Freisetzung und Ausbreitung von Partikeln aus Tribosystemen im Hochvakuum.

Das entwickelte Verfahren zur Bestimmung der Partikelfreisetzung und -ausbreitung aus Tribosystemen im Hochvakuum unterstützt die Auslegung und Optimierung tribotechnischer Systeme zur Erfüllung partikulärer Reinheitsanforderungen in Hochvakuumanlagen. Die Verfahrensentwicklung beinhaltet ein neues Hochvakuumtribometer mit raumbezogener Detektion freigesetzter Partikel und deren messtechnischen Erfassung sowie eine Methodik zur Bewertung der Freisetzung und Ausbreitung von Partikeln und des Verschleißes. Die Methodik beinhaltet die effektive Planung und Durchführung von Versuchen unter Einbeziehung der statistischen Versuchsplanung (DOE) zur Ermittlung komplexer Zusammenhänge zwischen den einzustellenden Einflussgrößen am Vakuumtribometer und neu eingeführten reinheitstechnischen Zielgrößen (Bewertungsgrößen). Zielgrößen für die Freisetzung sind Gesamtanzahl, Größe, Größenverteilung, Gesamtvolumen und Freisetzungsrate der Partikel. Zielgrößen der Ausbreitung sind insbesondere Freisetzungsgeschwindigkeit, Freisetzungsrichtung, größenabhängige und räumliche Verteilung der Partikel, abstandsbezogen zum Tribosystem. Die mit Hilfe des Verfahrens durchgeführten Versuche haben eine Vielzahl neuer Erkenntnisse hervorgebracht. Es konnte gezeigt werden, dass sich Bewegungsarten, Werkstoffe der Tribosysteme, Beanspruchung, Fremderwärmung und Vakuumdruck erheblich auf die Zielgrößen auswirken. Es werden erstmals Modellgleichungen zur Berechnung der Partikelfreisetzung und Partikelausbreitung an Tribosystemen in Abhängigkeit von Beanspruchungs- und Systemgrößen ermittelt. Mit dem Verfahren und Versuchsergebnissen werden sowohl Kontaminierungsrisiken als auch Optimierungspotentiale und Empfehlungen zur Gestaltung und zum Betrieb von Tribosystemen aufgezeigt.