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真空测量与真空计的选择

  真空测量与真空计的选择_机械/仪表_工程科技_专业资料。真空测量 线年意大利数学家托里拆利(Torricelli)在一根长管子内加满水银, 然后很缓慢的将管口倒转在一个盛满水银的盆内,管子内水银柱的末端 是 76 厘米高。这时玻璃

  真空测量 线年意大利数学家托里拆利(Torricelli)在一根长管子内加满水银, 然后很缓慢的将管口倒转在一个盛满水银的盆内,管子内水银柱的末端 是 76 厘米高。这时玻璃管最上方无水银地带是真空状态。 真空的含义: ?是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态,是一种物理现象。 真空的单位: ?真空常用Pa,Torr,mbar做为压力的单位。 常用的线 atm(标准大气压)=101325 Pa= 1.013×105 Pa≈0.1MPa ≈ 101 KPa ?1 atm(标准大气压)=760 Torr=760 mmHg(毫米汞柱)=14.7 Psi(磅/英寸2) ?1 Torr=1 mmHg=1.33mBar=133Pa ?abs:绝对压力 ?Psia:绝对压力 ;Psig:表压(相对压力) 真空的测量——真空计 ?真空计:Vacuum Guage 又称为真空规,用以探测 低压空间稀薄气体压力所用的仪器。 真空计的分类: ?绝对真空计: 直接读取气体压力,其压力响应(刻度)可通过自身几何尺寸计 算出来或由测力计确定 ?相对真空计: 由一些与气体压力有函数关系的量来确定压力,不能通过简单 的计算进行刻度,必须进行校准才能刻度。 ?市面上在卖的真空计大都是相对真空计为主 真空计的分类: 按照测量原理不同利用的不同的物理机制分类,可将主要的真空 计分为三大类: ?利用力学性能的真空计: 典型的有波尔登规(Bourdon)和电容薄膜规 ?利用气体动力学效应的真空计: 典型真空计有皮拉尼(Pirani)电阻规和热电偶规 ?利用带电粒子效应的真空计: 典型真空计有热电离规和冷阴极电离规 波尔登规(Bourdon): ? 如右图所示,细的铜管受气 体压力不同会有舒展现象, 会带动杠杆和齿轮旋转,使 得指针指示在不同刻度上, 即可读出相应的气压值。 ? 测量范围: 100Pa 至 1atm。 皮拉尼(Pirani)真空计: ? 原理: 加热电阻丝,使之升温至需要的工作 温度,由于气体粒子与电阻丝碰撞离开 时带走了能量,电阻丝的温度会发生 变化热丝的能量损失与热丝周围的气 体浓度及气体成分成比例关系 ? 测量范围: 5*10-2Pa 至 1atm。 ? 测量精度: 1x 10-3…100毫巴 100 ... 1000毫巴 ±15% ±50% 皮拉尼(Pirani)线,设计紧凑,任意安装; 5,接近大气压段,易受气体 类型影响 皮拉尼电容膜片复合真空计: ? 测量范围: 5*10-5 mbar至 1500mbar。 ? 测量精度: 1x 10-3…100毫巴 100 ... 1500毫巴 ±15% ±2.5% ? 特点: 1,线,不受气体类型影响; 3,可选LCD显示屏; 4,数字接口; 5,可选W/Ni/全陶瓷传感器 皮拉尼真空计的应用: u u u u 各种高真空泵的前级压力测量,如:光伏,镀膜,等离子行业; 各种中低真空测量,如照明,冶金; 真空连锁控制,高真空计的点火开关控制,如冷阴极规; 皮拉尼电容膜片复合真空计弥补了皮拉尼规大气测量段精度不足的弱 点,而且不受气体类型的影响,在真空炉,单晶炉,多晶炉,蓝宝石 炉上广泛使用 圆排车 单晶炉 检漏仪 电容薄膜规: ? 工作原理: 1,压力使膜片变形,变形量与压力大小成比例关系; 2,通过测量不同压力下的陶瓷膜片的变形量测量线 为满量程压力,输出电压值为10V; 2,d2 为极限压力, 输出电压值为0V; 3,小腔室内为零点校准真空值 电容薄膜规: ? 测量范围: 5*10-3Pa 至 1atm。 ? 薄膜规有满量程的选择,量程为满量程向下4个数量级(MKS的产品为 向下5个量级),如:满量程为:1000Pa,量程为:1000~0.1Pa;满 量程为:100Pa,量程为:100~0.01Pa;以此类推。 电容薄膜规: ? 测量精度: 读值的±0.2%~±0.15% ; ? 特点: u 薄膜规是精度最高的真空计,一般用于校准其他类型的真空计; u 物理性质,无灯丝,抗污染性好,有陶瓷保护型薄膜规用于蚀刻工艺; u 快速的预热和恢复时间,提高生产率; u 由于电子学直接安装在传感器上,改进了温度补偿和EMC兼容性,有加热型薄膜规; u 暴露大气压后快速恢复,无需隔离阀; u 对蒸气介质不敏感; u 无 “记忆” 效应 u 零飘极小0.1%FS/年; u 任意安装角度; 电容薄膜规的应用: u u u u u 高精度真空测量,可作为标准规管校准其他类型的真空计; 化工; 冶金行业,抗污染性能好; 用于CVD,PVD,ALD等半导体设备制造; 太阳能光伏行业的单晶炉/多晶炉及PECVD工艺用的很多;一般为MKS 的电容薄膜规622A/626A /627D和INFICON的CDG025D,如:德国 Ruth&Rau公司的标配产品为MKS的626B13TDE和627D01TDC1B,质 量流量计用的是1179BX23CR14VSPC1 800sccm/SiH4和 1179BX5CR14NSPC1 2000sccm/NH3;国内厂家用的大多是 INFICON的陶瓷型CDG025D。 u 刻蚀上一般用陶瓷保护型或者加热型的电容薄膜规比较多,抗污染性 能比较好; u 可用于铀浓缩,核武器研究,所以作为军方管控品。 热电离规真空计: ? 原理: 高温灯丝发射电子,高能量电子撞击气体分子,气体分子的一个或 多个电子被撞击出去,形成带正电的离子,带电离子被离子收集极 捕捉收集放大输出,离子流的大小与气体压力成比例关系。 热电离规皮拉尼复合真空计: ? ? ? 由于热电离规与复合规的价格差不多,所以大 都厂家都直接生产热电离皮拉尼复合线atm。 测量精度: ±15% ? 特点: 1,测量范围宽,覆盖13个量程:5x10-10–1000 mbar; 2,精度高±15%,极好的重复性; 3,灯丝材料镀钇的铱丝有极好的抗氧化能力,皮拉尼自 锁保护,使灯丝并不会因突然暴露大气而烧毁; 4,方便的校准调节; 5,可选择数字信号输出; 6,可选双灯丝设计,延长使用寿命 注意事项: l 抗污染能力弱,灯丝容易烧断 热电离规皮拉尼复合真空计的应用: u u u u 分析仪器; 镀膜玻璃,LOW-E玻璃行业,如南玻,福耀玻璃,浙玻等; 真空炉; 中高真空压力范围的测量与控制 冷电离规(潘宁规)Penning Guage : ? 原理: 冷阴极电离规也是通过电离气体分子收集离子电流的方法进行气压 测量,但与热阴极电离规不同的是,它是利用磁控放电电离气体分 子产生离子。 冷电离规(潘宁规)Penning Guage : ? ? 1. 2. 3. 4. 测量范围: 5*10-7Pa 至 1Pa。 测量精度: ±30% 无灯丝 易清洗 应用于普通的高真空测量 与热电离规相比,可维护性高,不怕受 污染烧灯丝,不过精度略差一些。 ? 特点: 冷电离规皮拉尼复合真空计: ? ? 测量范围: 5*10-7Pa 至 1atm。 测量精度: ±30~15% 冷电离规 和 皮拉尼冷电离规复合真空计的应用: u u u u 蒸发溅射系统; 分析仪器; 真空炉; 中高真空压力范围的测量与控制 显示控制器: ? 由于各个厂家的显示控制器与规管之前有识别端,所以一般不通用,除 非是一个厂家代工生产的; ? 国产的规管只能连接他们的显示器才能显示读值; ? 进口的规管一般输出10V的电压信号,可与PLC连接显示。 压强控制系统: 压强控制系统: VAT压力控制阀 MKS压力控制阀 选择真空计的主要原则: l 量程 能否覆盖工艺要求 l 精度 l l l l 能否满足工艺要求 有没有特殊气体 被测气体是否会损伤真空计 电气接口,输出信号类型 接口类型,是否需要数字信号 货期 接货日期能否满足需求 其他 使用寿命,真空计的安装方法,空间大小等。 各种真空计 的量程: 真空规在各 行业的应用: Q/A? Thank You 谢谢