Vakuumpumpe

Eine Vakuumpumpe ist eine Vorrichtung, die Gas aus einem geschlossenen Raum entfernt und so ein Vakuum erzeugt oder aufrechterhält. Vakuumpumpen finden Anwendung in Wissenschaft, Industrie und Technik, wo niedrige Drücke für Messungen, Abscheidungsvorgänge oder Probenbearbeitung erforderlich sind.

Grundprinzip ist die Reduktion des Gasdrucks durch Entfernen von Molekülen aus dem Volumen. Es gibt positive Verdrängungspumpen, die bei jedem Arbeitszyklus eine Gasmenge verdrängen (zum Beispiel Kolben-, Membran- oder Drehschieberpumpen) und dynamische Pumpen, die durch Strömungsmechanik Gas aus dem System beschleunigen (zum Beispiel Turbomolekularpumpen, Diffusionspumpen). Die erreichbaren Drücke variieren je nach Bauart von grobem Vakuum bis zu Hoch- bzw. Ultrahochvakuum; typische Werte reichen von rund 1 mbar bis in den Bereich 10^-9 bis 10^-12 mbar. Die Pumpleistung wird in Liter pro Sekunde angegeben, und Dichtungen, Outgassing sowie Nachpumpvorgänge beeinflussen die echte Tiefe des Vakuums.

Zu den wichtigsten Typen gehören positive Verdrängungspumpen wie Kolben-, Membran- und Drehschieberpumpen sowie Scrollpumpen; dynamische Pumpen umfassen Turbomolekularpumpen, Diffusionspumpen und Molekularpumpen. Kryopumpen verwenden verflüssigte oder gefrorene Gase, um Restgasmoleküle bei sehr niedrigen Temperaturen zu binden.

Anwendungsgebiete umfassen Halbleiterfertigung, Oberflächenbeschichtung, Vakuumdestillation, Glas- und Metallverarbeitung, Massenspektrometrie, Elektronenmikroskopie, Medizin sowie Forschungslaboratorien.

Die Entwicklung der Vakuumpumpen reicht von frühen Luftpumpen des 17. Jahrhunderts bis zu modernen Hoch- und Ultrahochvakuumpumpen; bedeutende Meilensteine waren Verbesserungen durch Crookes und die Einführung der Turbomolekularpumpen im 20. Jahrhundert.