Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung der Desorption von an Wandflächen
eines Vakuumrezipienten angelagerten Molekülen oder Atomen gas- bzw. dampfförmiger
Substanzen In der Hochvakuumtechnik stellt die Schaffung weitgehend gereinigter
Oberflächen ein sehr wesentliches und schwierig zu lösendes Problem dar, weil die
von solchen Oberflächen fortgesetzt frei werdenden gas- oder dampfförmigen Substanzen
eine Druckerhöhung im Innenraum herbeiführen, welche die Erreichung extrem hoher
Vakuumwerte etwa unterhalb 10-s mm Hg unmöglich macht. Man ist daher bei Hoch- und
Ultrahochvakuumapparaturen gezwungen, durch die Umhüllung der Bauteile mit Heizkörpern
eine Aufheizung der Oberflächen gegebenenfalls bis auf etwa 400° C durchzuführen,
wobei die an den Oberflächen außerordentlich festhaftenden, adsorbierten Moleküle
oder Atome bei genügender Ausheizzeit schließlich freigesetzt werden und sich durch
das angeschlossene Pumpsystem aus dem Vakuumrezipienten entfernen lassen. Es wird
jedoch die Beheizung durch Strahlungsöfen u. dgl. als sehr unangenehm empfunden,
weil sämtliche Bauelemente einschließlich der Dichtungen eine hohe Temperaturbeständigkeit
aufweisen müssen, so daß verschiedene, aus anderen Gründen günstig erscheinende
Werkstoffe wegen der Unmöglichkeit eines Ausheizprozesses nicht angewendet werden
können. Nachteilig ist es vor allem, daß die Wärmeeinwirkung überwiegend durch eine
Beheizung von außen erfolgt und die inneren Oberflächen erst dann eine genügend
hohe Temperatur annehmen, nachdem die Wandschichten und insbesondere die äußeren
Verbindungs-und Anschlußteile bereits einen erheblich höheren Temperaturwert erreicht
haben.Method and device for achieving the desorption of wall surfaces
molecules or atoms in gaseous or vaporous form attached to a vacuum recipient
Substances In the high vacuum technology represents the creation of largely purified
Surfaces are a very significant and difficult problem to solve because the
gaseous or vaporous substances continuously released from such surfaces
bring about a pressure increase in the interior, which the achievement of extremely high
Makes vacuum values about below 10-s mm Hg impossible. One is therefore at high and
Ultra-high vacuum apparatus forced by enclosing the components with radiators
to heat the surfaces up to approx. 400 ° C if necessary,
the adsorbed molecules that adhere extremely firmly to the surfaces
or atoms are finally released and get through if the heating time is sufficient
remove the connected pump system from the vacuum recipient. It will
However, the heating by radiant ovens and the like felt very uncomfortable,
because all components including the seals have a high temperature resistance
must have, so that different, for other reasons appear favorable
Materials are not used because of the impossibility of a bakeout process
can. It is particularly disadvantageous that the heat is predominantly by a
Heating takes place from the outside and only then does the inner surfaces sufficiently
Assume high temperature after the wall layers and especially the outer ones
Connecting and connecting parts have already reached a considerably higher temperature value
to have.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung der Desorption
von an Wandflächen eines Vakuumrezipienten angelagerten Molekülen oder Atomen gas-
bzw. dampfförmige Substanzen, wobei die zur Desorption anzuregenden Oberflächen
mittels einer Lichtstrahlung bestrahlt werden.The invention relates to a method for achieving desorption
of molecules or atoms attached to the wall surfaces of a vacuum recipient
or vaporous substances, the surfaces to be excited for desorption
be irradiated by means of light radiation.
Es ist bekannt, zwischen einer Treibmittelpumpe und einem Vakuumrezipienten
ein elektrisches Heizelement anzuordnen, welches auf Glühtemperatur gebracht werden
kann und dabei eine Lichtstrahlung aussendet. Der Zweck dieser Maßnahme ist jedoch
darin zu sehen, daß der aus der Treibmittelpumpe nach dem Vakuumrezipienten rückströmende
Dampf bei starker Erhitzung der Heizelemente durch einen Crackprozeß in solche Komponenten
zerlegt wird, die durch die Treibmittelpumpe besser abgepumpt werden können. Außerdem
ist eine hohe Temperatur der Heizelemente zur Steigerung des Elektronenaustrittes
erwünscht. Die Anwendung höherer Temperaturen wird ausschließlich unter dem Gesichtspunkt
einer Zerlegung der Dampfmoleküle in leichter abpumpbare Permanentgase vorgeschlagen.
Die gemäß der Erfindung beabsichtigte Erwärmung der Wandflächen auf Temperaturen,
die eine Desorption gebundener Gasmoleküle bewirken, wird nach der bekannten Vorrichtung
keineswegs erreicht.It is known to be between a propellant pump and a vacuum recipient
to arrange an electrical heating element, which are brought to the annealing temperature
can and thereby emits a light radiation. The purpose of this measure, however, is
it can be seen that the flowing back from the propellant pump to the vacuum recipient
Steam when the heating elements are strongly heated by a cracking process into such components
is disassembled, which can be pumped out better by the propellant pump. aside from that
is a high temperature of the heating elements to increase the escape of electrons
he wishes. The use of higher temperatures is solely from the point of view
A breakdown of the vapor molecules into permanent gases that can be pumped off more easily is proposed.
The heating of the wall surfaces intended according to the invention to temperatures
which cause a desorption of bound gas molecules, according to the known device
by no means achieved.
In einer anderen bekannten Vorrichtung zur Ausheizung von zu evakuierenden
Glaskörpern wird eine Erhitzung des Glases durch direkte Stromerhitzung, Elektronenbombardement
oder Hochfrequenz erreicht. Durch die dabei auftretende Strahlung der großen Elektroden
wird das Glas stark erhitzt und entgast. Diese starke Erhitzung wird jedoch nach
der erfindungsgemäßen Methode vermieden.In another known device for baking out to be evacuated
Glass bodies are heated by direct current heating, electron bombardment
or high frequency reached. Due to the radiation generated by the large electrodes
the glass is heated strongly and degassed. However, this intense heating will after
avoided the method according to the invention.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Lichtstrahlung eine solche
Wellenlänge aufweist, bei der nach der Art der angelagerten gas- oder dampfförmigen
Substanzen eine wenigstens annähernd maximale Desorption erreicht wird. Die Wirkung
dieser Maßnahme, welche ohne äußere Beheizung der Bauelemente, lediglich eine Bestrahlung
der inneren Oberflächen mit einer Strahlung von einem gewissen Gebiet der Wellenlänge
vorsieht, dürfte darin begründet sein, daß eine Absorption der Strahlungsenergie
an der Bindung der Moleküle oder Atome eintritt, welche die festhaftenden Oberflächenschichten
zerbricht und deren Entfernung ermöglicht. Die Bauelemente werden hierbei nur einer
wesentlich geringeren Wärmebelastung ausgesetzt, und diese tritt bevorzugt an der
gewünschten Stelle, nämlich unmittelbar an den zu reinigenden Oberflächen ein.According to the invention it is proposed that the light radiation be such
Has wavelength at which according to the type of accumulated gaseous or vaporous
Substances an at least approximately maximum desorption is achieved. The effect
this measure, which without external heating of the components, only an irradiation
the inner surfaces with a radiation of a certain range of the wavelength
provides, should be justified in the fact that an absorption of the radiant energy
occurs at the bond of the molecules or atoms that form the firmly adhering surface layers
breaks and enables their removal. The components are only one
significantly less exposed to heat, and this occurs preferentially at the
desired location, namely directly on the surfaces to be cleaned.
Die Wellenlänge der Strahlung muß in gewisser Weise der Art der angelagerten
Substanzen angepaßt sein, wobei sich die günstigsten Ergebnisse im allgemeinen nur
durch entsprechende Versuche ermitteln lassen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß besonders
vorteilhafte Ergebnisse dann erreicht werden können,
wenn man eine
Lichtstrahlung mit einem erheblichen Anteil im Bereich des langwelligen Rot und
Ultrarot, etwa zwischen 800 und 1000 nm Wellenlänge verwendet.The wavelength of the radiation must in some way match the nature of the accumulated
Substances be adapted, with the most favorable results in general only
can be determined by appropriate tests. It has been shown, however, that particularly
beneficial results can then be achieved,
if you have a
Light radiation with a considerable proportion in the range of long-wave red and
Ultrared, used approximately between 800 and 1000 nm wavelength.
Die Lehre der Erfindung läßt sich in verschiedenen Anordnungen und
mit verschiedenen an sich bekannten Strahlungsquellen verwirklichen. Bei einer zweckmäßigen
Ausführungsform ist zur Erzeugung der Lichtstrahlung im Inneren des Vakuumrezipienten
eine UV-Lichtquelle von an sich bekannter Konstruktion angeordnet. Dabei erscheint
eine in einem Quarzgefäß brennende Quecksilberdampfentladung als Strahlungsquelle
besonders gut geeignet.The teaching of the invention can be in various arrangements and
realize with different radiation sources known per se. With an expedient
Embodiment is for generating the light radiation inside the vacuum recipient
arranged a UV light source of known construction. Appears
a mercury vapor discharge burning in a quartz vessel as a radiation source
particularly suitable.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Man erkennt einen rohrförmigen
Höchstvakuumrezipienten 1, in dem ein möglichst tiefer Druck unterhalb 10-7 Torr
erzeugt werden soll. An diesen Hochvakuumrezipienten 1 ist eine Treibmittelpumpe
2 mit einer mechanischen Vorpumpe 3 unmittelbar angeschlossen. Etwa im Bereich der
Mittelachse des Hochvakuumbehälters 1 ist ein Glühdraht 4 ausgespannt und an Anschlußstücken
5, 6, welche gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, gehalten. Die Anschlußstücke
5, 6 werden über vakuumdichte Isoliereinsätze 7, 8 nach außen geführt und dort mit
Zuleitungen 9, 10 verbunden. Die zur Beheizung erforderliche Energie liefert
eine mit den Zuleitungen 9, 10 verbundene Batterie Il. In der Zuleitung
10 ist ein Regelwiderstand 12 vorgesehen, welcher die Einstellung
einer bestimmten Stromstärke und damit die Festlegung der Temperatur des Glühdrahtes
4 erlaubt.In the drawing, an embodiment of an apparatus for performing the method is shown schematically. One recognizes a tubular maximum vacuum recipient 1 in which the lowest possible pressure below 10-7 Torr is to be generated. A propellant pump 2 with a mechanical backing pump 3 is directly connected to this high vacuum recipient 1. Approximately in the area of the central axis of the high vacuum container 1, a filament 4 is stretched out and held on connecting pieces 5, 6, which also serve to supply power. The connecting pieces 5, 6 are led to the outside via vacuum-tight insulating inserts 7, 8 and connected there to supply lines 9, 10 . The energy required for heating is supplied by a battery II connected to the supply lines 9, 10. In the supply line 10 a control resistor 12 is provided, which allows the setting of a certain current strength and thus the definition of the temperature of the filament 4.
Zur Beobachtung des Glühdrahtes 4 ist an dem Hochvakuumbehälter 1
ein Einblickfenster 13 vorgesehen, so daß die Temperatur des Glühdrahtes 4 etwa
mit Hilfe eines optischen Pyrometers 14 durch Messung der gesamten Strahlung bestimmt
werden kann. An die Stelle des Glühdrahtes 4 kann außerdem eine Quarzröhre treten,
in der eine Quecksilberdampfentladung gezündet wird. Schließlich erscheint als Strahlungsquelle
auch die Verwendung von sogenannten »Nernststiften« oder »Globaren« denkbar,-deren
Strahlungseigenschaften sich den Eigenschaften eines schwarzen Körpers nähern.To observe the glow wire 4, the high vacuum container 1
a viewing window 13 is provided so that the temperature of the filament 4 is approximately
determined with the aid of an optical pyrometer 14 by measuring the total radiation
can be. A quartz tube can also take the place of the filament 4,
in which a mercury vapor discharge is ignited. Eventually appears as a radiation source
The use of so-called "Nernst pens" or "Globaren" is also conceivable, -their
Radiation properties approach the properties of a black body.