Vakuumumgebung

Vakuumumgebung bezeichnet einen Raum oder Zustand, in dem der Gasdruck deutlich unter dem Atmosphärdruck liegt. Sie wird in Wissenschaft, Technik und Industrie genutzt, um die Abwesenheit oder sehr geringe Menge von Materie zu beschreiben. Realer Vakuum ist nie absolut, sondern definiert durch Druckwerte und Reinheit der Gasphase.

Grobvakuum beschreibt Drucke deutlich unter Atmosphärdruck, typischerweise von einigen Hundert bis zu einigen Tausend Pascal. Hochvakuum umfasst Drücke deutlich unter 1 Pascal, oft im Bereich von 10^-3 bis 10^-9 Pa. Ultrahochvakuum (UHV) bedeutet Drücke unter 10^-9 Pa.

Eine Vakuumumgebung besteht aus einer Vakuumkammer aus Metall, Dichtungen, Pumpen und Messgeräten. Zur Erzeugung des Vakuums werden Backing-Pumpen wie Rotations- oder Scrollpumpen eingesetzt, gefolgt von Hochvakuumpumpen wie Turbomolekular- oder Diffusionspumpen. Für UHV kommen Ionpumpen oder Getterpumpen hinzu. Bake-out und sorgfältige Materialauswahl verringern Outgassing, und Metalldichtungen ersetzen elastomere Dichtungen in HV/UHV.

Der Druck wird mit Messgeräten wie Pirani- oder Kapazitätssensoren bestimmt; für Hoch- und Ultrahochvakuum ergänzend Ionisationsgauge (Bayard‑Alpert, Penning). Einheiten umfassen Pascal, Bar, Torr und mbar; 1 Torr entspricht etwa 133,3 Pa.

Typische Anwendungen sind Elektronenmikroskopie, Oberflächenforschung, Halbleiterfertigung, Vakuumbeschichtungen, Raumfahrtsimulation und Kryotechnik.

Zu den Herausforderungen zählen Lecks, Outgassing, Materialverträglichkeit und Bake-out-Anforderungen. Sicherheitsaspekte betreffen Implosionsgefahr bei dünnwandigen Kammern und die sichere Belüftung bzw. Entlüftung von Systemen im Betrieb.