Die Vakuumtechnik beschäftigt sich mit Verfahren und Geräten zur Erzeugung, Aufrechterhaltung und Messung von Vakuum und darüber hinaus mit den technischen Anwendungsmöglichkeiten von Vakuum.

Forschungen und technische Hilfsmittel für die Erzeugung von Vakuum gehen in das 17. Jahrhundert zurück. In der heutigen Zeit wird die Vakuumtechnik in unterschiedlichen Bereichen von Industrie und Forschung genutzt, beispielsweise in der Fertigungstechnik zur Behandlung oder Handhabung von Werkstoffen, Medizintechnik, Lebensmittelindustrie sowie in der Chemie und Physik. Abhängig von der konkreten Anwendung wird ein bestimmter Vakuumbereich genutzt, der sich zwischen dem Luftdruck der Atmosphäre mit etwa 1.000 hPa und einem Ultrahochvakuum im Bereich von unter 10^-7 hPa bewegen kann.

Erzeugung von Vakuum

Die Erzeugung von Vakuum in einem gasgefüllten Volumen setzt voraus, dass die vorhandenen Gasteilchen extrahiert werden. Das kann mithilfe von Vakuumpumpen erreicht werden, die nach ihrer Funktion in zwei Gruppen eingeteilt werden. Bei Kompressionspumpen werden Gasteilchen aus dem Volumen durch Impulsübertragung oder Verdrängung entfernt. Andere Möglichkeiten sind, die Gasteilchen chemisch zu binden oder sie an der Wand des Volumens kondensieren zu lassen.

Bezeichnungen für verschiedene Drücke

Innerhalb der Vakuumtechnik werden unterschiedliche Druckbereiche definiert:

• Grobvakuum mit 1.013 bis 1 hPa,
• Feinvakuum mit 1 bis 10^-3 hPa,
• Hochvakuum mit 10^-3 bis 10^-7 hPa und
• Ultrahochvakuum mit unter 10^-7 hPa.

Welche Vakuumpumpe eingesetzt wird, hängt von dem zu erreichenden Druck sowie dem konkreten Einsatzbereich ab. Um ein hohes Vakuum zu erzeugen, werden mehrstufige Verfahren angewendet, die eine Vor- mit nachgeschalteten Hochvakuumpumpen kombiniert.

Messung von Vakuum, Steuerung von Vakuum

Zur Messung von Vakuum werden sog. Vakuummeter eingesetzt, die jeweils einen charakteristischen Messbereich abdecken. Aufgrund des großen Druckbereiches wird jeweils nur ein Teil des Gesamtbereiches vom Vakuummeter überdeckt, zudem kann die Messung des Drucks gasabhängig sein.

Absolute oder direkte Vakuummeter messen die Kraft, die auf eine Fläche einwirkt als Druck, diese Messvariante ist allerdings nur im Bereich des Grobvakuums relativ genau. Eine andere Möglichkeit ist die indirekte Druckmessung: Hier wird der Druck als Funktion einer druck- und dichteabhängigen Eigenschaft berechnet. Sofern der Druck möglichst exakt ermittelt werden soll, muss bereits im Bereich des Feinvakuums ein hoher technischer Aufwand betrieben werden.

In Vakuumprozessen ist eine laufende Kontrolle und Regulierung des Drucks erforderlich. Die ermittelten Messwerte werden dazu an Schalt- und Kontrollwarten übermittelt und dort registriert. Auf diese Weise kann der Druck in der Anlage mit der Vakuumtechnik in einem festgelegten Bereich gehalten werden.