Beiträge von BergAstro im Thema „Große CFK Vakuumkammer - erster Test“

Das mit den Spitzen würde ich nicht machen. Von dort können "Überschläge" (Entladungen) ausgehen, die letztlich wie ein Kurzschluss wirken und nicht so angenehm sind für die Spannungsversorgung falls die nicht entsprechende Schutzschaltungen aufweist.

Die rötliche Farbe spricht für einen hohen Anteil an Stickstoff im Restgas. Die hellere Farbe (bläulich bzw. eher weiß) erinnert mich mehr an Sauerstoff. Für die Wiederbedeckungszeiten müste man tatsächlich den jeweiligen Dampfdruck nehmen. Ich nehme aber an, dass in diesem Druckbereich das Restgasspektrum noch vom Wasser und der Luft bestimmt wird. Wenn eine Öldiffusionspumpe ohne LN2-Baffle betrieben wird, dürfte das Restgas zu ca. 70-80% aus Wasser, 10-15% N2, ein paar % O2 bestehen. Mit LN2-Baffle wird das Wasser dann geringer und vorallem die Öldampfrückströmungen werden masiv reduziert. Der Sauerstoff-Partialdruck ist aber stark ausschlaggebend für die vorher erwähnte Farbe des Plasmas beim Glimmen. Dass ohne Glimmen keine Haftung erzielt werden kann, ist klar: wie schon oft erwähnt hat jede Oberfläche, die man ins Vakuum bringt, eine dicke Wasser- bzw. Dreckhaut, die oft dicker ist als die Schicht, die man aufbringen will. Wie soll da eine Schicht haften? Daher auch die notwendige Vorreinigung an Luft, das Ausheizen an Luft und das warme Einbringen ins Vakuum. All das verringert die Wasser- und Dreckschicht enorm und das Glimmen erledigt dann den Rest. Die gezeigt Glimmentladung schaut sehr gut und gleichmäßig aus. Das helle Plasma am Ende der Entladung könnte sogar dazu führen, das einige Atome vom Edelstahldraht abgesputtert werden, was gar nicht so schlecht ist, weil es durchaus als Haftvermittler bzw. als Kondensatinskeime für die Schichtatome dienen könnte.

Heutzutage wird bei den ionenunterstützten Beschichtungsverfahren die Reinigung mittels Ionenbeschuss ("Sputter-Cleaning") durchgeführt. Damit wird nicht nur die Dreckschicht weggeputzt, sondern es werden auch einige nm von der Oberfläche abgetragen. So erhält man tlw. atomar reine Oberflächen und die Haftung wird extrem gut. Da geht es aber eher um mechanisch belastete Schichten (TiN-TiC-Bohrer oder Fräser).

Man könnte gezielt während der Bedampfung Sauerstoff bzw. Luft einlassen. Entweder über ein spezielles Vakuum-Ventil, mit dem man einen definierten Gasfluss erzeugen kann, oder über eine Selbstbaumethode, die ja, glaube ich, von euch bereits hier gezeigt wurde. Bzw. könnte man bei 10-4 oder 10-3mbar beginnen zu bedampfen. Da sollte sich das Restgas auch negativ auswirken...

Ob stärker ausgasende Materialien eine Rolle spielen? Wenn diese Teile während der Bedampfung durch die Strahlungswärme zu heiß werden, durchaus. Der Dampfdruck geht ja schließlich exponentiell mit der Temperatur. Wenn aber die meisten Oberflächen schön "dick" (einige hundert nm) mit Alu bedampft sind, ist ohnehin weitgehend Schluss mit Ausgasen. Daher werden Vakuumanlagen auchnur dann von den Schichten befreit, wenn es zu Abplatzungen kommt und die feinen Partikel Probleme an den Proben oder an den Pumpen verursachen könnten.

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]

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