald

3.4. Analyse der Strömungsvorgänge im Vakuumsystemsind (Szenario 2 (Rb)) [65]. Aus Gleichung (3.18) folgen durch Umstellen folgende Zusammenhängefür den Druck und die Saugleistung in der oberen Kammer:P UC = (P UP − P 0 )S UP + P UP C 1C 1(3.20)S UC = C 1(P UC − P UP )P UC − P 0. (3.21)Mit Hilfe dieser Ergebnisse lassen sich auch Druck und Saugleistung in der unteren Kammerberechnen:P LC = (P UC − P 0 )S UC + P UC C 2C 2(3.22)S LC = C 2(P LC − P UC )P LC − P 0, (3.23)wobei C 2 durch C 2 ′ ersetzt werden muss, wenn man zusätzlich die differentielle Pumpstufeberücksichtigen will.Ausgehend von einer Pumpleistung der oberen Ionenpumpe von 200 l/s für Luft und 100 l/sfür Rubidium, jeweils im Druckbereich < 10 −8 mbar sowie einem an der oberen Ionengetterpumpeabgelesenen Druck wie in Tabelle 3.2 ergibt sich:Szenario 1 (Luft)Szenario 2 (Rb)P UC 2,6×10 −10 mbar 1,1×10 −9 mbarS UC 190 l/s 68 l/sP LC 1,1×10 −8 mbar 3,9×10 −8 mbarS LC 2,7 l/s 1,5 l/sP LC [diff] 1,3 × 10 −7 mbar 4,6 × 10 −7 mbarS LC [diff] 0,2 l/s 0,1 l/sTabelle 3.4: Druck und Pumpleistung in der oberen (UC) und der unteren (LC) Kammer berechnetaus der Erhaltung des Q-Flusses im Vakuumsystem. Die unteren beiden Zeilen (mit [diff]gekennzeichnet) wurden unter der Annahme berechnet, dass die differentielle Pumpstufe eingesetztwurde und spiegeln nicht die realen Druckverhältnisse zum Zeitpunkt der Messungen wider. Da dieSaugleistung der unteren Pumpe an der oberen Kammer vernachlässigt wird, beeinflusst die derEinsatz der differentiellen Pumpstufe nicht negativ den Druck in der oberen Kammer. Im Gegenteil:Die differentielle Pumpstufe sollte einen Druckunterschied von etwa zwei Größenordnungenzwischen den beiden Kammern erlauben.Wie deutlich zu sehen ist, sorgt der hohe Leitwert C 1 des oberen 5-Wege-Kreuzes dafür,dass der Druck in der oberen Kammer nahezu dem Druck gemessen mit der oberen Ionengetterpumpeentspricht. Die sehr großen Flanschverbindungen mit einem Durchmesservon etwa 150 mm sorgen also dafür, dass in der oberen Kammer noch 95 % (Szenario 1)bzw. 68 % (Szenario 2) der Saugleistung der oberen Ionengetterpumpe vorhanden sind.Anders stellt sich die Situation in der unteren Kammer dar. Aufgrund seines kleinen Durchmessersd = 16 mm und seiner relativ großen Länge von 160 mm hat das Verbindungsrohrbereits einen sehr kleinen Leitwert und erhöht damit den minimal möglichen Druck in derunteren Kammer um etwa den Faktor 40 im Vergleich zur oberen Kammer. Noch deutlicher49