Nachgefragt...

Den siebzigsten Geburtstag der Fraunhofer-Gesellschaft in diesem Jahr nahm ich zum Anlass, mich etwas näher mit dem Quantensprung zu beschäftigen. Schließlich sind die berühmten Fraunhofer-Linien direkte Folgen von Quantensprüngen. Unser Namenspatron Joseph von Fraunhofer entdeckte um 1814 etwa 570 zu dieser Zeit geheimnisvolle schwarze Linien im Emissionsspektrum der Sonne, die er akribisch katalogisierte, deren Zustandekommen er allerdings nicht erklären konnte, was ohne die moderne Physik des 20. Jahrhunderts auch nicht möglich war. Zerlegt man das Sonnenlicht beispielsweise durch ein hochauflösendes optisches Gitter in seine Spektralfarben, so »fehlen an den Positionen der Fraunhofer-Linien die entsprechenden Farben«.

Mit Teil 3 der Nachgefragt-Serie »Wie entsteht Vakuum« endet der Ausflug in die Grundlagen der Vakuumtechnik mit Herrn Professor Bräuer und fasst u. a. noch einmal die wichtigsten Pumpentypen mit ihrem Einsatzbereich zusammen.

»Wind ist Luft, die es eilig hat.« In der Erdatmosphäre fließen Luftströme von Hochdruckgebieten zu Niederdruckgebieten, wir erleben sie als Winde, Stürme oder Orkane. Die Corioliskraft formt sie zu Wirbeln.

Eigentlich ist es trivial: Um Gase aus einem Behälter, also aus einem vorgegebenen Volumen zu entfernen, müssen wir pumpen, wie wir das auch von Flüssigkeiten her kennen. Allerdings gibt es wesentliche Unterschiede zwischen dem Pumpen von Flüssigkeiten und dem Pumpen von Gasen. Flüssigkeiten sind inkompressibel, d.h. ändern ihr Volumen bei konstanter Temperatur auch dann nicht, wenn höchste Drücke angewendet werden. Bekannterweise beruht die hydraulische Kraftübertragung auf dieser Inkompressibiliät.

Bei Leybold-Heraeus, seinerzeit einer der Marktführer im Vakuumanlagenbau, lernte ich den doppeldeutigen Spruch: »Wir haben das Vakuum im Kopf!« Mit dem Vakuum haben sich bereits die Griechen um 500 v. Chr. beschäftigt. Der Physiker definiert heute das Vakuum im strengen Sinne als einen Raum, der weder Materie noch Strahlung oder Kraftfelder enthält. Um das Vakuum technisch nutzbar zu machen, z. B. für die Deposition hochwertiger Dünnschichten, benötigen wir auf jeden Fall Materie sowie elektrische und magnetische Felder, unter Umständen auch Strahlung. Wir nutzen stark verdünnte Gase, um Niederdruckplasmen zu betreiben, die wiederum als Energielieferant für die Schichtabscheidung dienen.