Heizlösungen

Elektrische Beheizungen sind ein unverzichtbares Zubehör für viele Vakuumanlagen. Mit einer der Anwendung angepassten Ausheiztemperatur und -zeit optimieren sie die Einsatzbedingungen der Vakuumanlage. Bei der Erzeugung sehr niedriger Drücke begrenzt die ständige Desorption von Gasen, insbesondere von Wasserdampf, den erreichbaren Enddruck. Durch Ausheizen kann die Desorptionsrate soweit gesenkt werden, dass Drücke < 10-10 mbar erreicht werden können.
Um den Wasserdampf aus Ihrer Vakuumkammer zu reduzieren, empfiehlt sich eine Mindestausheiztemperatur von ca. 120 °C. Optimal ist es dabei den Druck zu beoachten, denn wenn der Druck in der Kammer während des Ausheizvorganges sinkt bzw. nicht mehr sinkt, war der Ausheizprozess mit der gewählten Temperatur erfolgreich. Weitere Effekte würden sich dann nur mit höheren Temperaturen erzielen lassen, wobei langkettigere Moleküle aufgebrochen werden.
Für Kohlenwasserstoffe lässt sich hingegen nur sehr schwer eine Ausheiztemperatur empfehlen, da diese von der Länge der Kohlenwasserstoffverbindungen abhängig ist. Prinzipiell gilt: Je langkettiger die Verbindung ist, umso höher muss die Temperatur sein. Üblicherweise nutzt man Ausheiztemperaturen um 200 °C.

Ein weiterer Vorteil des Ausheizens ist die Verlängerung der Lebensdauer der an der Vakuumkammer angebrachten Messgeräte, indem durch gezieltes Beheizen dafür gesorgt wird, dass diese weniger verschmutzt werden bzw. man versucht Ablagerungen von den Messgeräten durch Energiezufuhr zu lösen. Zudem kann auch eine etwaige Drift der Messwerte vermieden bzw. verringert werden. Durch regelmäßiges Ausheizen Ihrer Anlagen schaffen Sie gleiche Bedingungen in Ihrem Prozess bzw. Versuch. Wichtig ist dabei, dass die Temperaturverteilung homogen ist, da sonst die Teilchen an den kalten Stellen kondensieren, an denen in den meisten Fällen die Messtechnik installiert ist. Dies kann man nur durch eine längere Ausheizzeit kompensieren. Zusammenfassend sind drei Parameter für einen optimalen Ausheizprozess zu beachten:

1. Ausheiztemperatur
2. Ausheizdauer
3. homogene Temperaturverteilung

Prinzipiell kann der Temperaturausgleich beim Beheizen durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion erfolgen.

Bei  der  Wärmeleitung  kommt  es  zum  Temperaturausgleich  innerhalb  eines  Festkörpers  bzw.  zwischen  Festkörpern, die  sich  direkt  berühren  und  zwischen  denen  ein  Temperaturgefälle  vorliegt.  In  welcher  Zeit  dieser  Temperaturausgleich geschieht,  ist  im  Wesentlichen  abhängig  von  der  Wärmeleitfähigkeit  des  Materials  bzw.  der  Materialien,  deren  Massen  und  dem Temperaturunterschied.

Die  Konvektion  als  Wärmeübertragung  erfolgt  ebenfalls  nach  dem  Prinzip  der  Wärmeleitung,  wobei  das  Übertragen innerhalb  eines  Gases,  soweit  im  Vakuum  noch  vorhanden,  von  einer  Zone  hoher  Temperatur  zu  einer  Zone  niedriger Temperatur  stattfindet.  Dies  geschieht  durch  Auftrieb.  Da  dieser  Effekt  mit  sinkendem  Druck  immer  geringer  wird,  ist  er  in  der Vakuumtechnik vernachlässigbar und unterhalb von ca. 10 mbar nicht mehr zu beobachten.

Bei der Wärmestrahlung wird die Wärmeenergie mittels Emission und Absorption von elektromagnetischen Wellen übertragen. Jeder Körper, dessen Temperatur > 0 K ist, emittiert Strahlung. Und jeder Körper, auf den diese Strahlung trifft, absorbiert einen Teil dieser Strahlung und reflektiert bzw. lässt den übrigen Teil hindurch. Dies ist damit der einzige Mechanismus, Aufbauten, welche sich im Vakuum mit geringen Kontaktflächen zu beheizten Rezipientenflächen befinden, ohne Probenheizer zu beheizen.

Es gibt zur luftseitigen, kontrollierten Beheizung des Vakuumsystems folgende Möglichkeiten:

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