Große CFK Vakuumkammer - erster Test

Hallo Michael,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Du könntest das räumlich so anordnen, dass das Schauglas durch eine Blende geschützt ist, und dass der Verdampfer auf dem Umweg über einen kleinen Spiegel sichtbar ist. Wenn der Spiegel bedampft wird, macht das ja nichts.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
danke, auf diesem Trick bin ich auch schon gekommen. Bei meinen älteren 16“ Kessel hängen nämlich derzeit 4 Verdampferelemente an der Decke und der Spiegel liegt unten. Das Schauglas ist ebenfalls in der Decke eingefasst, kann aber von den Verdampfern nicht direkt angestrahlt werden. Ich sehe also das Spiegelbild der Elemente auf dem Substrat. Mir wäre es aber zu umständlich den neuen sechsfach- Verdampfer in den alten Kessel zu einzubauen.

Es scheint mir ausreichend zu sein wenn man an das Verhalten der Frickel- Heizelemente an einen einzelnen Exemplar dokumentiert. Dazu wurde nur eines von den sechs im Verdampfer eingebauten mit einen Reiter beladen, „Bavaria“ durch einen fast 16“ großen Pott mit 14“ großen Schauglas ersetzt und dann das beladene Element in Aktion mit einer Fotoserie dokumentiert. Die Ansicht ist fast genau senkrecht von oben. Deshalb erscheint das Element annähernd geradlinig gestreckt. Genaue Form siehe unten, Bild 16.

<b>Bild 15</b>

Man erkennt deutlich die sehr schnelle Aufheizung. Der Reiter verschwindet aber erst nach 14s und zwar schlagartig. Spätestes nach 24 s ist die Verdampfung abgeschlossen, erkennbar an dem annähernd gleichförmigen Glühen im seinem mittleren Bereich. Der eigentliche Verdampfungsvorgang dauert hier also nur ca. 10 s. Ohne jetzt noch mal viel herum zu rechnen wage ich zu behaupten, dass man mit dieser Art von Heizelementen einen deutlich besseren Vedampferwirkungsgrad errreicht als mit glatten W- Drähten.

Wegen der Verdampfung nur eines einzelnen Reiters bleibt das Schauglas noch hinreichend transparent um den Vorgang problemlos fotografisch dokumentieren zu könne. Bei dem Versuch mit 6 geladenen Elementen wurde das Schauglas dagegen fast schlagartig zu einem lichtundurchlässigen Spiegel.

Hallo Kai,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Selber wickeln ist mit einer Propanflamme (Rotglut) möglich , siehe John Strong Seite 172.
Das Foto zeigt meinen allerersten Versuch, freihand auf einer M8 Schraube.
Das geht mit einer Wickelhilfe deutlich besser.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Vielen Dank für diese Demo. Bei meinen Frickel- Dingern hab ich ebenfalls die Lötlampe zur Hilfe genommen. Die hat hier tatsächlich geholfen.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nachdem ich jetzt weiß, was professionell geformte Wendel kosten habe ich kurzerhand 100 Stück bestellt.
Hatte deutlich mehr vermutet.
Melde mich wenn die hier aufschlagen, kannst gern ein paar abhaben.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das hört sich ja echt gut an. Vielen Dank für das Angebot. Ich würde dir gerne ein Dutzend davon abkaufen und ausprobieren ob die auch für meine Kammerdimensionen passen. Mein Schweißtrafo kann lt. Herstellerangabe kurzzeitig 200 A. Das wäre also kein Problem.

Noch einige Sätze zu meine jüngsten Versuchen mit den Frickel- Elementen. Davon hab ich gestern zunächst nur 3 hergestellt und in dem neuen Verdampfer getestet. Dabei war von den insgesamt
18 0,5 x 70 Filamenten nicht eines gerissen. Danach wurde der Verdampfter voll mit 6 dieser Elemente bestückt und 5 Versuche mit jeweils 14 x 1 Al- Reitern gefahren. Auch danach sah alles noch voll OK aus. Dann folgten noch zwei Durchgänge* mit unverändertem Verdampfer, bei dem aber nur ein Element beladen worden war. Ziel dieses Versuches war Bild 15.

Hier noch ein Bild dazu.

<b>Bild 16</b>

Das ist genau dasselbe Element wie in Bild 15

Gruß Kurt

*Nachdem ich beim vorletzten Versuch vergessen hatte die Öldi einzuschalten aber trotzdem der Verdampfer ausgeheizt wurde schien mir eine Wiederholung des Versuches ratsam zu sein. Witziger weise hatte der Verdampfter bei Feinvakuum von ca. 0,01 mb problemlos verdampft. Selbst auf dem 20 cm entfernten Schauglas hatte sich ein deutlich sichtbarer metallischer Belag niedergeschlagen.

Hallo Kai,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">besten Dank für die weitere Grundlagenforschung!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
gern geschehen! Geschieht ja vornehmlich im Eigeninteresse.[8D]

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Gut zu wissen, daß die "Frickeldinger" aus 3 x 0.5mm Wolframdraht so gut halten....
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Vom ersten Satz wurde eines nach dem 5 Versuch beim Wiederbeladen wg. ungeschicktem Handling zerstört und danach gegen ein neues getauscht. Ein weiteres brach während der 6. Heizung ohne äußeren Anlass und wurde ebenfalls gegen ein neues ersetzt.

Die beiden neuen Elemente wurden aus jeweils 3 Filamenten <b>geflochten</b> (Arbeitsname WZ3), nicht mehr gefrickelt. Diese haben mittlerweile 5 bzw. 6 Heizungen schadlos überstanden. Von den ersten 6 sind immer noch 4 im Dienst, nach jeweils 12 erfolgreichen Heizungen. Der Heizstrom lag so im Bereich 50A &lt;-&gt; 42A, die Spannung bei 12V &lt;-&gt; 14 V.

Hauptziel meiner lfd. Versuchsserie ist die Optimierung der Heizdauer- und Leistung. Mich ärgert z. B. dass die eigentliche Verdampfung der Reiter erst ca. 15 s nach Einschaltung der Heizung beginnt obwohl die Heizlemente spätestens nach ca. 4s auf Betriebstemperatur sind. Siehe dazu noch mal obiges Bild 15. Es geht hier nicht um 11 s Zeitersparnis sondern um die Minimierung der unvermeidbaren Ausgasung eben wg. dieser Heizung.

Im ersten Schritt hab ich die Reiter vor dem Biegen auf ca. 0,3 mm geplättet, in der Annahme dass dadurch der Wärmeübergang Heizelement =&gt; Reiter merklich verbessert wird. Vermutlich passiert das hier überwiegend durch Strahlung.

<b>Bild 16 </b>

Offensichtlich beginnt hier die Verdampfung schon zwischen 8 bis 9 s nach dem Einschalten. Es versteht sich wohl von selbst dass für diese Versuche ein- und dasselbe Element genutzt worden ist.

Mir gefällt aber das Plätten der Reiter nicht so richtig, wg. der damit verbundenen Gefahr von Verunreinigung.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der 1x14mm Aludraht hat leider nur 0.03g bzw. 30mg. Ich brauche deutlich mehr[;)]<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wieviel mehr? Ich kann gerne mal ausprobieren wie viel mg meine WZ3 noch vertragen. Natürlich würde ich an deiner Stelle auch auf die kräftigeren, professionell gefertigten Heizelemente setzen. Aber wenn du den 0,5 mm W- Draht verbraten möchtest...

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Wie sieht denn die Vorderseite des Schauglases aus?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das Schauglas des kleineren Kessels hat ca. 250 mm freie Öffnung und es sieht alle 6 Verdampferelemente. Sein Abstand von der Verdampferebene beträgt 200 mm. Der Belag sieht in der Draufsicht aus wie ein guter Spiegel, ist aber in der Durchsicht nicht ganz lichtdicht. Bei dem Versuch mit irrtümlich ohne Ödli war der dieser Belag nur ein metallisch wirkender leichter Grauschleier.

Bei dem Kessel "Bavaria" sieht das Schauglas nicht alle 6 Elemente. Folglich ist der Belag relativ dünn. Er spiegelt dennoch ordentlich, ist aber in der Durchsicht ziemlich transparent.

Gesten hab ich in "Bavaria" auch mal ein Probeglas 140 x 90 verspiegelt:
Kreisdurchmesser der 6 Elemente: 310 mm
Ladung: je 1 Reiter 14 x 1
Abstand z: 180 mm
verdampftes Vol.: 66 ml.

Nach den Rechenprogramm sollte die Schichtdicke 42 nm betragen. Jedenfalls ist es fast lichtdicht. „Fast“ deshalb, weil man in der Durchsicht noch die Sonne erkennen kann, eine 20 Watt LED Energiesparlampe dagegen nicht mehr. Dieses Probeglas hab ich mit einem 20 Monate alten aus meiner Schublade verglichen.

<b>Bild 17 </b>

So nach Augenmaß kann man nicht entscheiden welches besser reflektiert. Der ältere Belag erscheint aber im Sonnentest wesentlich transparenter. Leider kann ich nicht mehr feststellen wie groß die Schichtdicke auf dem älteren Glases ursprünglich war.

Gruß Kurt

Hallo Kurt,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mich ärgert z. B. dass die eigentliche Verdampfung der Reiter erst ca. 15 s nach Einschaltung der Heizung beginnt obwohl die Heizlemente spätestens nach ca. 4s auf Betriebstemperatur sind<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Es ist offensichtlich, dass zu Beginn des Heizens nur ein sehr kleiner Teil der Energie zum Aufwärmen des Aluminiums beiträgt.
Etwas schneller könnte es gehen, wenn das Aluminium auf 2 Portionen aufgeteilt wird und Du den Draht w-förmig biegst, so dass zwei Heizzonen vorhanden sind.
Ich denke, das wäre auch ein gangbarer Weg für Kai, die Beladung pro Heizelement etwas zu erhöhen, vielleicht so um 50%.

Gruß,
Martin

Hallo Martin,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: MartinB</i>
<br />Hallo Kurt,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mich ärgert z. B. dass die eigentliche Verdampfung der Reiter erst ca. 15 s nach Einschaltung der Heizung beginnt obwohl die Heizlemente spätestens nach ca. 4s auf Betriebstemperatur sind<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Es ist offensichtlich, dass zu Beginn des Heizens nur ein sehr kleiner Teil der Energie zum Aufwärmen des Aluminiums beiträgt.
Etwas schneller könnte es gehen, wenn das Aluminium auf 2 Portionen aufgeteilt wird und Du den Draht w-förmig biegst, so dass zwei Heizzonen vorhanden sind.
Ich denke, das wäre auch ein gangbarer Weg für Kai, die Beladung pro Heizelement etwas zu erhöhen, vielleicht so um 50%.

Gruß,
Martin
[quote]...Ich denke, das wäre auch ein gangbarer Weg für Kai, die Beladung pro Heizelement etwas zu erhöhen, vielleicht so um 50%.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
14 mm Länge teilen und dann die Teilstücke jeweils w- förmig biegen?
Das wird wohl nur bei deutlich dünnerem Draht und entsprechend größerer Länge Sinn machen. Bisher hab ich aber noch keinen dünneren Draht in Rein- Alu gefunden und bin deshalb auf die Idee mit dem Plätten des 1 mm Drahtes gekommen.

Gruß Kurt

Hallo Kurt,
Nein, nicht das Alu w-förmig biegen, sondern den Heizdraht. Dann hat er 2 separate Schmelzzonen.

Ok,bei 14mm wird das Teilen schon sehr knapp.
Könnte aber noch gehen. Vielleicht zusätzlich zum plattdrücken?

Vom Heizen her wäre natürlich eine Aluminium-Spirale um den Wolframdraht herum das Beste, aber mir ist klar, dass man das hier nicht ohne Weiteres hin bekommt.
Die Profie bei denGroßteleskopen machen das ja anscheinend so, und dann noch eine Wolfram-Spirale und jede Windung bekommt ein eigenes kleines Alu-"Paket". Aber die verwenden die Heizdrähte ja auch nur einmal.

Wie machst Du das mit dem Plätten? Mit dem Hammer drauf hauen?

Gruß,
Martin

Hallo Martin,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nein, nicht das Alu w-förmig biegen, sondern den Heizdraht. Dann hat er 2 separate Schmelzzonen.

Ok,bei 14mm wird das Teilen schon sehr knapp.
Könnte aber noch gehen. Vielleicht zusätzlich zum plattdrücken?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
vielen Dank, diese Tipps gefallen mir seht gut[^]. Deshalb hab ich gleich probiert ob das auch mit meinem Heizelement in Flechttechnik funktioniert. Das sieht so aus.

<b>Bild 17 </b>

<b>Bild 18 </b>

Das Plätten geht dann so.

<b>Bild 19 </b>

<b>Bild 20 </b>

<b>Bild 21 </b>

<b>Bild 22 </b>

Bevor ich mich an die Vollausstattung der Verdampfern mit den WZ3-w Heizelementen vergnügen würde hab ich erst mal einen ausprobiert. Für so etwas benutze ich gerne meinen mittelgroßen Pott mit dem großen Glasdeckel.

<b>Bild 23 </b>

Da wurde also nur das WZ3-w mit 2 geplätteten Reitern beladen, auf HV evakuiert, geheizt und letzteres mit einer Fotoserie im 2 s Takt erfasst.

<b>Bild 24 </b>

Ganz offensichtlich sind hier die beiden Reiter schon innerhalb von 6s nach Start geschmolzen und glühend. Sie verdampfen also bereits. Spätestens nach 22 s ist die Verdampfung abgeschlossen. Das neue Element beginnt bei genau gleicher Zuladung an Al- Masse trotz und etwas geringerer Heizleistung deutlich frühen mit der Verdampfung als bei dem Versuch gemäß Bild 16. Erwartungsgemäß hat das den Versuch schadlos überlebt.

<b>Bild 25 </b>

Als nächstes möchte ich den Verdampfer vollständig mit den WZ3-w bestücken und natürlich testen ob dieser Mehraufwand tatsächlich sinnvoll ist.

Gruß Kurt [/b]

Hallo Kurt,

Ich hätte nicht gedacht, dass Du das mit dem w-förmigen Heizdraht so schnell testen würdest!
Das sieht schon sehr interessant aus. Schneller aufschmelzen tut das Alu auf jeden Fall. Allerdings bin ich nach den Fotos nicht ganz sicher, ob das Verdampfen auch schneller abgeschlossen ist.

Vielleicht ist gar kein w-förmiger Draht nötig und Du belädst einfach den normalen V-Heizdraht mit zwei "halben Portionen", aber nicht genau in der Mitte, sondern mit etwas Abstand zueinander?

Zumindest würde ich das w so biegen, dass die seitlichen Schenkel etwas länger sind und die Erhöhung in der Mitte etwas schmaler ist und damit die Alustücke näher zusammen.
Ziel müsste sein, dass sich der Wolframdraht schon in den ersten Sekunden möglichst gleichmäßig erwärmt ohne starke Temperaturspitzen.

Das schmelzende Alu scheint ja eine ausgleichende Wirkung bei der Temperatur zu haben. Interessanterweise haben sich offenbar an den Seiten keine Alutropfen gebildet, und das flüssige Alu wurde anscheinend nach dem Aufschmelzen auch Richtung Mitte, zur heißesten Zone, gezogen.

Deine Plättmethode scheint mir besser geeignet als ein Hammer.
Statt Alubacken ist vielleicht polierter Edelstahl (oder sogar Titanblech?) am besten zum Quetschen, weil Du damit leichter reproduzierbare Dicken erreichen könntest, denn es sollte selber weniger nachgeben als dein 5x20 Alu. Schraubstockspindel immer in die selbe Position drehen, dann sollte immer dieselbe Dicke dabei rauskommen.

Wie machst Du das eigentlich beim Hantieren mit allem, was in die Vakuumkammer soll? Welcher Sauberkeitslevel ist nach deiner Erfahrung erforderlich? Verwendest Du Reinraum-Handschuhe? Besonders die Bedampfungs-Aluteile und die Heizdrähte würde ich wahrscheinlich nicht mit den blanken Fingern berühren, und auch nur in geschlossenen sauberen Lebensmittelboxen zusammen mit Trocknungsmittel aufbewahren.
Ich weiß aus meinem beruflichen Umfeld, dass alle Teile, die ins Permanentvakuum sollen, im Reinraum in geschlossenen Schränken unter trockenem Schutzgas gelagert werden. So weit müssen wir hier wohl nicht gehen, aber zumindest alles, was mit wenig Aufwand umsetzbar ist, würde ich schon tun.

Gruß,
Martin

Hallo Kai,
du machst keine halben Sachen. Hut ab.
Und viel Erfolg.
Echt Wahnsinn was du da so auf die Beine stellst.
Es gäbe sicher auch hier ein paar Spiegel die ab und zu mal frisches Alu bräuchten.[:p][:D]

Ich lese das gerade zum ersten Mal, echt Hut ab, das ist Grundlagenarbeit. Kompliment. Ich wünsche Dir besten Erfolg!

Jörg

Hallo Martin,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ich hätte nicht gedacht, dass Du das mit dem w-förmigen Heizdraht so schnell testen würdest!
Das sieht schon sehr interessant aus. Schneller aufschmelzen tut das Alu auf jeden Fall...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

ja, das war mir selber doch etwas zu schnell und getreu dem Motto:

„Warum denn einfach wenn es auch kompliziert geht“.

Zum Glück fiel mir der Spruch von den guten Teilen wieder ein, der da lautet:
„Jedes entbehrliches Teil ist ein gutes Teil.“

Nach einigen weiteren Versuchen bin ich dann zu diesem Heizelement mit nur 2 Filamenten und wieder nur mit einem u- förmig gebogenem, ungeplätteten Reiter gekommen.

<b>Bild 26</b>

Im Sechfach- Verdampfer spare ich damit bei einer normalen Bedampfung 6 Filamente und 3 Reiter. Das macht exaktgenau 9 gute Teile! Dazu komme noch die „guten Teile“ wg. Entfall der Plättvorrichtung von Al- Draht. Zudem hab ich bei den Versuchen mit je zwei auf 1 x 8 mm geteilten Al Reitern gelernt was mit „Mäusemelken“ gemeint sein könnte.

Eine Reduzierung auf weniger als 6 Verdampferelemente würde zwar logischerweise noch mehr „gute Teile“ ergeben, aber sehr wahrscheinlich mit schlechterem Ergebnis bezüglich der Gleichförmigkeit der aufgedampften Schichtdicke. Bis zum Beweis des Gegenteils werde ich den obigen Verdampfter weiter nutzen.

Nachdem ich ziemlich schnell gelernt habe wie man den etwas störrischen 0,5 mm W-Draht mühelos verdrillen kann hab ich mir weitere 20 m davon auf Lager gelegt. Das reicht für
80 Heizelemente zum Materialpreis von ca. 0,34€/Stück.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Allerdings bin ich nach den Fotos nicht ganz sicher, ob das Verdampfen auch schneller abgeschlossen ist..<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Die Verdampfung beginnt wohl in dem Moment wenn der Reiter auf dem Heizelement zerfließt (Va), sie endet (Ve) wenn das Heizelement wieder aufhellt, eben weil fast alles an Alu verdampft ist. Die Zeit dazwischen kann man wohl näherungsweise als Verdampfungszeit (VZ) annehmen.

Nach dem Versuch gemäß Bild 16 beträgt VZ ca. 8s. Im Versuch nach Bild 24 dauert es annähernd doppelt so lange. Offensichtlich sitzen hier die beiden Teile des Reiters zu weit außen und daher in der kälteren Zone des Heizelementes. In der zum „Standard“ erklärten Konfiguration sieht das so aus:

<b>Bild 27</b>

Danach beginnt die Verdampfung nach ca. 4 bis 5 s nach Einschaltung der Heizleistung und sie dauert weniger als 10s.

Aus der Geometrie der Anordnung von Verdampfer und Substrat sowie den insgesamt 75 mm³ verdampftes Al ergibt sich eine Schichtdicke auf dem Substrat von ca. 50 nm. Demnach würde bei 10 s Verdampfungszeit die Schichtdicke im Mittel mit 5 nm/s wachsen. Das sollte meines Wissens wohl schnell genug sein.

Nach obigen Versuchen betrachte ich das Verdampferproblem für meine zierliche 70 l Kammer, tauglich für Spiegel bis ca. 16“ als gelöst. Kai müsste in seinem „Raumschiff“ rund 10x mehr in annähernd gleicher Zeit verdampfen. Wenn ich mich recht erinnere hat er für die dazu erforderliche Heizleistung mit 5000 W abgeschätzt. Das dürfte passen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wie machst Du das eigentlich beim Hantieren mit allem, was in die Vakuumkammer soll? Welcher Sauberkeitslevel ist nach deiner Erfahrung erforderlich? Verwendest Du Reinraum-Handschuhe? Besonders die Bedampfungs-Aluteile und die Heizdrähte würde ich wahrscheinlich nicht mit den blanken Fingern berühren, und auch nur in geschlossenen sauberen Lebensmittelboxen zusammen mit Trocknungsmittel aufbewahren.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

So ganz klein bisschen vorbelastet bin ich diesbezüglich schon. Beruflich hab ich nämlich mehrere Jahre lang an der Entwicklung von Systemen zur Messung von Gasspuren in der Luft mitgearbeitet...

Wenn man mal das Reinheitsproblem der Substratoberfläche vor dem Bedampfen* gefressen hat muss man sich ja nicht mehr um viel kümmern. Das wäre von Hause aus hochreines Alu sowie der Wechsel von verschlissenen Verdampferelementen. Bisher hab ich noch keine systematischen Versuche gemacht ob man diese Teile wirklich steril und pulvertrocken halten muss. Sie sind das bei mir im frisch eingebautem Zustand garantiert nicht, spätestens aber nach dem routinemäßigen Vorglühen sowie Glimmen im Feinvakuum vor dem eigentlichen bedampfen. Da meine Spiegel für gewöhnlich mit fast 90% Reflexionsgrad aus der Kammer kommen und dazu noch Tesatest-proof sind hab ich wohl bisher nichts wirklich falsch gemacht in Sachen Al- Bedampfung [:)].

Gruß Kurt

*Dazu wird folgt noch ein spezieller Beitrag folgen.

Hallo Kai,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Das interessiert mich...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
man nehme den Draht in die Hand... Die folgenden Bilder erklären vielleicht alles.
(Ab sofort werde ich meine Heizelemente ebenfalls als Wendeln bezeichnen.)

<b>Bild 28 </b>

<b>Bild 29 </b>

Aus fototechnischen Gründen wurde hier die Drahtlänge gekürzt. Standardmäßig wird ein 1000mm Drahtstück verdrillt. Daraus lassen sich 6 Wendeln fertigen.

Mit bei Rotglut vorgeglühtem Draht kann es aber schon nach wenigen Drehungen Bruch geben und damit eine schlechte Ausbeute an Wendeln/Drahtlänge .

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Damit ich das richtig verstehe:
Lässt Du gleich den vollen Strom auf die Wendel los?...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ja, warum auch nicht? Der Einschaltstrom beträgt bei Vollast ca. 42A für den voll nach Bild 26 bestückten und mit Reitern beladenen Verdampfer. Nach wenigen s sinkt der Strom auf 35 A. Bei Ende der Verdampfung nach ca.20 s sind es noch 32 A. Die Betriebsspannung liegt nach Abklingen der Einschaltstomspitze bei ca. 17V. Mein Schweißtrafo ist also nur in grober Näherung eine Konstantstromquelle.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich mache das so:
Das Alu wird bei "Rotglut" auf die Wendel aufgeschmolzen. Das dauert manchmal 10-15s.
Danach kann man nochmal abkühlen lassen und eine Minute pumpen, oder eben voll durchheizen.
Man kann das Aufschmelzen auch vor dem Glimmen erledigen... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
So ähnlich hab ich das auch ausprobiert. Aber bei verminderter Heizleistung von ca. 350 W dauerte es individuell recht unterschiedlich lange bis die 6 Reiter jeweils aufgeschmolzen waren. ZB. brauchte Reiter Nr. 1 nur 5 s, Nr. 3 dagegen 15s. Nach 15s war aber Reiter 1 schon fast vollständig verdampft.

Im Sinne eines möglichst gleichförmigen, schnellen Schichtwachstums taugt das natürlich nix. Deshalb gebe ich noch in der Feinvakuumphase einen ca. 2 s dauernden Schubs mit voller Leistung auf den Verdampfer um die flüchtigen Bestandteile wegzublasen. Wg. Feinvakuum kommt davon sehr wahrscheinlich nichts auf dem Substrat an. Nach glimmen und erreichen HV &lt; 3 e-5 mb wird dann wie oben beschrieben mit Vollast geheizt. Vom einschalten der Pumpen dauert das bis dahin ca. 30 min. Hab ich anfangs nicht gedacht dass das mit der relativ kleinen Öldi Edwards E02 und dem 70 l Pott „Bavaria“ so gut laufen würde.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich werde die Teile mit voller Beladung (0.44g) testen. Bin gespannt!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Schätze, es wird keine Probleme geben. Für eine echte, hinreichend dicke Belegung aus 6 Wendeln wirst du wohl weniger beladen müssen. Für meinen Pott scheinen mir diese Wendeln ebenfalls zu üppig zu sein.

Gruß Kurt

Hallo Kai,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Deine 2-fach-Wendel werde ich definitiv testen, bevor ich mich entscheide.Deine 2-fach-Wendel werde ich definitiv testen, bevor ich mich entscheide.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

<b>1.Versuch</b>
Spaßeshalber hab ich die Wendeln jeweils mit 81 mg Al beladen, insgesamt also 0,486g. Das entspricht ca. 2,4 x meiner „Standardladung. Die mittlere Heizleistung wurde von 550 auf ca. 630 W, die Gesamtheizzeit von 25 s auf 45 erhöht. (Die Wendeln hatten vorher schon 4x meine "Standardladung" innerhalb von ca. 10s problemlos verdampft.)
Ergebnis: Alle 6 Wendeln sahen hinterher noch ziemlich sauber und gebrauchsfähig aus.

<b>Bild 30</b>

<b>2. Versuch</b>
Daraufhin folgte ein weiterer Versuch ebenfalls mit 0,49 g Al, nur ca. 25s Heizzeit, dafür aber ca. 720 W Heizleistung.
Ergebnis: Alle Wendeln hatten diesen Versuch überlebt, sahen aber nicht mehr voll ausgedampft aus.

<b>Bild 31</b>

<b>3. Versuch </b>
Nach erneuter Evakuierung auf HV wurde die Heizung mit derselben Einstellung wie in Vers.2 geheizt.

Ergebnis.: Eine Wendel war kurz nach den Einschalten durchgebrannt.

<b>Fazit:</b>
a) Die Wendeln haben bei „Standardladung“ erhebliche Reserven bezüglich Zuladung oder Mehrfachnutzung. Bei einmaliger Nutzung wären ca. 0,08 g Al/Wendel vertretbar.

b) Übertragen auf die für deine Riesenscherbe benötigten 3,2g Al müsste man 40 meiner Wendeln mit je 0,08g Al beladen. Nach meiner Einschätzung ist es aber eher unwahrscheinlich dass dann bei D=1200 und z = 600 mm die gewünschte Wachstumsgeschwindigkeit der Schichtdicke &gt;2nm/s erreicht werden kann. Zudem müssten mindestens
630W x 40/6 = 4,2 kW Heizleitung
zur Verfügung stehen.
Vor dem Drahtfrickeln würde ich erst ausprobieren was denn die von dir gezeigten Wendeln leisten können. Ich hätte auch lieber welche die man gebrauchsfertig aus der Schachtel nehmen kann.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">So langsam geht mir ein Licht auf, was der Grund für die Bevorzugung der Parallelschaltung in der Literatur sein könnte.
Es ist durchaus möglich, das es genau dieses Aufschmelzen bei niedriger Temperatur ist.
Vielleicht schreibe ich einen der Autoren des MMT Artikels an, das interessiert mich.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das interessiert mich natürlich ebenfalls. Bisher sehe ich das aber so: Bei annähernd konstantem Strom wird die Wendel beim schmelzen des Reiters schlagartig abgekühlt und damit der Widerstand und die Leistung reduziert. Das kann man bei meinen Versuchen im Pott mit dem großen Fenster deutlich sehen.

<b>Bild 32</b>

Die Wendeln mit noch nicht geschmolzenen Reitern bleiben dagegen auf höherer Temperatur, höherem Widerstand und entsprechend höherer Heizleistung. Dadurch wird die wünschenswerte Gleichzeitigkeit der Reiterschmelze eher begünstigt als bei Parallelschaltung.

Gruß Kurt

Hallo Kai,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Interessanter Belastungstest! Desten Dank dafür!
Hätte nicht gedacht, daß diese 0.5mm Drähte das mehrfach aushalten.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
gern geschehen! Ich wollte natürlich vordringlich wissen wie viel Reserve mein Verdampfersystem bei meiner Kammergeometrie hat. Mit dem Ergebnis kann ich leben[:)]
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Hier die benetzte Wendel nach dem 1.Durchgang:... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Heißt das, im 1. Durchgang hast du die voll beladenen Wendeln nur bis Rotglut geheizt und zwar nur so lange bis das Al geschmolzen war?
Das hab ich auch probiert. Ging aber nicht so richtig, weil sich mein Schweißtrafo für meine zweifädigen 0,5 mm Wendeln nicht weit genug herunterfahren lässt. Zur Abhilfe hab ich mir einen 2 kW Regeltrafo bestellt. Den wollte ich aber immer schon haben...
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Aufschmelzen sieht bedrohlich aus, aber bis jetzt ist nichts abgetrofpt... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Beim mir geht das Aufschmelzen und die folgende Verteilung des Al auf der Wendel fast mit einen Schlag, auch bei dem Versuch mit 2,4 x „Normalladung“. Bis das passiert wird die Wendel für wenige s derart blendend hell dass man die noch nicht geschmolzenen Reiter vis. gar nicht mehr erkennen kann.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Dauer: unter 30s - die Scheibe war nach wenigen Sekunden blickdicht, das Ende war schwierig zu sehen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Bei dem o.a. 1.Versuch war bei mir das Schauglas nach ca. 15s Heizzeit total blickdicht. Bei den Versuchen nach Bild 14,16, 24 und 27war immer nur eine von 6 Wendeln mit Al beladen aber es wurden immer alle 6 in Serie geheizt. Bei diesen Versuchen konnte man sehr deutlich erkennen wann die Verdampfung beendet war, weil dazu nämlich das Schauglas noch genügend transparent blieb.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jetzt würde ich mit nur 8 Höckerwendeln auskommen.
Mit etwas Reserve sind das 1200A und 3.3V, also 4kW.

Was hat Kurt geschätzt?
4.2KW[:)] <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ein in jeder Hinsicht erfreuliches Ergebnis...Die 1200A Strom müssten sich mit ca. 100mm² Kupferquerschnitt beherrschen lassen. Mit den überschüssigen Gasmolekülen in dem "Raumschiff" wirst du hoffentlich ebenfalls problemlos fertig werden.

Meine Edwards E02 HV- Pumpe schafft den 70 liter Pott "Bavaria" in ca. einer Stunde auf 8 x E-6 mb. Dabei kann diese HV lt. Hersteller nur 150l/s. Nur damit man mal vergleichen kann, welches Vol. hat deine große Kammer und wie viel lutscht deine Öldi so ungefähr weg?
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Beide Lösungen scheinen ähnlich Energie-effizient.[;)]
Schauen wir uns mal das Verhältnis Wolfram- zu Alu-Masse an....<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Herzlichen Dank für den interessanten Vergleich[:)].

Gruß Kurt

Hallo Kurt, hallo Kai,

Zur Evakuierung einer solchen Apperatur in einigen Minuten auf den genannten Druck ist ist etwa die 10-fache Sauggeschwindigkeit, also 200l/s, erforderlich."

Hmmm...wenn ich jetzt einen 50cm hohen Kessel mit einem Durchmesser
für einen 20-Zöller nehme, komme ich auf etwa 1,3 Quadratmeter
Innenfläche. Heisst das, ihr denkt, wenn ich eines Tages die
"Bavaria" auf einen Kessel der ausreichend groß ist um 20-Zoll Spiegel
aufzunehmen aufrüste, würde sogar diese kleine 170l/s-Pumpe
ausreichen? Hätte ich zu Beginn dieses Threads nie gedacht...

lg,

Alfredo

Das erreichte Endvakuum und auch die Zeit, die man braucht um ein bestimmtes Vakuum zu erreichen, wird wesentlich durch die Leckrate bestimmt. Diese kann man auch recht einfach selber messen: https://de.wikipedia.org/wiki/Leckrate
Diese Leckrate setzt sich aus den "echten" Lecks und den "virtuellen" Lecks, sprich Ausgasungen zusammen. Diese Ausgasungen kann man durch sauberes Arbeiten (Handschuhe, Entfetten, ausheizen vor dem Einbau und warm bzw. heiß einbauen) minimieren. Weiters ist auch bei der Konstruktion darauf zu achten, dass es keine Lufteinschlüsse zB. in Bohrungen gibt. D.h. Schrauben müssen durchbohrt sein: http://www.alma-driving.de/de/produkte/vakuum-schrauben.html

Hallo Toni,

vielen Dank für die Links! Spezielle Schrauben...Sachen gibt's...[:)] Die Frage ist nur, ob das überhaupt alles nötig ist, wenn man kein echtes Hochvakuum benötigt, sondern die Alubedampfung -wie Kurt ja des öfteren bewiesen hat- bereits bei 1x10E-5 mbar einwandfrei den Tesatest übersteht und unsere Spiegel damit am Nachthimmel einwandfrei funktionieren? Oder übersehe ich da etwas?

lg,

Alfredo

Fraxinus hat es perfekt vorgerechnet: ein Wassertropfen (Angstschweiß [:D]) genügt und man pumpt wesentlich länger als notwendig. Jede Metalloberfläche ist mit einer Wasserhaut (einige Atomlagen dick) bedeckt, sobald sie mit Luft in Berührung kommt. Dieser Wasserfilm geht nur sehr langsam weg - am besten durch Ausheizen auf 300°C. Aber da sind wir wirklich im UHV-Bereich von unter 10-7mbar. Aber auch schon im Bereich von 10-5mbar macht sich jede Verunreinigung des Restgases - speziell bei Alu - bemerkbar: die Schichten werden rauher und reflektieren schlechter. Auch die Haftung wird schlechter. Klar muss man den Aufwand abwägen. Aber alles was man zeitlich und technisch vertreten kann, würde ich machen, sonst hat ja der ganze Aufwand keinen Sinn, wenn die Schichten nicht den Anforderungen entsprechen. Gerade die Sauberkeit (Fett- und Feuchtigkeit) aller Einbauteile wird bald zur Routine. Handschuhe sind immer Pflicht. Ein Entfetten mit Lösungsmittel und danach Ausheizen bei möglichst hoher Temperatur bringt schon viel. Auch ein Einbau mit 50-100°C bringt noch was - usw. usw.

Ich muss aber sagen, dass ich immer wieder beeindruckt bin, was ihr hier auf die Beine stellt! Und es kommen auch schöne Erinnerungen an meine "Vakuum-Zeit" auf, wenn ich so manche bekannte Pumpe sehe...[8D]

Hallo Alfredo,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Hmmm...wenn ich jetzt einen 50cm hohen Kessel mit einem Durchmesser
für einen 20-Zöller nehme, komme ich auf etwa 1,3 Quadratmeter
Innenfläche...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
der Kessel "Bavaria" hat V =0,073 mm³und 0 = 0,98 m². Diesem beschert die beschriebene Pumpenkombination innerhalb von 30 min ein Vakuum von ca. 2 x E-5 mb. Nach meiner Kenntnis ist das für unsere Belange mehr als ausreichend. Man wird auch nicht alt dabei bis dieses Vakuum erreicht ist. Aus der Tatsache dass der Druck hier deutlich fallende Tendenz zeigt wage ich zuschließen wage ich zu schließen dass auch die Lekrate OK ist ohne diese messen zu müssen [8D].

Jetzt zu deinem Kessel für den 25" Spiegel. Der sollte zwecks problemlosen Handling mit dem mittelprächtig großen Glasfladen mind. Di = 540 mm haben. Als lichte Höhe würde ca. 400 mm ausreichen. Daraus resultiert V = 0,091 m³ und O = 1.13 m². Diese Werte sind nun wirklich nicht allzu viel höher als die von "Bavaria". Daher kann man annehmen auch hier die etwas unterdimensionierte Edwards E02 noch gut genug arbeiten würde.

Gruß Kurt

Hallo Toni,
ebenfalls herzlichen Dank für die Links. Das mit der Leckrate und den virt. Lecks war mir natürlich seit Beginn meiner Vakuum- Aktivitäten bekannt. Ich glaubte auch zu wissen wie man bei Verwendung von handelsüblichen Schrauben und Muttern virt. Lecks vermeiden kann. Bisher hab ich dazu z.B. die Gewinde partiell abgefeilt und Stoßstellen am Bolzen und Muttern geschlitzt bzw. mit geschlitzten Beilegscheiben belüftet. Dass Schrauben im Vakuumbereich durchbohrt sein müssen? Ich denke hauptsächlich muss man Lufteinschlüsse vermeiden die dann durch sehr enge Spalte ins HV abblasen können und damit eben virt. Lecks bilden.

Ich glaube auch nicht so recht dass man für unseren Vakuumbereich bereits speziell ausgasungsarme Materialien verwenden muss. Sonst würde z. B. meine Dichtungen aus Nitrilkauschuk nicht ausreichen.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Aber auch schon im Bereich von 10-5mbar macht sich jede Verunreinigung des Restgases - speziell bei Alu - bemerkbar: die Schichten werden rauher und reflektieren schlechter. Auch die Haftung wird schlechter.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das ist natürlich schon interessant. Deshalb werde mir überlegen wie und womit man praxisnah gezielt verunreinigen kann und ob das an einem fertigen Spiegel tatsächlich nachweisbar ist. Vorschläge willkommen!

Gruß Kurt