Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

3.5. PUMPEN UND PROBENHALTER 45
geleitet. Der Öldampf reißt dadurch Gasmoleküle mit sich, bevor er an der gekühlten
Pumpenwand wieder kondensiert und in das Ölbecken zurückläuft. Dabei werden die zu-
erst eingefangenen Gasmoleküle wieder freigegeben und über eine konventionelle Pumpe
abgesaugt.
Spezielle Vorrichtungen verhindern das Eindringen des Öldampfes in das Innere des
TEM. Diffusionspumpen können in einem großen Druckbereich zwischen 10 −1 P a bis
10 −9 P a eingesetzt werden [4].
Turbopumpe In einer Turbopumpe wird eine Turbine (ähnlich wie in einem Turbinentrieb-
werk eines Flugzeuges) verwendet, um Gasmoleküle aus dem Mikroskop zu befördern.
Das Turbinenschaufelrad dreht sich dabei mit bis zu 50.000 U
min [4].
Der Vorteil von Turbopumpen gegenüber den Diffusionspumpen ist, dass sie bis auf La-
geröl für die Schaufelräder ohne Öl auskommen und so das Innere des TEM nicht verun-
reinigen können. Aufgrund ihrer schnell rotierenden Teile sind sich jedoch störungsanfälliger
als Diffusionspumpen.
Ionenpumpe Ionenpumpen verwenden weder Öl noch rotierende Teile. Im Inneren einer
Ionenpumpe werden von einer Kathode Elektronen erzeugt, die in einem homogenen
magnetischen Feld spiralförmige Bahnen durchlaufen. Treffen diese Elektronen auf ihrer
Bahn auf ein Gasmolekül, so wird dieses ionisiert und danach von der Kathode aus
Titan angezogen. Dort schlägt es Titan-Atome heraus, die ihrerseits an der Anode
haften bleiben und dabei noch weitere Gasmoleküle mitreißen und chemisch binden. [4]
Die Ionenpumpe entfernt Gasmoleküle somit auf zwei Arten: einerseits durch Ionisation
und Anlagerung an der Kathode und andererseits durch die Anlagerung von Titan und
mitgerissenen Gasmolekülen und deren chemischer Bindung an der Anode.
Ionenpumpen können erst ab einem Druck von < 10 −3 P a eingesetzt werden. Aufgrund
ihrer sicheren und sauberen Arbeitsweise sind sie meist direkt an das Innere des TEM
angeschlossen; im speziellen im Bereich der Elektronenkanone, wo ein besonders nied-
riger Druck herrschen muss. [4]
Die Pumpen sind zu einem Pumpensystem verbunden, wobei die Rotationspumpe als Vor-
pumpe für die Diffusionspumpe bzw. die Turbopumpe dient.