VIP - Vakuum in Forschung und Praxis 5 / 2022

Filamente der heißdrahtaktivierten Gasphasenabscheidung (hot filament chemical vapor deposition, HFCVD) während der Beschichtung (siehe S. 32). (Bild: T. Wang, Shenzhen Institutes of Advanced Technology)

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5/2022 • Seite 1

Vakuum in Forschung und Praxis 5/2022

Titelbild: Vakuum in Forschung und Praxis 5/2022

Editorial

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Belebte und unbelebte Materie: CCIT aus Asslar, CSI in Frankfurt, CVD in Shenzhen … und ein Jubiläum in Greifswald

Lisa Kleinen

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Inhalt: Vakuum in Forschung und Praxis 5/2022

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Magazin

News: Vakuum in Forschung und Praxis 5/2022

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Vakuum

Vergleich vakuumbasierter Dichtheitsprüfmethoden: Verpackungen für pharmazeutische Erzeugnisse

Lukas Engel

Die wiederholbare und genaue Prüfung der Integrität von Primärverpackungen ist unerlässlich, um die Qualität und Wirksamkeit von pharmazeutischen Produkten zu gewährleisten. Seit Jahrzehnten werden hauptsächlich die Blaubadmethode und das Verfahren des mikrobiellen Eindringens eingesetzt. In jüngster Zeit drängen offizielle Richtlinien wie die USP <1207> auf den Einsatz deterministischer und zerstörungsfreier Methoden. In einer Vergleichsstudie sind die bekannten Studien von Kirsch und Burrel zusammengebracht worden. Mehr als 500 Glasfläschchen wurden mit Defekten (Mikroröhrchen und Glasmikropipetten) präpariert. Die Proben sind neben dem Blaubadtest mit drei vakuumbasierten Dichtheitsprüfmethoden geprüft worden: HeliumLecktest, optische Emissionsspektroskopie und Mass Extraction. Die Studienergebnisse vergleichen die vakuumbasierten Methoden mit dem Blaubadtest und bilden eine Entscheidungshilfe, die Methode zu wechseln und den neuen Richtlinien zu entsprechen.

Open Access

Vakuumtechnik in der Rechtsmedizin: Über die Analyse von nur einmalig zur Verfügung stehenden geringen Gasmengen aus menschlichen Körpern

Christian Juhnke

Bei Leichenöffnungen sind Gerüche ein ständig begleitendes Element. In aller Regel sind diese sehr deutlich, aber selten ist der genaue Ort und die genaue Zusammensetzung bekannt. Erschwerend kommt hinzu, dass die Gasmengen in lokal sehr unterschiedlicher Menge auftreten. Teilweise befinden sich Gasblasen von 1 cm³ beispielsweise im Blutkreislauf. Diese geringen Gasmengen zuverlässig zu analysieren ist dem Labor für Vakuumtechnik der Frankfurt University of Applied Sciences gelungen. Zusätzlich sind sie in der Lage, nachzuweisen, welches Gas ein Mensch vor seinem Tod, als Letztes eingeatmet hat. Beide Methoden sind wichtige Indizien zur Ermittlung der Todesursache von Menschen.

Dünne Schichten

Ultradünne Diamantschichten: Nukleation, Synthese und Anwendungen des biokompatiblen Materials

Stephan Handschuh-Wang, Markus Handschuh, Tao Wang

Diamantschichten sind seit einiger Zeit für industrielle Produkte wie Zerspanwerkzeuge erhältlich. Seither hat sich der Schwerpunkt der Forschung auf ultradünne und multifunktionale Diamantschichten verlagert. Für die Herstellung von ultradünnen Schichten (≤ 100 nm) war und ist interdisziplinäre Forschung von essentieller Bedeutung. Dieser Artikel eruiert die wesentlichen Entwicklungsschritte, welche die Synthese von ultradünnen Diamantschichten ermöglicht haben, und beschreibt neue Anwendungsgebiete, die sich aus der Dünne der Diamantschicht und der Einstellbarkeit ihrer Eigenschaften ergeben.

Oberflächen

Open Access

Oberflächenfunktionalisierung 3D-gedruckter transparenter Optiken: Plasmabehandlung von hochtransparenten Hybridpolymeren

Sabrina Jasmin Wolleb, Falk Kemper, Ulrike Schulz

Additive Fertigungsverfahren bieten vielversprechende Vorteile im Vergleich zur konventionellen Fertigung. Maximale Freiheitsgrade im Design, hohe Individualität und Nachhaltigkeit sind offensichtlich. Eine große Herausforderung stellt bis heute der Druck hochtransparenter makroskopischer Optiken dar. Für zukünftige Anwendungen im Bereich Optik wurde ein intern entwickeltes, hochtransparentes Hybridpolymer mittels InkjetVerfahren gedruckt und anschließend das Potential zur Oberflächenfunktionalisierung mittels Plasmaätzen untersucht. Die Charakterisierung erfolgte vor und nach der Plasmabehandlung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM), Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie in abgeschwächter Totalreflexion (FTIR-ATR) sowie optischer Spektroskopie. Die Ergebnisse zeigen eine selbstorganisierte Nano-struktur mit hervorragenden Anti-reflexeigenschaften vom sichtbaren bis in den nahen Infrarotbereich. Die Strukturentstehung erfolgt durch den Abbau des Organikanteils im Hybridpolymer während der Plasmabehandlung.

Vacuum Pumping System for ITER's Deuterium Tritium Operational Campaign: Pumping of plasma exhaust gases through vacuum pumping system for non-inductive plasma pulse maintaining safe tritium inventory limit

Matthias Dremel, Indranil Banerjee, Hughes Shaun, Robert Pearce

In the ITER fusion experiment the torus vacuum pumping system is mainly involved in pumping plasma exhaust gases consisting of Deuterium/Tritium (DT) and trace quantity of helium. The currently proposed plasma operation plan for the six torus cryopumps is staggered for all fueling rate and plasma durations and therefore variable tritium inventories need to be handled. The ITER cryopumps and the backing vacuum pumping system are custom made tritium compatible pumping trains. Their compliant matrix not only asks for pumping efficiencies and hydrogen confinement but also respecting the specific tritium and deuterium (DT) inventories for measures on radiation protection and fire safety. In this article, we present a possible operation plan for torus vacuum pumping system in combinations with roughing pump trains for the ITER baseline plasma scenario. The operation of the vacuum system is driven by DT inventories in the different pumps and building sectors.

The primary vacuum pump is torus cryogenic pump (TCP) followed backing roughing pump trains comprise the cryogenic viscous flow compressor (CVC), tritium compatible scroll and Roots pumps. The TCPs are regenerated during timed intervals for an uninterrupted and safe torus operation. Next to the demanding long pulse operation (1 hour) we present an operation plan for inductive short pulse (450 s), hybrid pulse (1000 s) and dwell time vacuum pumping operations [1]. However, the inductive and hybrid pulses are not as critical as long pulse operation pertaining to tritium and hydrogen inventory management.