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Höchstvakuumkammer in Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer,/deren
Innenraum ein liöchstvakuum erzeugt werden soll, das insbesondere, jedoch nicht
ausschließlich, dazu dient, um in dieser Kammer Metallschichten auf einem Träger
durch Vakuumaufdampfung zu erzeugen.
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Bekanntlich lassen sich sehr niedrige Drücke im Inneren einer Höchstvakuumkammer
nur erzeugen, wenn die Wand dieser Kaiser oder die darin enthaltenen Gegenstände
vollkommen entgast sind0 Außerdem setzt bekanntl-ich Jedes Material bei der Verdampfung
bei hoher Temperatur im Vakuum erhebliche Gasmengen frei. die man fortlaufend beseitigen
muß, um den Druck auf seine Anfangswert zu halten. Schließlich muß man bekanntlich
zur Erzeugung eines Höchstvakuums im Inneren einer solchen Kammer unbedingt sehr
erhebliche Pumgeschwindigkeiten anwenden, welche Tausende von Litern pro Sekunde
erreichen kennen.
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Um solche Pumgeschwindigkeiten zu erhaltietl, kann man verschiedene
Typen von Sekundärpumpen benutzen, wozu insbesondere die Öldampfvakuumpumpen, Ionisationspumpen
und vor allem die Kryo-Pumpen, meist Kältefallen genannt, insbesondere eolche mit
flüssigem Helium, gehören, die am besten geeignet sind, um gleichzeitig sehr niedrige
Drücke und sehr hohe Pumpleistungen bei einem annehmbaren Raumbedarf und Preis zu
liefern. Im Fall des letztgenannten Pumpentyps ist es jedoch vorteilhaft, in der
Kammer Einrichtungen vorzusehen, welche die Wiedererwärmung der Kältefalle verhindern,
insbesondere, wenn der Gebrauch der Kammer ihre häufige Öffnung und damit Verbindung
mt der Umgebungsluft erfordert, damit hierbei nicht unnütz Kälte verloren geht.
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Die Erfindung bezweckt eine Höchstvakuumkammer, welche diese Forderung
erfüllt, indem die mit der Höchstvakuumkammer verbundene Kryo-Pumpe oder Kältefalle
bei jeder Offnung derEammer isoliert wird und die Pumpe außerdem so gestaltet ist,
daßdie üblichen Abmessungen der Kammer nicht verändert werden, Zu diesem Zweck beeitzt
die erfindungsgemäße Höchstvakuumkammer ein im ganzen zylindrisches Gehäuse, das
von einer reifenförmigen Seitenwand und zwei parallelen Deckplatten gebildet wird,
deren en eine kreisförmige Öffnung besitzt, über der eine abnehmbare, das Volumen
der Kammer umgrenzende Glocke aufgesetzt ist, und diese Höchstvakuumkammer zeichnet
sich aus durch eine längs der Achse der Kammer durch die Öffnung bewegliche zylindri
sche Manschette von einer Höhe im wesentlichen gleich der Höhe des Gehäuses und
mit Dichtungen an ihrer Außenfläche, die sich
gegen an den Deckplatten
erhaben ausgebildete Anschlagflächen drücken können, wodurch die Manschette mit
dem Gehäuse eine geschlossene Ringkammer umgrenzt, eine im Inneren der Ringkammer
angebrachte Kyro-Pumpe und Vorrichtungen zur Steuerung der Ver schiebung der Manschette
bezüglich des Gehäuses.
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Vorzugseise besatzt die Kyro-Pumpe einem äußeren Ringbehälter, der
ein verflüssigtes Gas enthält und einen äußeren Wärmeschirw für einen ein anderes
verflüssigtes Gas enthaltenden inneren Ringbehälter bildet. Vorteilhafterweise umgibt
der äußere Behalter den inneren Behälter auf drei Seiten, während der innere Behälter
an seiner zur Achse des Gehäuses gerichteten Außenfläche senkrecht zu der Achse
verlaufende ebene kreisringförmige Platten trägt, welche als Kondensationsplatten
wirken. Im übrigen und gemäß einem weiteren Merkmal ist der innere Behälter vom
Mittelteil des Gehäuses durch einen gekühlten inneren Schirm isoliert, der eine
Mehrzahl von Metallflügeln trägt, um die Strahlung in Richtung der Ringkammer abzuschirmen0
Schließlich besteht gemäß einem weiteren Merkmal die Vorrichtung zur Betätigung
der zylindrischen Manschette aus mindestens einem iruckluftzylinder, dessen Kolbenbewegung
auf eine durch die Deckplatten des Gehäuses durchreichende und mit der Manschette
te fest verbundene Stange übertragen wird. Parallel zur Achse des Gehäuses verlaufende
Stäbe wirken mit Rollen zusammen, die von mit der Manschette fest verbundenen Rollengabeln
getragen werden, um die Manschette bei ihrer Verschiebungsbewegung bezüglich des
Gehäuses zu führen.
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Weitere Eigenschaften der erfindungsgemäßen Höchstvakuumknuiier ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beie spiel angegebenen Ausführungsform
mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung. Hierin zeigen: Fig. 1 einen schematischen-axialen
Schnitt der Kammer, Fig, 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen einer Einzelheit
eines der Teile der Kammer Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die insbesondere
zur Erzeugung von Metallabscheidungen durch Vakuumaufdampfung eingerichtete Höchstvakuumkammer
im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, das von einer reifenförmigen zylindrischen.
Seitenwand 2 und zwei parallelen Deckplatten 3 und 4 gebildet wird, die unter Zwischenschaltung
von Dichtungsringen 5 in geeigneter Weise auf den Enden der Seitenwand befestigt
sind. Die obere Deckplatte 5 besitzt in ihrer Mitte eine Kreisöffnung 6, der gegenüber
eine eben° falls zylindrische Manschette 7 angeordnet ist, die an ihren beiden Enden
zwei kreisförmige Kragen 8 und 9 trägt, die jeweils mit Dichtungsringen 10 und 11
versehen sind. Die Höhe der Manschette 7 ist im wesentlichen gleich der Höhe der
Seitenwand 2 gewählt, so daß diese Manschette, die mittels einer weiter unten beschriebenen
Betätigungsvorrichtung längs der Achse des Gehäuses 1 verschoben werden kann, das
Gehäuse innen abschließen kann, indem sie eine zweite ringförmige Seitenwand bildet
und mit der Seitenwand 2 und den Deckplatten 3 und 4 eine die Achse des Gehäuses
umgebende Ringkammer 12 begrenzt. Zu diesem Zweck können die Kragen 8 und 9 mit
ihren Dichtungsringen 10 und 11 mit zwei in den Deckplatten 3 und 4 erhaben ausgebildeten
Anschlägen 13 und 14 zusammenwirken, um die Abdichtung der Ringkammer
12
gegenüber dem Mittelteil des Gehäuses zu bewirken.
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Im Inneren dieser Ringkammer 12 ist eine Kryo-Pumpe oder Kältefalle
angebracht, die vorteilhafterweise aus einem äußeren ringförmigen Behälter 15 besteht,
der durch eine durch die Deckplatte 3 geführte Doppelleitung 16 mit einem verflüssigten
Gas, insbesondere flüssigem Stickstoff, gefällt werden kann, Dieser äußere Behälter
15 besitzt einen Mittelteil 17, der zur Außenseite des Gehäuses hin der Seitenwand
2 folgt, und zwei zu den Deckplatten 3 und 4 parallele Seitenteile 18 und 19, so
daß der Außenbehälter auf drei Seiten einen Innenbehälter 20 und gibt, der seinerseits
mit einem zweiten verflüssigten Gas, bei spielsweise flüssigem Helium, gefüllt ist.
Der Außenbehälter 15 bildet so einen Wärmeschirm für den Innenbehälter 20, indem
er ihn gegenüber der Äußenwand des Gehäuses 1 isoliert und Kälteverluste zur Umgebung
hin verhindert9 Außerdem ist vorteilhafterweise eine dünne Metallabschirmung 21
zwischen dem Gehäuse und dem Außenbehälter angeordnet, um diesen vor direkter Strahlung
der Wand des Gehäuses zu schützen, das sich außen bei der Umgebungstemperatur befindet,
Der Innenbehälter 20 trägt auf seiner zur Achse des Gehäuses 1 gerichteten Außenfläche
als tondensationsplatten ebene kreisringförmige Platten 22. Außerdem kann dieser
Innenbehälter vom Innenbereich des Gehäuses 1 mittels einer zweiten Abschirmung
49 thermisch isoliert sein, die zwischen den Seitenteilen 18 und 19 des Außenbehälters
15 be festigt ist und von einer Anordnung ebener Metaliflügel gebil det wird, von
der die Fig. 2 und 3 zwei besondere Profile zeigen0 Im Fall der Fig. 2 besitzen
diese ebenen Flügel 23 eine verhältnismäßig große Wärmedurchlässigkeit während im
Fall der Fig.3 die Flügel 24 pfeilförmig gestaltet sind, wodurch sie undurchlässiger
sind,
Jedoch entsprechend die Pumpgeschwandigkeit verringern.
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Zur Ausstattung der Höchstvakuumkammer gehören schließlich noch zwischen
den Deckplatten 3 und 4 des Gehäuses 1 angeordnete Stützstäbe 25, welche insbesondere
die Ubertragung der Kräfte ermöglichen, die infolge des Atmosphärendrucks auf die
beiden Deckplatten ausgeübt werden, wenn das Innere der Vakuumkammer evakuiert wird,
um eo eine Verformung oder ein Zusammendrücken der Ringkammer 12 unter diesen Bedingungen
zu verhindern. Die Vakuumkammer wird im übrigen nach außen hin durch eine Glocke
26 begrenzt, die einen Fuß 27 besitzt, der mit einem Dichtungs. ring 28 versehen
ist, der sich in eine in der Deckplatte 3 ausgebildete Nut 29 einlegt0 Diese Glocke,
die in Fig. 1 teilweise gezeigt ist, überdeckt vollständig die Kreisöffnung 6 der
Manschette 70 Die zweite Deckplatte 4 ist durch Schrauben 30 mit einer Halteplatte
31 fest verbunden, die eine Öffnung 32 für eine Betätigungsstange 33 besitzt, die
an einem ihrer Enden mit einer Befestigungsvorrichtung 34 zur Befestigung an der
Man. schette 7 versehen ist. Der durch die Öffnung 92 in den Bereich außerhalb der
Kammer reichende Teil der Betätigungsstange 33 besitzt eine Verdickung, die einen
Kolben 50 bildet und im Inneren einer Hülse 35 angeordnet ist, die unter Zwischenschaltung
eines Dichtungsrings 36 unten an der Halteplatte 31 befestigt ist, Der Kolben 50
trägt außerdem an seiner Oberseite einen Dichtungsring 51, um den Innenraum der
Hülse 35 von der Vakuumkammer abzuschließen, wenn die Manschette 7 sich in der oberen
Stellung befindet Vorteilhafterweise ist außer dem Kolben 50 noch ein zweiter Kolben
37 vorgesehen, wobei beide Kolben mit Ringdichtungen 38 versehen sind, um den Innenraum
der
Vakuumkammer von der Außenatmosphäre zu isolieren, weiche Zutritt
zum anderen Ende der Hülse 35 hat. Jenseits der Kolben 50 und 37 ist die Betätigungsstange
33 an einer Platte S9 festgekeilt, die mit Schrauben 40 an den Stangen 41 und 42
zweier Druckluftzylinder 43 und 44 befestigt ist, die ihrerseits unten an der Halteplatte
31 befestigt sind und bei ihrer synchron erfolgenden Betätigung die Verschiebung
der Manschette 7 längs der Achse des Gehäuses 1 bewirkens Bei ihrer Verschiebung
wird die Manschette durch Stäbe 45 geführt, die zwischen der Halteplatte 31 und
einer oberen Platte 46 befestigt sind und durch die Deckplatten 3 und 4 hindurchreichenO
Diese Stäbe wirken mit Rollen 47 zusammen, die von Rollengabeln 48 getragen sind,
die an der Innenfläche der Manschette 7 befestigt sind.
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Die Arbeitsweise der oben beechriebenen Höchstvakuumkammer ergibt
sich ohne weiteres: 3e normalem Gebrauch stellt man zunächst in der Kammer mittels
einer üblichen Pumpgruppe, beispielsweise einer Primärpumpe, die mit einer sekundären
Diffusionspumpe gekoppelt ist, das Vakuum her, worauf die Manschette angehoben und
der Druck durch die tryo-Pumps oder Kältefalle, welche von den Behältern 15 und
20 und insbesondere den Kondensattonsplatten 22 des Innenbehälters 20 gebildet wird,
in den
Höchstvakuumbereich gesenkt und dort gehalten, wobei die Flügel 23 und 24 und die
Abschirmung 21 das Auftreffen direkter Wärmestrahlung von eventuellen Heizquellen
und der äußeren Umgebung auf die kalte Fläche der so aufgebauten Kältefalle verhindern.
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Die Manschette 7 befindet sich also in der oberen Stellung, und die
Glocke 26 drückt dicht gegen die Deckplatte 3.
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Wenn man aus irgendeinem Grund Zugang zum Inneren der Kammer haben
möchte, indem die Glocke abgehoben wird, wird zuvor die die Kältefalle enthaltende
Ringkammer 12 dicht abgeschlossen, zu um die Abgabe von Kälte/begrenzen und Einsparungen
zu erzielen, indem die unnütze Erwärmung dieser Kältefalle durch die Außenatmosphäre
vermiden wird, Zu diesem Zweck werden die Drucklufte zylinder 43 und 44 in der Weise
betätigt, daß die Betätigungsstange 33 und damit die Manschette 7 gesenkt wird,
bis letztere in ihrer unteren Stellung mit ihren Dichtungsringen 10 und 11 in Andruck
gegen die Anschläge 13 und 14 der Deckplatten 3 und 4 kommt, wodurch die Kammer
12 völlig abgeschlossen wirde Von diesem Zeitpunkt an kann der Druck in der Vakuumkammer
allmählich erhöht werden, bis man die Glocke 26 abnehmen kann0 Nachdem die nötigen
Handgriffe in der Kammer ausgeführt worden sind, wird die Glocke wieder aufgesetzt
und der Druck durch die Pumpgruppe erneut soweit verringert bis die Kyro-Pumpe wirksam
arbeiten kann Zu diesem Zeitpunkt wird die Manschette 7 in umgekehrter Richtung
wie zuvor verschoben, um die Kammer 12 zu öffnen und den normalen Betriebsdruck
(das Höchstvakuum) zu erreichen.
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Die erfindungsgemäße Höchstvakuumkammer bietet verschiedene Vorteile,
insbesondere den, daß die Bauweise der Pumpe die Beibehaltung der üblichen Abmessungender
Kammer gestattet, dabei Jedoch eine erhebliche Oberfläche bietet, von der ihre Leistungs
fähigkeit in erster Linie abhängt. Die Abmessungen des Gehäuses sind tatsächlich
keineswegs kritisch, die Pumpe ist in der eigentlichen Kammer eingebaut und bewirkt
durch ihre Platten die sofortige Kondensation der zu beseitigenden Gase. Außerdem
ermöglicht die gewählte Bauweise, die um die Achse der Höchstvakuumkammer
drehsymmetrisch
ist, die einfache Anordnung einer Mittelöffnung von großen Abmessungen0 Ein weiterer
hervorzuhebender Vorteil ergibt sich aus der besonderen Anordnung der Druckluftzylinder
zur Betätigung der Verschiebung der Manschette bezüglich des Gehäuses, wodurch das
Innere der Kammer voineigentlichen Steerungsteil vollständig isoliert ist, indem
die dichte Führung der mit der Manschette verbundenen Betätigungestange in einer
außerhalb der Kammer gelegenen Hülse Jede Entgasung von Teilen dieser Betätigungsvorrichtung
selbst vermeidet, Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das besonders beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch Abwandlungen. Insbesondere kann
die angegebene Höchst vakuumkammer nicht nur bei der Herstellung von Netallabsoheiduna
gen durch Vakuumaufdampfung mit Vorteil verwendet werden, sondern sie kann selbstverständlich
auch andere Verwendungen finden, wo immer man eine Höchstvakuumkammer zur Verfügung
haben möchte, welche die Durchführung von Verfahrensmaßnahmen im Vakuum in einer
begrenzten Zeit ermöglicht, dennoch aber häufiges Öffnen oder selbst häufige Druckanstiege
zuläßt.