Bei Verfahren wie Beschichtung, Ionenplattieren und Sputtern ist die Hauptpumpe normalerweise eine Diffusionspumpe oder Turbomolekularpumpe; davor ist zusätzlich eine Vorvakuumpumpe erforderlich, die die Auslassseite der Hauptpumpe auf den Arbeitsbereich absenkt. Ist die Vorvakuumpumpe falsch gewählt, erreicht die Hauptpumpe den erforderlichen Druck nicht, oder Ölrückströmung verunreinigt die Kammer. Bei einer einstufigen ölgedichteten Drehschieberpumpe als Vorvakuumpumpe wird häufig gefragt, ob die Linie von 0.1 mbar ausreicht.
Erstens: Zwei Drücke unterscheiden
- Vorvakuumdruck: Der Druck am Auslass der Hauptpumpe; die Vorvakuumpumpe bestimmt ihn direkt.
- Kammerdruck: Der Druck am Ort des Werkstücks; er wird gemeinsam von Hauptpumpe und Vorvakuumpumpe bestimmt.
Wenn der Prozess 5×10⁻³ mbar verlangt, bedeutet das nicht, dass die Vorvakuumpumpe auf 5×10⁻³ mbar evakuieren muss. Die Vorvakuumpumpe muss lediglich die Auslassseite der Hauptpumpe unter den von der Hauptpumpe zulässigen maximalen Vorvakuumdruck bringen. Dieser Wert wird vom Hersteller der Hauptpumpe angegeben; bei Diffusionspumpen liegt er üblicherweise bei 0.10.5 mbar, bei Turbomolekularpumpen in der Größenordnung von 110 mbar.
Zweitens: Tatsächliche Leistungsfähigkeit einer einstufigen ölgedichteten Pumpe
| Modell | Saugvermögen 50/60Hz | Endvakuum (Gasballast geschlossen) | Endvakuum (Gasballast offen) | Leistung |
|---|---|---|---|---|
| V0025A | 20 / 26 m³/h | 0.5 mbar | — | 0.75 kW |
| V0040A | 40 / 48 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar | 1.5 kW |
| V0063 | 63 / 75 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar | 2.2 kW |
| V0100 | 100 / 110 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar | 3.0 kW |
Ab V0040A werden bei geschlossenem Gasballast 0.1 mbar erreicht; für Diffusionspumpen mit einer Vorvakuumdruckanforderung von 0.1~0.5 mbar ist das geeignet. V0025A erreicht nur 0.5 mbar und eignet sich nur für Hauptpumpen, deren Vorvakuumdruckanforderung über 0.5 mbar liegt.
Drittens: Wann 0.1 mbar nicht ausreicht
- Die Hauptpumpe verlangt einen niedrigeren Vorvakuumdruck: Im Handbuch der Hauptpumpe prüfen. Ist dort 5×10⁻² mbar oder niedriger angegeben, reicht eine einstufige Pumpe nicht; dann ist eine zweistufige 2V80 einzusetzen (Endvakuum 4×10⁻⁴ mbar).
- Große Prozessgasfreisetzung: Während der Beschichtung geben Werkstücke und Kammerwände kontinuierlich Gas ab. Die Vorvakuumpumpe muss gleichzeitig das abgesaugte Gas der Hauptpumpe und die Freisetzung bewältigen. Reicht das Saugvermögen nicht, steigt der Vorvakuumdruck an.
- Langer Betrieb nahe 0.1 mbar: Bei diesem Druck arbeitet die Pumpe nahe am Endvakuum; Öltemperatur und Geräusch steigen. Für langen Dauerbetrieb wird eine Reserve empfohlen.
Die Beurteilung ist einfach: Am Auslass der Hauptpumpe ein Vakuummeter anbringen, einen vollständigen Prozess durchlaufen und prüfen, wie hoch der Vorvakuumdruck maximal steigt. Liegt der Spitzenwert über 70% des von der Hauptpumpe zulässigen Werts, ist eine größere Pumpe oder eine zusätzliche Roots-Pumpe erforderlich.
Viertens: Schutz vor Ölrückströmung
Beim Stoppen der Vorvakuumpumpe kann Öl über die Rohrleitung zur Hauptpumpe und in die Kammer zurückströmen. Drei Dinge sind erforderlich:
- In der Vorvakuumleitung ein Ventil gegen Ölrückströmung vorsehen oder den Pumpeneingang mit einer gegen Ölrückströmung ausgelegten Konstruktion ausführen;
- Ablauf beim Stoppen: zuerst das Hochvakuumventil schließen, dann die Vorvakuumpumpe stoppen, zuletzt belüften;
- Vor längerem Stillstand einige Minuten mit Gasballast laufen lassen, um kondensierbare Gase aus dem Pumpenraum zu entfernen.
Fünftens: Informationen für die Auswahl
Gasart (korrosiv oder nicht, staubhaltig oder nicht), Prozesszyklus (kontinuierlich oder diskontinuierlich), Abschätzung der Gasfreisetzung, von der Hauptpumpe geforderte Obergrenze des Vorvakuumdrucks, vor Ort verfügbare Stromversorgung (einphasig oder dreiphasig). Sind diese Punkte festgelegt, lassen sich Pumpenmodell und Rohrleitungsnennweite bestimmen.