Vakuum + Roentgen

[Varsanyi Peter]

	Sziasztok!


Nos, ne vegyetek nagykepusegnek, de ehhez a vakuumtechnikai pancserkodashoz
mar igazan lenne par szavam. Probaltam eddig nem belekotyogni a temaba,
mert paran nagyon nem birjak a nyers stilusomat, de attol tartok, meg ez is
jobb, mint ez a sok marhasag, amit vakuumtechnikaban ossze tudtok hozni.
Jojjon hat egy gyors vakuumtechnikai osszefoglalo egy olyantol, aki naponta
dolgozik a temaban:


1. A vakuum mertekegysegei: 3 fo mertekegyseg van: 

a szabvanyos a mbar, ami a bar ezred resze. 1 bar = 100.000 Pa => 1mbar =
100 Pa 

angolszasz videkeken, ill. regebbi dokumentaciokban a torr-t hasznaljak,
ami a higanymillimeter alneve. 1 Torr = 1 mm Hg. Mivel 1 Bar = 760 mm Hg,
ezert a mbar es a Torr kozott 1.33 a valtoszam. Nagyon elterjedt a torr
ezred resze, a /umHg, amit mikronnak hivnak. Minden normalis vakuumot
mikronban mernek. 1 mikron = 0.133 Pa = 1.33e-3 mbar

A Pa-t - azaz Pascal-t - nem szivesen hasznaljak, bar az SI szerint az
lenne a nyomas szabvanyos egysege. Ezen kivul meg kb. 10 lehetseges
mertekegysege van a vakuumnak, most erre nem terek ki. Eleg agyalagyultak
is vannak kozte, kedvencem pl. a font per negyzetlab.


2. A vakuum kategoriai: 

1000 mbar - 1 mbar : muszaki vakuum, semmire sem jo, maximum asztali
vakuumso gyartasra, papir szaritasara, meg hasonlo viztelenito funkciokra,
esetleg vakuumacel gyartasra. Rough vakuum a kozismert neve, utalvan a
dominans szivattyutipusra.

1 mbar - 1e-3 mbar (1 /ubar): Kozepes (medium) vakuum, meg ezt is inkabb
csak fagyasztasra-szaritasra hasznaljak, holott kb. ebben a tartomanyban
mozognak a gaztoltesu csovek nyomastartomanyai, ugy mint fenycsovek,
neoncsovek, stb. A közepes nyomas kb. 0,5-1 torr, azaz kb. 1 mbar. Egy
kezdo amator foleg ebben a tartomanyban tud jatszani latvanyos jatekot, de
ertelmes dolgot - pl Roentgen - csak a tartomany alsobb felen lehet csinalni.

1e-3 mbar - 1e-7 mbar: High vakuum, ez mar gyakori, mert a femgozologtetes,
az elektroncso-gyartas getterezest megelozo ciklusa meg ebben a
tartomanyban van. Mint emlitettem, csak a megelozo ciklus, ti. az
elektroncsoveket lehegesztes utan meg kemiai getter aktivalasaval legalabb
2-3 nagysagrenddel melyebbre is leszivhatjak! Ez egyfajta beegetesnek is
felfoghato, igy tulajdonkeppen mar a kovetkezo nagysagrendben dolgoznak:

1e-7 mbar - 1e-10 mbar: ultrahigh vakuum. Na, ez mar az atomfizikusok
jatektere. Ilyen vakuumot eloallitani mar kulon muveszet, csak rozsdamentes
acel elemekkel es vakuumban atolvasztott rez tomitesekkel lehet megfelelo
rendszert csinalni, amit akar 400-450 fokon ki kell kalyhazni, majd
visszahuteni. Egy 1e-10 mbar-os szintu vakuum minimum szivattyuzasi ideje
akar 2 teljes nap kalyhazas nelkul!!!

Sokkal fontosabb azonban a vakuum ertekenel az a teny, hogy mekkora az
egyes reszecskek uthossza az adott nyomason. Ezert inkabb azt szoktak
vizsgalni, hogy a berendezes legnagyobb geometriai mereteinel legalabb 2
nagysagrendet tudjanak futni a reszecskek. Ilyen szempontbol egy nagy kamra
leszivasahoz lenyegesen jobb vakuum kell, mint ha ugyanazt a hatast egy
kicsi gyuszuben szeretnenk leutanozni.


3. A viz gozolgese:

A viz forraspontja vakuumban erosen lecsokken, sot, megfagyott allapotbol
kepes szublimalni is, azaz szilardbol rogton gaznemuve menni. Ezek alapjan
pl. a 20 C viz kb. 20 mbar-nal kezd el forrni, ami meg a kurvamagas nyomas
kategoria, azaz egy arva kisulest sem tudsz begyujtani. A viz azonban a
parolgas miatt megfagy, es parolgasi nyomasa egeszen addig csokken, amig a
szivattyu kepes a leszivasra. -20 fokon lesz 1 mbar, -40 fokon 0.1 mbar,
stb... (Nem linearis.) Nagy problema viszont a fenti jelenseg forditottja:
ha vizgoz kerul a szivattyuba, akarcsak a legnedvessegbol is, az
kompresszalas kozben kicsapodik, igy nem tud a kipufogon tavozni, hanem
benne marad a szivattyuban. A szivattyukra megadott maximalis uzemi
homersekleten, azaz 70 fokon kb. 250 mbar fole nem tudod kompresszalni,
azaz fogja magat a szivattyud, es bedoglik: nem lesz kepes tovabb leszivni
a vakuumot, mert ha nem tud kipufogni, akkor beszivni sem tud. EZERT NEM
LEHET AKARMILYEN OCSKA KOMPRESSZOR MEGFORDITASABOL - MINT SZIVATTYUVAL -
VAKUUMOT CSINALNI! Kifejezetten un. gazballasztos szivattyura van szukseg a
vakuum megfelelo eloallitasara!


4. Vakuumszivattyu tipusok:

Az egyik konyvem 40 osztalyba sorolja a kulonfele vakuumszivattyukat. Ennyi
idom es energiam nincs, hogy ezt a negyvenet mind leirjam, de a 4 eddig
szoba kerult tipust igyekszem osszefoglalni.

2 fo szempont van a vakuumszivattyuknal: az elerheto vegvakuum, ill. a
szivasi sebesseg. Ez utobbi nagyon fontos, ha szivattyukat akarsz sorba
kotni, marpedig ez kotelezo, ha a Rough vakuum ala akarsz menni! Minimum 2
fokozat kell egymas utan minden olyan esetben, amikor az 1 mbar-t el akarod
erni!

Vizsugar-pumpa: 20 fokos viz eseten - mint irtam mar - a viz goznyomasa 17
mbar. Ennel gyakorlatilag nem lehet lejjebb menni vele. Laborszivattyunak
jo, amikor arrogans savas anyagokat akarsz vakuumdesztillalni, vagy
hasonlo. Elektronikai celra teljesseggel hasznalhatatlan.

Membranszivattyu (=hutogep-kompresszor): a jo konstrukcioju, un. holt ter
mentes membranszivattyu egy fokozata kb. 80 mbar-ig tud lemenni, ket
fokozat sorba kotese eseten 10 mbar, 3 fokozatnal 2 mbar, 4 fokozatnal 0.5
mbar az elerheto nyomas. Es ez vakuumszivattyura vonatkozott, nem ocskavas
hutogepszivattyura! Igy nem is erdemes elektronikai kiserletekbe fogni
ilyesmikkel, ugysem mentek vele semmire! Amugy a felhasznalasa arrogans
gazok leszivasa, ill. olajmentes elovakuum eloallitasa ultranagyvakuumu
turbomolekularis vakuumszivattyuk szamara, de a legfobb problemaja meg
ekkor is a nagyon-nagyon alacsony szivasi sebesseg! (Mindezt persze potom
4-500 eFt-os ar mellett...)

Diffuzios szivattyu: Iszonyatos elteresek vannak a vegvakuum ertekeben,
attol fuggoen, hogy milyen pontos kontrukcioja is van annak a diffuzios
szivattyunak. Higanydiffuzios szivattyu folyekony nitrogenes kifagyasztoval
kiviszi az 1e-10 mbar-os rekorderteket is, csak a kozelebe ne menj, mert
eletveszelyes meg a latvanya is... Szerencsere nem is hasznaljak manapsag,
a 60-as evektol kezdve szinte betiltottak, annyira kornyezetveszelyes, de
manapsag nagyon sok ocska, uvegtestu szivattyut kinalnak fel eladasra, kb.
20 eFt-ert. Remelem senki sem vesz ilyet! Olajdiffuzios altalaban 1e-5
mbar-tol indul, 1e-7 mbar szokott a maximum lenni, de persze lehet opcioban
jobbat is elerni. A gond kettos vele: egyreszt nagyon fugg a vakuum
vegerteke a diffuzios olajtol. Ez a par deci olaj amugy potom 40-50 eFt-tol
kezdodik a legolcsobb fajtabol, tehat nem egy hasznalt fekolaj kategoria.
Masreszt egy jobb diffuzios szivattyu 3-4 fokozat egymasba epitesevel
keszult, az egyes fokozatok kozott "frakcionalo" egysegekkel, amely
megakadalyozza, hogy a "koszos" olaj a vegvakuum szempontjabol oly kritikus
legbelsobb fokozatba jusson. Mindezt persze hofok-stabilizalt futessel, es
nagyon-nagyon szigoru hutesi instrukciokkal megpakolva, ill. ide is elkelne
meg az alabbi opciok hasznalata: cold cap baffle, shell or chevron baffle,
anticreep barrier, liquid nitrogen cold trap, stb. Magyar nevuk talan nincs
is, ill. max. olajcsapdanak hivjak oket, hogy lehetoleg ne kohogje ki a
meregdraga diffuzios olajat a szivattyu, amire amugy nagyon hajlando, ha
egy kicsit is nem ertesz hozza. Ugyanis amikor a diffuzios szivattyut
bekapcsolod, es 15-25 perc utan eleri az uzemi hofokot, akkor hajlamos a
magaban eltarolt osszes gazt egyszerre kiadni magabol. Ilyenkor "bofog"
egyet, es ha nem eleg nagy teljesitmenyu az elovakuum szivattyud - pl. csak
egy ocska hutogep-kompresszor - akkor ezt a sok gazt bekopi a leszivando
terbe, es maris takarithatod ki az egeszet. Amugy a teves informaciokkal
ellentetben kurva nagy a szivasi sebessege, tobb szaz liter
MASODPERCENKENT, meg szerencse, hogy csak az elso pillanatok a kritikusak,
mert utana mar ha akarna se tudna sok levegot szivni, hacsak nincs valahol
levego- betores, mert ha van, akkor az meg kepes az olajat leamortizalni
pillanatok alatt. Ja, es az arakrol is valamit: hasznaltat csak csillogo
belsejut szabad venni, mert ha kicsit is rozsdas, akkor tuti kidobhatod, ez
nem cipo, amit ki lehet boxolni. Ha higanygozt szivtak vele valaha is,
akkor is kuka, ugyanis a higanyt keptelenseg kiszedni belole, mert a vasba
is beleivodik amalgam kepeben, es az elso alkalommal visszaalakul higannya,
ami aztan kifagyasztas hijan tonkre is tette a vakuumodat. Szoval olyan
35-50 eFt-ot szabad erte max. adni, DE CSAK KISMERETUT SZABAD VENNI, mert a
nagyhoz nem talalsz olyan nagy elso fokozatot, amivel kepes leszel
bofogesmentesen leszivni az indulaskor. Ujonnan en tudok mar 100-120
eFt-ert is szerezni, ha valaki nagyon akar egy ilyet, keressen meg. (Ja, a
kicsi az kb. egy sovany asztali vaza meret, 40-63 mm-es torokmerettel.)

Forgolapatos mechanikai szivattyu: nagyon erosen konstrukciofuggo a
vegvakuum, nem is nagyon merek ra mit irni. Egyfokozatut csak diffuzios
szivattyuhoz hasznalnak elovakuum-szivattyunak, jellemzo vegvakuumok 0,5
mbar - 0,02 mbar ketfokozatu eseteben 0,05 mbar - 4e-4 mbar. Az igazi
vakuumtechnikai szivattyuk meregdragak, a hasznaltak meg agyon vannak
kopva, amiatt akar 100 mbar-ig(!) is felmehet a vegvakuumuk a gyari 0,001
mbar ertekrol. Ezert aki jatszani szeretne, tegye azt, amit en is tettem
evekkel ezelott: klimatechnikai cegnel vegyen egy legalabb ketfokozatu,
gazballasztos szivattyut. Azt szerelvenyekkel, szukseges tomitopasztakkal -
mert anelkul egy deka vakuumot sem lehet elerni! - egyutt talan megussza
160-200 eFt-bol. Es akkor hasznalni is tudja, nem csak az idejet pazarolni.
A vakuumtechnika ugyanis inkabb magia, semmint hetkoznapi dolog, egy lapon
sem lehet emliteni mondjuk egy kompresszorral. Azt utod-vagod, akkor is
mukodik, elszurni sem lehet, max. ha mar tele van kondenzvizzel, viszont
egy vakuumszivattyu kulon eletet el, kezelni kell a csapokat, a
gazballasztot, stb.


5. Nagyfesz kiserletek, Roentgen eloallitas.

Nos, Roentgen elvileg mar kis (15-20 kV) feszultsegeken is keletkezik, amde
olyan gyonge, hogy meg az uvegedenyt sem tudja elhagyni. Kb. 25-28 kV az a
hatar, aminel mar keresztulhaladva az uvegedenyen, sugardozist jelenthet
egy 24 oras uzemelesu helyen, ugy mint egy adotorony. De meg 40-50 kV sem
jelent semmi problemat, ha nem tobb masodperces az expozicio. Merni is
ugyanezert nem lehet: egy Geiger-Mueller cso ugyanis nehezreszecskekre van
kitalalva, acelfalu es vastag, ezert a Roentgen sugarzas nem tud kello
mertekben athatolni, es ott ionizalni, ezert A GM DETEKTORRAL NEM LEHET A
ROENTGENSUGARZAST KIMUTATNI! Az egyetlen helyes tipp a fotopapir volt, de
nem a polaroid kep, meg mittudomen milyen egyeb rettenetesen bonyolult
dolog, hanem a sima mezei fekete-feher pozitiv papir! Egyesevel fekete
boritekba csomagolni, elrakni, egyet-egyet egy egesz napra a kiserletek
szinhelye ala tenni, este hazilag elohivni, es ha nagyon fekete, akkor
talan nem artana elgondolkodni, hogy erdemes-e azzal foglalkozni, amit
eppen aznap csinaltunk...


Osszessegeben elmondhato, hogy nem egyszeru feladat meg a legegyszerubb
nagyfesz vagy vakuumtechnikai kiserlet elvegzese sem. Ha valaki a latvanyra
akar hajtani, vegyen vagy csinaltasson maganak neoncsovet, mert a
nyomasmeresbe, a fem-uveg atvezetesbe fog beleoszulni. Ha kiserletezni
kivan, akkor meg a szivargasok fogjak az eletet megkeseriteni. Ha nagyon ki
akar valamit probalni, akkor meg szoljon nekem, itthon is van sajat
diffuzios szivattyum, bent a cegnel viszont van vagy 6 fuggetlen
vakuum-rendszer is. Valamelyikre csak be tudom ajanlani a fonokomnel...


Bye:

Pepe

>--------------------------------------------------------------------------<
>  _____  _____  _____  _____ TM  |         Full name: Varsanyi Peter      <
>  ||__)) ||__   ||__)) ||__      |        E-mail: varsanyi at axelero.hu     <
>  ||     ||___  ||     ||___     |           Phone: (20)-942-7232         <
>                                 |             Fax: (1)-303-3433          <
>--------------------------------------------------------------------------<