Ausgasen

Ausgasen, or outgassing, bezeichnet die Freisetzung von Gasen aus einem Material in einen umliegenden Vakuumraum. Es ist eine wichtige Quelle gasförmiger Kontamination, die das Erreichen und Aufrechterhalten von Vakuum beeinflusst. Outgassing entsteht durch Desorption an der Oberfläche, Diffusion von gases durch das Materialinnere, Permeation durch Materialien sowie gelegentlich durch chemische Reaktionen unter Vakuumbedingungen.

Typische Ursachen und Quellen sind Polymere, Klebstoffe, Dichtstoffe, Schmierstoffe und Oberflächenbeschichtungen. Wasserdampf ist häufig das dominante ausgasende Gas, doch auch Wasserstoff, Sauerstoff und andere leichte Gase können freigesetzt werden. Selbst metallische Oberflächen können nach dem Finish noch Gase aus Desorption und Defekten abgeben.

Die Größe des Outgassing wird üblicherweise durch die Outgassing-Rate beschrieben, oft als Druck×Volumen pro Zeit pro Fläche angegeben (zum Beispiel in Einheiten wie mbar·L·s⁻¹·cm⁻²). Die Messung erfolgt durch Bake-out-Experimente und Restgasanalyse (RGA). Wird ein Vakuumsystem mit Bauteilen ausgasen, erhöht sich der benötigte Pumpdruck und der Aushebelungsprozess verlängert sich; daher ist eine sorgfältige Vorbehandlung notwendig, besonders bei Hoch- oder Ultrahochvakuum-Anwendungen.

Gegenmaßnahmen umfassen die Auswahl von Materialien mit geringer Ausgasung, gründliche Reinigung und Trocknung, den Verzicht auf schmierstoffe oder silikonbasierte Produkte, sowie kontrollierte Bake-outs. Gegebenenfalls kommen Getter- oder Kryopumpen zum Einsatz, um Restgase effektiv zu entfernen. Vor- und Nachbehandlung von Komponenten sowie In-situ-Degassing können die erreichbaren Druckniveaus deutlich verbessern.

Ausgasen spielt eine zentrale Rolle in Bereichen wie der Halbleiterfertigung, Elektronenmikroskopie, Raumfahrtinstrumenten und Teilchenbeschleunigern, wo extrem niedrige Druckbedingungen erforderlich sind.