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Um im Hochvakuum (bis 10-7 mbar) und Ultrahochvakuum
(bis 10-12 mbar) hohe Saugleistungen zu erzielen und so das Vakuum
aufrechtzuerhalten bzw. zu verbessern, werden häufig Ionengetterpumpen
eingesetzt. Im Gegensatz zu mechanischen Pumpen laufen diese vollkommen
geräusch- und vibrationsfrei. Da die Ionengetterpumpe erst eingeschaltet werden
kann, wenn bereits ein niedriger Druck erreicht ist, benötigen sie jedoch eine
Vorpumpe.
Die Ionengetterpumpe besteht in der Regel aus einer
Anzahl zylinderförmiger Anoden, die auf positivem Hochspannungspotential liegen.
In axialer Richtung liegt ein Magnetfeld an, so daß freie Elektronen durch die
Kombination des elektrischen und des Magnetfeldes im Inneren des Anodenzylinders
gefangen bleiben (Penning - Falle) und dort eine lokal begrenzte Elektronenwolke
bilden. Der elektrische Minuspol wird von einer Kathode gebildet, die aus einem
chemisch aktiven Material (Getter) besteht, welches mit den im Innenraum
befindlichen Gasatomen eine chemische Bindung eingeht, wenn diese die Kathode
berühren, und sie so festhält. Dieser Effekt sorgt bereits bei abgeschalteter
Hochspannung für eine gewisse Saugleistung. Gelangt ein Gasatom in Kontakt mit
der Elektronenwolke im Inneren der Anode, so wird es ionisiert, indem ein oder
mehrere Elektronen aus der Atomhülle herausgeschlagen werden. Das positiv
geladene Gasion wird nun duch das elektrische Feld schlagartig in Richtung der
Kathode beschleunigt und trifft mit hoher Energie auf deren Oberfläche während
die Elektronen in der Elektronenwolke verbleiben.
Das führt dazu, daß immer neues reaktives Material ans den tieferen Schichten
der Kathode an die Oberfläche befördert wird, während das verbrauchte, chemisch
nicht mehr aktive Material im Inneren der Kathode "vergraben" wird. Zusätzlich
werden auf diese Weise auch chemisch nicht aktive Atome z. B. von Edelgasen, in
die tieferen Schichten der Kathode implantiert und so dem zu pumpenden Gas
entzogen. Da die zu pumpenden Gasteilchen im Kathodenmaterial verbleiben, hat
eine Ionengetterpumpe keinen Auslassstutzen. Die Lebensdauer der Pumpe hängt vom
vorhandenen Kathodenmaterial ab und ist um so höher, je niedriger der druck ist,
bei dem die Pumpe betrieben wird.
An die Hochspannungsversorgung für eine
Ionengetterpumpe werden verschiedene Anforderungen gestellt. Oft ist es
notwendig, den zwischen Anode und Kathode fließenden Strom sehr genau zu messen,
da dieser etwas über die Güte des erreichten Vakuums in der Pumpe aussagt. Wenn
für wissenschaftliche Zwecke an den Vakkumapparaturen empfindliche Messungen
durchgeführt werden, sind besonders rausch- und störarme Hochspannungsquellen
erforderlich. Eine genaue Spannungsregelung ist meist nicht nötig, im Gegenteil
ist es vorteilhaft, wenn bei Erhöhung des Stromes (Verschlechterung des Vakuums)
die Spannung absinkt um die Pumpe zu schützen.
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Prinzip:
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Beispiel:
 HND
50M - 5000 Doppel- Hochspannungsversorgung für Ionengettterpumpe
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 to
english version
22.10.12 08:28 |
