DE2510683B2

DE2510683B2 - Stabschleuse für Vakuumkammern

Info

Publication number: DE2510683B2
Application number: DE2510683A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Dr. 5038 Rodenkirchen Polaschegg
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1975-03-12
Publication date: 1978-11-23
Also published as: GB1490681A; DE2510683A1; DE2510683C3; US4067697A; FR2304073B1; FR2304073A1

Description

40

Die Erfindung betrifft eine Stabschleuse zum Ein- und Ausschleusen von Objekten in bzw. aus Vakuumkammern, bei der das Objekt in eine Ausnehmung eines im übrigen gerade, glatten und geschliffenen zylindrischen Stabes gelegt wird, wobei der Stab in einem mit einer Vakuumkammer verbundenen Gehäuse vakuumdicht geführt ist und eine solche Länge aufweist, daß er sowohl bei innerhalb als auch bei außerhalb der Kammer befindlicher Ausnehmung seine Funktion der Abdichtung der Kammer gegenüber seiner Umgebung erfüllt

Den zahlreichen Vakuumproduktions- oder Untersuchungsverfahren ist gemein, daß die zu behandelnden oder zu untersuchenden Gegenstände, Substanzen, Substrate oder Proben (im folgenden einfach Proben genannt) aus der atmosphärischen Luft in ein geschlossenes Vakuumgefäß gebracht werden müssen. Im einfachsten Fall wird dazu die Vakuumapparatur 6" belüftet und geöffnet, die zu behandelnden Gegenstände eingebracht die Vakuumapparatur wieder geschlossen und evakuiert. Insbesondere wenn das Verfahren im Hochvakuum oder Ultrahochvakuum abläuft, ist dieser Vorgang mit großem Zeitverlust verbunden. Deshalb bedient man sich verschiedener Arten von Schleusen.

Diese Schleusen besitzen im allgemeinen eine durch zwei Dichtsysteme oder Ventile abgeschlossene evakuierbare Vorkammer. Diese Vorkammer ist über ein Dichtsystem oder Ventil mit der Hauptkammer und über ein weiteres mit der atmosphärischen Luft verbunden. Die Probe wird aus der atmosphärischen Luft in die Zwischenkammer gebracht, die Zwischenkarnmer wird abgepumpt und danach die Probe in die Hauptkammer weitertransportiert Eine besonders vorteilhafte bereits vorgeschlagene Art, eine Schleuse auszuführen, besteht darin, daß die Probe in eine Ausnehmung eines im übrigen geraden, glatten und geschliffenen zylindrischen Stabes gelegt wird. Der Stab, der zum Transport der Probe vom atmosphärischen Außenraum in die Hauptvakuumkammer dient, ist in einem mit der Vakuumkammer verbundenen Gehäuse geführt In diesem Gehäuse befinden sich dem Umfang des Stabes anliegende O-Ringe oder O-Ringsysteme, mit denen der Stab ein Dichtsystem zur Abdichtung der Kammer gegenüber ihrer Umgebung bildet Da der Stab in jeder geometrischen Stellung der Probe seine Dichtungsfunktion erfüllen soll, muß er beidseitig der Probe soweit verlängert sein, daß der Stab in jeder Stellung das oder die O-Ringsysteme ausfüllt Anstelle der O-Ringe können auch andere Dichtungseinrichtungen treten; z. B. Magnetofluid oder Spaltdichtung.

Eine ähnliche Stabschleuse ist aus der DE-PS 9 01 573 vorbekannt Bei dieser Schleuse befindet sich der Objektträger an dem einen Ende eines Stabes. Dieses Ende wird von der Hauptvakuumkammer her in eine Vorkammer eingeführt Die Hauptvakuumkammer weist dazu zwei einander gegenüberliegende Systeme zur Abdichtung des Stabes gegenüber dem Vakuumgefäß auf. Sowohl bei in der Vorkammer als auch bei im Hauptvakuumgefäß befindlicher Probe hat der Stab mit dem der Vorkammer gegenüberliegenden System die Funktion der Abdichtung des Vakuumgefäßes.

Soll der Stab aus irgendwelchen Gründen ausgewechselt werden, so muß das gesamte Vakuumsystem belüftet werden, wenn nicht ein zusätzliches Ventil vorgesehen wird. Ein Auswechseln ist z. B. erforderlich, wenn eine oder verschiedene Proben unter verschiedenen Bedingungen behandelt werden sollen. So gibt es unterschiedliche Probenstäbe für verschiedene Temperaturbereiche (z. B. —180 bis +350°, 20 bis 600°, 20 bis 1500°) und verschiedene Probengeometrien.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Probenstab der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Belüftung des Vakuumsystems beim Auswechseln des Probenstabes vermieden werden kann, und zwar ohne ein zusätzliches Ventil vorsehen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der die Dichtungsfunktion bei außerhalb der Kammer befindlicher Ausnehmung erfüllende Abschnitt des Probenstabes lösbar vom anderen Abschnitt des Stabes ausgebildet ist

Zum Auswechseln desjenigen Stabteiles, welcher die Probenausnehmung aufweist, wird der Stab bis an die Trennstelle aus der Vakuumkammer herausgezogen, so daß außerhalb der Vakuumkammer ein Lösen der beiden Abschnitte voneinander durchgeführt werden kann. Das übriggebliebene Stück, das für alle Stäbe ohne Einschränkung ihrer Funktion in gleicher Weise ausgeführt sein kann, verbleibt als Dichtung. Das Einsetzen eines neuen Stababschnittes mit anderen Eigenschaften hinsichtlich der Probenausnehmung oder Temperatureigenschaft erfolgt in umgekehrter Weise.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung

sollen anhand von in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Der Stab wird als »Probenstab« bezeichnet, obwohl — wie eingangs erwähnt — auch ganz allgemein zu behandelnde oder zu untersuchende Gegenstände in die Ausnehmung des Stabes gebracht werden können. Es zeigt

Fi g. 1 eine Vakuumkammer mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten, in die Kammer eingeschobenen Probenstab;

Fig.2 eine Vakuumkammer mit so weit aus der Kammer herausgezogenem Probenstab, daß die Probenausnehmung außerhalb liegt, und

Fig.3 und 4 besondere Ausführungsformen eines Probenstabes nach der Erfindung.

In der Fig. 1 sind die Vakuumkammer mit 1 und der Probenstab mit 2 bezeichnet Der Probenstab 2 besteht aus den Abschnitten 3 und 4, welche im Bereich der Trennstelle in nicht näher dargestellter Weise lösbar miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 4 ist mit der Probenausnehmung 6 versehen, welche sich in Meßstellung befindet. Ober den Flansch 7 ist die Vakuumkammer 1 mit dem Gehäuse 8 verbunden, in dem der Probenstab 2 vakuumdicht geführt ist Dazu sind die O-Ringe 9 und 10 vorgesehen, die den Stab 2 an seinem Umfang abdichten. Die Kammer 1 weist noch einen Anschlußstutzen 11 auf, der mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 dadurch, daß das Gehäuse 8 direkt mit der Vakuumkammer 1 verbunden ist Außerdem ist der Probenstab 2 so veit zurückgezogen, daß sich die Probenausnehmung 6 und die Trennstelle 5 außerhalb der Vakuumkammer 1 befinden. In dieser Stellung wird der Abschnitt 3 des Probenstabes 2 mit Hilfe eines Stiftes 12 fixiert. Dieser ist am freien Ende des Gehäuses 8 verschiebbar gehaltert und greift in der dargestellten Stellung des Probenstabes 2 in eine entsprechende Ausnehmung 13 im Abschnitt 3 des Probenstabes 2. In dieser Stellung des Probenstabes 2 kann der Abschnitt 4 mit der Probenausnehmung 6 vom Abschnitt 3 gelöst und durch einen anderen Abschnitt 4, welcher z. B. eine andere Geometrie der Probenausnehmung aufweist, ersetzt werden.

Sei dem in Fi g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Probenstabes 2 weist der Abschnitt 4 eine zentrale öffnung 6 als Probenausnehmung auf. Aus Gründen der Gewichtsersparnis sind beide Abschnitte 3 und 4 teilweise als Rohr ausgebildet Der Abschnitt 4 besitzt

ίο bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Trennstelle 5 eine Bohrung 14 in die ein Stift 15 des Abschnittes 3 passend hineinragt Mit Hilfe der Schraube 16 sind beide Teile miteinander verbunden. Die Bohrung 13 dient — wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 beschrieben — der Aufnahme eines Fixierstiftes, mit dem der Abschnitt 3 festgehalten wird, wenn der Abschnitt 4 montiert oder demontiert wird. Die notwendige Entlüftung der Bohrung 14 wird durch nicht dargestellte Längsnuten am Stift 15 und der Schraube 16 erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.4 liegt die Trennstelle 5 unmittelbar im Bereich der Probenausnehmung 6. Die Bohrung 14 im Abschnitt 4 ist mit einem Innengewinde 17 und der Stift 15 am Abschnitt 3 mit einem Außengewinde 18 versehen. Die Verbindung der Abschnitte 3 und 4 erfolgt also durch Drehung des Abschnittes 4. Der Stift 15 weist einen zentralen Kanal 19 auf, welcher mit der Ausnehmung 13 in Verbindung steht Über den Kanal 19 und die Ausnehmung 13,

M welche gleichzeitig zum Fixieren mit Hilfe des Stiftes 12 (vgl. F i g. 2) dient, erfolgt die Entlüftung der Bohrung 14.

Das beschriebene Schleusenprinzip kann nicht nur

beim Transport einer Probe von atmosphärischer Luft ins Vakuum verwendet werden; es kann auch dem

■!■> Transport einer Probe zwischen atmosphärischer Luft und einer Flüssigkeit (z. B. Wasser) dienen. Außerdem können im Rahmen der Erfindung alle bekannten Mittel (Verschraubung, Verstiftung oder andere Kupplungssysteme, z. B. Bajonettverschlüsse) zur Verbindung der beiden Stababschnitte 3 und 4 verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stabschleuse zum Ein- und Ausschleusen von Objekten in bzw. aus Vakuumkammern, bei der das Objekt in eine Ausnehmung eines im übrigen gerade, s glatten und geschliffenen zylindrischen Stabes gelegt wird, wobei der Stab in einem mit einer Vakuumkammer verbundenen Gehäuse vakuumdicht geführt ist und eine solche Länge aufweist, daß er sowohl bei innerhalb als auch bei außerhalb der ι ο Kammer befindlicher Ausnehmung seine Funktion der Abdichtung der Kammer gegenüber seiner Umgebung erfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtungsfunktion bei außerhalb der Kammer (1) befindlicher Ausnehmung (6) erfüllende Abschnitt (3) des Stabes (2) lösbar vom anderen Abschnitt (4) des Stabes (2) ausgebildet ist

2. Stab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle (5) zwischen den Abschnitten (3,

4) des Stabes (2) und die Ausnehmung (6) unmittelbar nebeneinander liegen.

3. Stab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Abschnitt des Stabes (2) ein Stift (15) am anderen Abschnitt eine Bohrung (14) und Mittel zur lösbaren Halterung des Stiftes (15) in der Bohrung (14) vorgesehen sind.

4. Stab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (15) ein Außengewinde (18) und die Bohrung (14) ein entsprechendes Innengewinde (17) aufweist

5. Stab nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (8) ein Fixierstift (12) verschiebbar gehaltert ist und daß der Abschnitt (3) des Probenstabes (2) mit einer Ausnehmung (13) zur Aufnahme des Fixierstiftes (12) versehen ist.

6. Stab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (3) und/oder (4) teilweise als Rohr ausgebildet sind.