Naturwissenschaftliche Wochenschrift. 



Neue Folge 15. Band; 

 der ganzen Reihe 31. Band. 



Sonntag, den 23. Juli 1916. 



Mummer 30. 



[Nachdruck verboten.] 



Luftpumpen nach Gaede. 



Von K. Schiitt, Hamburg. 

 Mil 8 Abbildungen. 



Als gebrauchliche Hochvakuumpumpen kom- 

 men in Betracht Kolben- Rotations-, Ol- und 

 Quecksilberluftpumpen. Ihnen alien liegt der 

 Gedanke Otto v. Guericke's zugrunde: ein 

 Kolben, der aus festem Material oder einer Fliissig- 

 keit besteht, schliefit eine gewisse Luftmasse von 

 dem zu evakuierenden Gefafi ab und fiihrt sie 

 durch seine Bewegung dem Vorvakuum oder der 

 Atmosphare zu. Der Freiburger Professor Gaede 

 hat in verhaltnismafiig kurzer Zeit nicht weniger 

 als fiinf neue vorziiglich wirkende Luftpumpen 

 gebaut; drei derselben, die rotierende Kapsel- 

 pumpe, die rotierende Quecksilberpumpe und die 

 Kolbenpumpe. beruhen auf dem alten Prinzip, das 

 allerdings in neuer, sehr wirksamer Weise zur 

 Geltung gebracht wird. Den beiden anderen, 

 die im folgenden geschildert werden sollen, liegen 

 ganz neue Gedanken zugrunde; sie nutzen ziel- 

 bewufit die aus theoretischen Uberlegungen und 

 Versuchen erschlossenen Eigenttimlichkeiten des 

 gasformigen Zustandes aus. 



I. Die Molekularluftpumpe. 1 ) Dreht sich 

 (Abb. i) der Zylinder A um die Achse a inner- 

 halb des Hohlzylinders B, in dem eine von n bis 

 m reichende Nut eingeschnitten ist, dann wird 

 die Luft mitgerissen, so dafi das Quecksilber in 

 dem mit n und m verbundenen Manometer M in 

 dem rechten Schenkel bis o fallt, wahrend es in 

 dem linken bis p steigt, diese Druckdifferenz ist 

 um so grofier, je hoher die Turenzahl des Zy- 

 linders A und je grofier die innere Reibung des 

 Gases ist. Die kinetische Theorie der Gase (Max- 

 well 1866) berechnet, dafi die innere Reibung eines 

 Gases vom Druck unabhangig ist, indem bei 

 steigender Verdunnung allerdings die Zahl der 

 Molekiile, die sich reiben, abnimmt, dafiir aber 

 die freie Weglange in demselben Mafie zunimmt. 

 Die Bestatigung dieser Rechnung durch das Ex- 

 periment bedeutet einen der ersten grofien Er- 

 folge der kinetischen Theorie. In Ubereinstimmung 

 hiermitergibt unser Versuch, dafi die Druckdifferenz 

 o p bestehen bleibt, wenn man mittels einer Luft- 

 pumpe die Luft in dem Raume n m verdiinnt. 

 1st z. B. die Druckdifferenz op 10 mm, dann 

 bleibt diese, ungeanderte Drehgeschwindigkeit von 

 A vorausgesetzt, bestehen ganz unabhangig von 

 dem bei m herrschenden Druck. In dieser 760, 

 500 oder 2O mm, dann ist er bei n 750, 490 bzw. 

 10 mm. Erniedrigen wir den Druck bei m mittels 



') Verhandl. d. Deutsch. Physik. Ges. 14, S. 775. 

 Die Naturwissenschaften I, S. II (1913). 

 Ann. d. Phys. IV 41, S 337390 (1913)- 



der Vorpumpe auf 10 mm, dann miifite bei n der 

 Druck o mm betragen. Wenn sich die Verhalt- 

 nisse bei sehr niedrigen Drucken auch etwas 

 anders gestalten, so lafit sich nach diesem Prinzip 

 doch eine vorziiglich wirkende Pumpe bauen. 

 Die Erklarung der Erscheinung ist folgende: 

 Nach den Anschauungen der kinetischen Gastheorie 

 sind die Molekiile eines Gases in sehr schneller 

 geradliniger Bewegung ; doch trifft in einem Gas von 

 normalem Druck jedes Molekiil sehr bald auf ein 

 anderes und wird nach dem Zusammenprall zuriick- 

 geworfen; die mittlere freie Weglange ist dem- 

 nach sehr gering (in Luft von 760 mm und O etwa 

 O.OCOI mm). Ist der Druck geringer, dann werden 

 die Zusammenstofie seltener, die freie Weglange 

 wird grofier; sie betragt bei 0,76 mm Druck 

 o, i mm, fur 0,00076 mm 100 mm. Bei geringen 

 Drucken prallen die Molekiile im Raume zwischen 

 n und m kaum mehr aufeinander, sondern haupt- 

 sachlich gegen die Wandungen des Raumes, von 

 denen sie in absoluter Unordnung nach alien 

 Richtungen reflektiert werden. Man kann sich 

 demnach vorstellen, von jedem kleinen Flachen- 

 stiick der Mantelflache des Zylinders A nach alien 

 Richtungen Molekule fortgeschleudert werden. 

 Ist nun die Geschwindigkeit der Zylinderwandung 

 grofier als die Geschwindigkeit der Molekule, die 

 fur Luft rund 500 m in der Sekunde betragt, so 

 bewegen sich die Ausgangspunkte der Molekule 

 schneller nach rechts als die Molekiile nach links 

 fliegen. Mithin bewegen sich alle die Molekule, 

 die bei ruhendem Zylinder nach links zuriickge- 

 worfen wiirden, nach rechts, so dafi keine Mole- 

 kule nach n reflektiert werden. Schiefit ein 

 Bogenschiitze, der auf einem fahrenden Wagen 

 steht, einen Pfeil nach riickwarts ab, so fliegt 

 dieser (fur einen seitlich stehenden ruhenden Be- 

 obachter) in Richtung der Wagenbewegung, wenn 

 die Wagengeschwindigkeit grofier als die des Pfeils 

 ist. Bei n entsteht demnach ein Vakuum. Da 

 die Pumpe mithin den molekularen Mechanismus 

 der Gase ausnutzt, tragt sie mit Recht den Namen 

 Molekularluftpumpe. 



Die technische Ausfiihrung der Pumpe zeigen 

 die Abbildungen 2 und 3. In dem Gehause B, 

 das durch die beiden Scheiben E luftdicht ver- 

 schlossen ist, rotiert der Zylinder A um die Achse 

 a. In den Zylinder sind die Nuten D eingeschnitten, 

 in welche die am Gehause befestigten Lamellen C 

 hineinragen. Erfolgt die Drehung im Sinne des 

 Pfeils, so wird die Luft bei n verdiinnt; n fiihrt 

 zum Saugrohr S fur das Hochvakuum. In Abb. 2 

 stelle D eine Nut in der Mitte dar. Durch einen 



