meta data for this page
  •  

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revisionPrevious revision
Next revision
Previous revision
groups:mg:project_ptb-cavity:vacuum:bake_out [2017/05/09 13:34] ssauergroups:mg:project_ptb-cavity:vacuum:bake_out [2024/03/20 09:36] (current) – Admin: Syntax-Update (Migration from deprecated "fontcolor" plugin to "color" plugin) klaus
Line 1: Line 1:
-====== Bake out ======+====== Bake out list ======
  
-  * We use the temperature monitoring design, made by E. Wodey, for the out of loop measurements during the out baking. 
-    * Talk by E. Wodey for the explanation of the monitoring system:{{ :groups:mg:project_ptb-cavity:2016-08_geoq_ctp_ew.pdf |}} 
-    * Box-design made by S. Sauer: {{:groups:mg:project_ptb-cavity:img_0342.jpg?200|}}  
- 
- 
-==== Bake out list ==== 
  
 ^ Item                                       ^ Material                                      ^ Maximum temperature [°C]                   ^ Comments                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ^ ^ Item                                       ^ Material                                      ^ Maximum temperature [°C]                   ^ Comments                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ^
 +| CF Cupper ring                             | Cupper                                        | 1084.62                                    | Schmelzpunkt, Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           |
 | Mounting for the spacer                    | (Al ~ Alplan)                                 | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Mounting for the spacer                    | (Al ~ Alplan)                                 | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 | Zerodur rods                               | Zerodur                                       | 600                                        | Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         | | Zerodur rods                               | Zerodur                                       | 600                                        | Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         |
-| Viton balls                                | Viton                                         | 280                                        | Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         | +| Heat shields                               | Aluminium [EN AW-5083]                        | 660.2                                      | <color #ff0000>Temperatureinsatz (max. °C bei Dauer / Kurzzeiteinsatz): 120/ 180                         </color>                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       |
-| Glas balls                                 | Borosilikatglas                               | 500                                        |  maximale Arbeitstemperatur, Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            | +
-| Heat shields                               | Aluminium [EN AW-5083]                        | 660.2                                      | <fc #ff0000>Temperatureinsatz (max. °C bei Dauer / Kurzzeiteinsatz): 120/ 180                         </fc>                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       +
-| Screws from the mounting and hield shield  | Edelstahl A2                                  |                                            |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | +
-| Windows                                    |                                               | 200                                        | Question:\\ What is the maximum (continuous) temperature which the AR coatings are able to withstand? What is the maximum temperature gradient that can be applied (continuously) between the two faces of the 1/2" 3mm BK7 and fused silica windows?\\ Response from Jeremy at Thorlabs:\\ The maximum temperature will be around 200°C or so. We do not spec a maximum temperature gradient since it can depend on the thermal boundary conditions and geometrical boundary conditions of the window. However, I would recommend UVFS over N-BK7 because of its much lower coefficient of thermal coefficient.  |+
 | Window holder                              | Aluminium                                     | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Window holder                              | Aluminium                                     | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 | Vacuum chamber                             | Aluminium                                     | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Vacuum chamber                             | Aluminium                                     | 660.2                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
-| CF Cupper ring                             | Cupper                                        | 1084.62                                    | Schmelzpunkt, Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           | 
 | CF Flanschkit                              |                                                                                          |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | CF Flanschkit                              |                                                                                          |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 +| Glas balls                                 | Borosilikatglas                               | 500                                        |  maximale Arbeitstemperatur, Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |
 | IGP                                        |                                               | 350                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | IGP                                        |                                               | 350                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
-IGP cable                                                                                | < 220                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |+Lead wire                                  | Lead                                          | 327                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Teflon rings  (Windows)                                | Teflon                                         | 327                                        | Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              | 
 +| NTC Sensors                                |                                               | 300                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Angle valve                                |                                               | < = 300                                    |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Viton balls                                | Viton                                         | 280                                        | Wikipedia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         | 
 +| Sub-D Kabel 37FXRR-500                     | Kupferdraht versilbert\\ Kaptonband-isoliert  | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 | Vacuum pressure sensor                                                                   | 250 without electronics and magnet                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           | | Vacuum pressure sensor                                                                   | 250 without electronics and magnet                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           |
-| Vacuum pressure sensor cable                                                                                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| Angle valve                                |                                               | < = 300                                    |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 | Gate valve                                                                               | open: < = 250 (max 24h)\\ closed: < = 200  |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Gate valve                                                                               | open: < = 250 (max 24h)\\ closed: < = 200  |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
-| Sub-D Socket                                                                                                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |+| Sub-D Socket                                                                             230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 | Sub-D Feedthrough                          | Peek                                          | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Sub-D Feedthrough                          | Peek                                          | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
-| Sub-D Kabel 37FXRR-500                     | Kupferdraht versilbert\\ Kaptonband-isoliert  | 250                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| CF-Kreuz                                                                                                                            |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| Lead wire                                  | Lead                                          | 327                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| Indium wire                                | Indium                                        | 155                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| Indium foil                                | Indium                                        | 155                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
-| Capton wires                               | Kupferdraht versilbert\\ Kaptonband-isoliert  |                                            |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 | Crimp pins                                 | Cu vergoldet                                  | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Crimp pins                                 | Cu vergoldet                                  | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 +| Capton wires                               | Kupferdraht versilbert\\ Kaptonband-isoliert  | 230                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 +| IGP cable                                  |                                               | < 220                                      |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
 | Peltier-elements                                                                         | 200                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | | Peltier-elements                                                                         | 200                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
-NTC Sensors                                |                                               300                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          |+Windows                                    |                                               200                                        Question:\\ What is the maximum (continuous) temperature which the AR coatings are able to withstand? What is the maximum temperature gradient that can be applied (continuously) between the two faces of the 1/2" 3mm BK7 and fused silica windows?\\ Response from Jeremy at Thorlabs:\\ The maximum temperature will be around 200°C or so. We do not spec a maximum temperature gradient since it can depend on the thermal boundary conditions and geometrical boundary conditions of the window. However, I would recommend UVFS over N-BK7 because of its much lower coefficient of thermal coefficient.  |
 | Vacuum glue [Torrseal]                                                                   | 175                                        | Flammpunkt                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        | | Vacuum glue [Torrseal]                                                                   | 175                                        | Flammpunkt                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        |
 +| Indium wire                                | Indium                                        | 155                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Indium foil                                | Indium                                        | 155                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Vacuum pressure sensor cable                                                                                                        |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| CF-Kreuz                                                                                                                            |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   | 
 +| Screws from the mounting and hield shield  | Edelstahl A2                                  |                                            |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
  
 | ULE Spacer|    | | | ULE Spacer|    | |
Line 45: Line 39:
 | Faraday rotator |    | | | Faraday rotator |    | |
 | Glue from faraday rotator |    | | | Glue from faraday rotator |    | |
- 
-==== Bake out tips ==== 
- 
-http://vacuumtunes.co.uk/vtut1.html 
- 
- 
-3.3 Baking\\  
-Early workers baked systems only to about 200C which was effective in removing weakly bound surface water and hydrocarbon molecules. It was not long before it was discovered that baking to higher temperatures was required to remove more tightly bound species and the hydrogen diffusing from the bulk, both of which had the effect of limiting the ultimate system vacuum. The effectiveness of high temperature bakes is amply demonstrated  for example by Calder and Lewin (1967), who showed that outgassing could be reduced to about E-16 mbar l/s cm2 by baking for 11 days at 300C or 1 hr only at 635C. Barton and Govier (1968),  showed that baking new 18/18/1 stainless steel components at 450C in vacuo, with the exception of traces of hydrogen, successfully removes all gases resulting from the previous history . Interestingly these workers found that gas adsorbed at the surface of stainless steel on re-exposure to atmosphere could be remove by baking at this temperature for 2 to 3 hrs. If pressures only of the order of E-9 mbar were required then sufficient gas could be removed by a 12 hr bake at 200 to 300C;  for some applications it is thus worthwhile to use a separate vacuum oven for baking new components at 450C thus avoiding the need for the main system to withstand high temperatures.\\  
-Santeler (1991), quotes early work by Aero Vac Corporation which gives valuable data on the effect of baking to different temperatures which is reproduced here below:\\ 
-**Outgassing rates in Torr l/s cm2**\\  
- 
- 
-=== BAKING TIME === 
-  
-^ BAKING TEMP         ^ 20 hrs ^ 40 hrs ^ 100 hrs ^ 200hrs ^ 
-| 150C | 6.3E-11 | 5.3E-11 | 2.8E-11 | 2.0E-11 |  
-| 250C | 6.3E-12 | 5.3E-12 | 2.8E-12 | 2.0E-12 |  
-| 400C | 4.0E-13 | 1.7E-13 | 1.0E-13 | 1.0E-13 |  
-| 500C | 8.0E-15 | 8.0E-16 | 4.0E-17 | 8.0E-19 |  
- 
-The data above bring home clearly the benefits of high baking temperatures and the diminishing returns from increasing baking time much beyond 20 hrs for baking temperatures up to 400C; at 500C  the table shows that it is worthwhile to bake for as long as 200 hrs although one might legitimately question the unusually low value of 8.0E-19 torr l/s cm2 that is quoted. Recent work (Ishikawa, 1995; Ishikawa et al 1991; and Ishikawa and Odaka1990), confirms the values above for lower temperatures but indicates that surface treatments and raw material quality can improve these figures substantially, (section 3.2 above).  
- 
-==== Bake out Protocol ==== 
-