LHC Status:
Winter Shutdown

Vakuumtechnik

Um Zusammenstösse der beschleunigten Teilchen mit anderen Teilchen (z.B. Luftmoleküle) im Strahlrohr zu verhindern, wird in den beiden jeweils 26.6 km langen Strahlrohren des LHC's ein Ultrahochvakuum von 10-13 bar erzeugt, was einem 10 mal geringeren Druck als auf der Oberfläche des Mondes entspricht. Im gesamten Ringsystem wurden dafür 𢥲 40000 Vakuumdichtungen ben򴩧t. Das Vakuumsystem des LHC lässt sich in drei Hauptbereiche unterteilen:


- Vakuum für das Helium Zuleitungssystem (Volumen: ca. 5000 mӬ Vakuum: 10-4 bar
- Vakuum für das Kühlsystem der supraleitenden Magnete (Volumen ca. 9000 mӬ Vakuum 10-6 bar)
- Strahlrohrvakuum (Volumen ca. 150 mӬ Vakuum: 10-13 bar)

Für das Strahlrohrvakuum kommen 168 Turbomolekularpumpen und 780 Ionengetterpumpen zum Einsatz.



Turbomolekularpumpe

Eine Turbomolekularpumpe arbeitet nach demselben Prinzip einer Turbine. Sie besteht aus mehreren übereinander liegenden Schaufelrädern, die sich mit ca. 40000 U/min drehen. Dabei schaufeln sie die Moleküle nach aussen. Max. Vakuum: 10-9 bar.



Querschnitt durch eine Turbomolekularpumpe Quelle: CERN



Ionengetterpumpe

Eine Ionengetterpumpe basiert auf der absorbierenden Wirkung von sauberen Oberflächen (gettern). Dabei befinden sich Röhren aus hochreinem Titan als Kathode zwischen zwei Anodenplatten, an die eine Hochspannung (ca. 7000 Volt) angelegt wird. Dabei werden die zu evakuierenden Moleküle durch die Elektronen ionisiert. Durch das Magnetfeld und der Lorentzkraft, werden die Ionen beschleunigt und bewegen sich auf einer Spiralbahn, durch die Röhren, auf die Anode zu. Schlieࠬich bohren sie sich mit hoher Geschwindigkeit in das Titanblech, worauf wiederum Titan freigelegt wird. Das frei gewordene Titan bindet die Gasmoleküle chemisch an sich und setzt sich wieder an den Innenwänden der Pumpe ab. Die Pumpe befördert das Restgas also nicht aus der Vakuumkammer, sondern hält die gepumpten Atome nur an den Pumpeninnenflächen fest bzw. ŶergräbtӍ sie im Metall. Max. Vakuum: 10-14 bar.


Querschnitt durch eine Ionengetterpumpe