Study on the manufacturing techniques of vacuum systems

Abstract

Diplomityössä selvitettiin tyhjiölaitteiden fysiikkaa, tekniikkaa ja valmistusteknisiä erityspiirteitä. Valmistustekniikan selvittämisessä keskityttiin käytännön ongelmiin kuten tyhjiölaitteiden yleisiin suunnitteluperiaatteisiin, materiaalivalintoihin ja rakenneratkaisuihin. Tyhjiölaitteiden valmistustekniikoiden selvittäminen rajattiin vaihtelevia valmistustekniikoita sisältävien vaativien UHV-laitteiden suunnitteluun ja valmistukseen. Tyhjiölaitteiden valmistustekniikoihin perehdyttiin kirjallisuuden, laiteasiakkaiden dokumenttien ja tarjouspyyntöjen sekä vierailujen avulla. Myös VTT:llä aikaisemmin tehtyjen tyhjiölaitteiden ominaisuuksiin ja niiden valmistus- ja suunnitteluprosesseihin tutustuttiin. Näillä esitutkimuksilla selvitettiin alustavasti tyhjiölaitetarpeita, asiakkaiden vaatimuksia sekä VTT:n mahdollisuuksia osallistua tyhjiölaiteprojekteihin.

Teoriassa selvitettyjä tekniikoita ja tyhjiölaitteiden valmistuksen erityispiirteitä kokeiltiin käytännön laiteprojektissa. Hiukkaskiihdyttimeen valmistettiin absorbaattori, synkrotronisäteilyn läpäisyn estävä suljin, jonka suunnittelussa ja valmistuksessa tyhjiöympäristö jouduttiin huomioimaan. Eri työnvaiheissa käytettiin hitsausmenetelmistä TIG-, plasma- ja elektronisuihkuhitsausta ja selvitettiin näiden menetelmien käyttökohteita ja soveltuvuutta erilaisiin rakenteisiin. Lisäksi kokeiltiin kovajuottamista tyhjiöuunissa tekemällä sillä tyhjiökelpoinen liitos.

Työssä selvitettiin lisäksi VTT:n tyhjiölaitevalmistukseen soveltuvat työvälineet, koneet ja menetelmät. Näistä tärkeimpiä olivat tyhjiökelpoisen pesuprosessin suorittaminen sekä heliumilla tehdyt tiiveystestit.