vaakumtehnoloogia alused

vaakumtehnoloogia alused

Aastal 1643 näitas itaalia füüsik torricelli kuulsat atmosfäärirõhukatset, mis paljastas inimese vaakumi füüsilise seisundi olemasolu. Järgnevatel sajanditel, eriti 20. sajandi alguses, tekkis vaakumtehnoloogia kiiresti ja seda kasutati laialdaselt sõjalistes ja tsiviilvaldkondades. Samamoodi on vaakumtehnoloogia aluseks ka õhukeste kilede valmistamisele. Peaaegu kõik õhukesed materjalid valmistatakse vaakumis või madalal atmosfäärirõhul. Seetõttu tutvustame käesolevas peatükis lühidalt mõningaid põhiteadmisi vaakumi, vaakumi kogumise ja vaakumi mõõtmise kohta.

Esiteks vaakumi põhiteadmised

Üks, vaakumühik

Inimese kokkupuudet vaakumiga võib jagada kaheks: üks on ruumi vaakumi olemasolu, mida nimetatakse "looduslikuks vaakumiks"; Teine on vaakum, mis saadakse gaaside pumpamisel vaakumpumba mahutist. Seda nimetatakse "kunstlikuks vaakumiks". Igat liiki vaakumit nimetatakse vaakumiks, kui gaasi rõhk on antud ruumis vähem kui üks atmosfäär. Ruumi ilma gaasita olekut nimetatakse sageli absoluutseks vaakumiks. Üldiselt ei tähenda "vaakum" "midagi". Praeguseks on sadade molekulide maht kuupmeetri ruumala kohta, isegi kõige madalamal võimalikul rõhul kõige arenenumate vaakumi valmistamise meetoditega. Seega, kui me räägime vaakumist, siis mõtleme suhtelise vaakumi olekule. Vaakumtehnoloogias kasutatakse idiomaatilist terminit "vaakum kraad" ja füüsilist kogust "rõhk", et väljendada vaakumi määra teatud ruumis, kuid nende füüsilised tähendused tuleks rangelt eristada. Madalam rõhk ruumis tähendab kõrgemat vaakumit, samas kui kõrgem rõhuruum tähendab madalamat vaakumit.

Üks esimesi ja kõige sagedamini kasutatavaid rõhuühikuid, millimeeter elavhõbedat (mmHg), mõõdab vaakumit otse, mõõtes selle pikkust. Eriti torricelli pneumaatilise ajastuse kasutamisel on millimeeter kui rõhu mõõtmine intuitiivsem. Kuid 1958. aastal kasutati MMHG asemel Tricit. 1 torr on standardse oleku MMHG 1 MMHG ühe pindala pindala, väljendatuna 1 torr = 1 MMHG. 1971. aastal määras rahvusvaheline metroloogia konverents ametlikult "PASCAL" kui rahvusvahelise gaasirõhu ühiku, 1Pa = 1 N / m2 7,5 10-3torr. Tabelis 1-1 on näidatud praeguses vaakumtehnoloogias tavaliselt kasutatavad rõhuühikud ja nende konversioonisuhted.

Tabel 1-1 mitmete rõhuühikute konversioonisuhted

Kaks. Vaakumi piirkondade jaotus

Vaakumi uurimiseks ja praktiliseks kasutamiseks sobiva vaakumi jagamiseks jagatakse vaakum iga rõhuvahemiku erinevate füüsikaliste omaduste järgi sageli järgmistesse piirkondadesse:

Karm vaakum: 1 x 105 ~ 1 x 102 Pa
Madal vaakum: 1 x 102 ~ 1 x 10-1pa
Kõrge vaakum: 1 x 10-1 ~ 1 x 10-6pa
Väga kõrge vaakum: <> x 10-6pa

Gaaside molekulaarsed liikumisomadused erinevates vaakumi piirkondades on erinevad. Töötlemata vaakumi korral on gaasiline ruum umbes atmosfääriolukorras ja molekulid on endiselt peamiselt soojusliikumises ning molekulide vahelised kokkupõrked on väga sagedased. Madal vaakum on gaasimolekulide voolu muutumine viskoosse voolu olekust molekulaarsesse olekusse. Kõrge vaakumi saavutamisel on gaasimolekulide vool muutunud molekulaarseks vooluks ning gaasimolekulide ja anuma seinte vahelised kokkupõrked on peamiselt ja kokkupõrgete arv väheneb oluliselt. Ultra kõrge vaakumi juures on gaasis vähem molekule, molekulide vahel on peaaegu mingeid kokkupõrkeid ning molekulide seina suhtes on vähem võimalusi.

Kolm. Gaaside adsorptsioon ja desorptsioon tahkete ainetega

Vaakumtehnoloogias esineb sageli erinevaid gaase ning nende gaaside adsorptsiooni ja desorptsiooni nähtus tahkel pinnal on väga levinud, mis on suure vaakumtehnoloogia, eriti ultra-kõrge vaakumtehnoloogia jaoks väga oluline. Näiteks, et parandada toru vaakumimäära, tuleb osad eelnevalt degaseerida. See protsess on gaasimolekulide protsess tahkel pinnal desorptsioonil. Gaasi desorptsiooni korral moodustub mahutis teatud vaakum. Lisaks valmistatakse sageli vaakumvarustuses mitmesuguseid adsorptsioonipumbasid, kasutades kõrgvaakumi saamiseks adsorptsiooni põhimõtet. Mõnikord kasutatakse vaakumi saamiseks ka suure hulga gaasimolekulide adsorbeerimise võimalust puhtale pinnale.

Nn gaasi adsorptsioon on tahkele pinnale kinnitatud gaasimolekulide nähtus, mida saab jagada füüsiliseks adsorptsiooniks ja keemiliseks adsorptsiooniks. Füüsilisel adsorptsioonil ei ole selektiivsust ja tahke pinnal võib tekkida gaas, mis on peamiselt tingitud molekulide vastastikusest atraktiivsusest. Desorptsiooni on füüsiliselt adsorbeeritud gaasis lihtne esile kutsuda ja adsorptsioon toimib ainult madalal temperatuuril. Teisest küljest esineb keemiline adsorptsioon kõrgemal temperatuuril. Sarnaselt keemilistele reaktsioonidele ei ole gaasi desorptsiooni lihtne, kuid adsorptsioon võib toimuda ainult siis, kui gaasi ja tahke aatomi kokkupuude ühenditega moodustub. Gaasi desorptsioon on gaasi adsorptsiooni vastupidine protsess. Protsessi, mille käigus tahkele pinnale adsorbeerunud gaasi molekulid vabastatakse tahkest pinnast, nimetatakse tavaliselt gaasi desorptsiooniks.

Vaakumtehnoloogias on alati olemas gaasi adsorptsioon ja desorptsioon tahkel pinnal. Üldiselt on peamised faktorid, mis mõjutavad gaasi adsorptsiooni ja desorptsiooni tahkel pinnal, on gaasi rõhk, tahke aine temperatuur, tahkele pinnale adsorbeerunud gaasi tihedus ja tahke aine omadused, näiteks pinna sujuvuse ja puhtuse aste. . Kui tahke pinna temperatuur on kõrge, on gaasimolekulid kergesti desorbeeritavad. Lisaks ülaltoodud mõjudele on mõnes vaakumpumbas ja vaakummõõturites, kus on ionisatsiooni nähtus, olemas erineva ulatusega elektriline neeldumine ja keemiline puhastamine, mis kiirendab ka tahke aine adsorptsiooni gaasile. Nende hulgas tähendab elektriline neeldumine positiivsete ioonide moodustumist pärast gaasimolekulide ioniseerimist. Positiivsetel ioonidel on tugevam keemiline aktiivsus kui neutraalsed gaasimolekulid, mistõttu nad moodustavad sageli füüsikalise või keemilise adsorptsiooni tahkete molekulidega. Keemiline eemaldamine toimub siis, kui aktiivsed metallid (nagu baariumi, titaani jne) aurustatakse vaakumiga, et moodustada ühendeid mitte-inertsete gaasimolekulidega, mille tulemuseks on keemiline adsorptsioon.

Teine jagu vaakumi kogumine

Vaakumi omandamist nimetatakse sageli "vaakumpumpaks", st erinevate vaakumpumpade kasutamine pumbatakse gaasimahutist välja nii, et ruumi rõhk on madalam kui üks atmosfäär. Praegu kasutatakse tavaliselt kasutatavat vaakumseadet pöörleva mehaanilise vaakumpumba, õli difusioonipumba, molekulmassi pumba, molekulaarsõela adsorptsioonipumba, titaani sublimatsioonipumba, sputteriseeriva ioonpumba ja krüogeense pumbaga. Kolm esimest vaakumpumpa kuuluvad gaasi ülekandepumba, see tähendab gaasi pideva sissehingamise ja vaakumpumba kaudu, et saavutada heitgaasi eesmärk; Viimased neli vaakumpumpa kuuluvad gaasi kogumispumba, mis on omamoodi gaasi imemisruum imemiseks, et saavutada nõutav vaakumkiirus, kasutades ära erinevate gettermaterjalide ainulaadset imemisvõimet. Kuna need püüdmispumbad töötavad ilma õlita, siis nimetatakse seda ka õlipumpaks. Tabelis 1-2 on loetletud mitmete tavapäraselt kasutatavate vaakumpumpade töörõhu vahemikud ja üldiselt kättesaadavad piiravad rõhud. Lõplik rõhk on üks olulisi parameetreid, mis esindavad vaakumpumba jõudlust. See viitab minimaalsele rõhule, kui standardmahutit kasutatakse koormusena ja pump töötab normaalsetel tingimustel teatud ajavahemiku jooksul ja vaakumi tase ei muutu enam, kuid kipub olema stabiilne. Tabelis toodud punktiirjooned näitavad, millistel aladel saab vaakumpumpa pikendada, kui seda kasutatakse koos teiste seadmetega.

Tabel 1-2 Mitmete tavaliste vaakumpumpade töörõhu vahemik

Nagu tabelist näha, varieerub vaakumi kraadi rõhk vahemikus rohkem kui kümme suurusjärku. Kui õhk pumbatakse atmosfäärist, on raske saavutada väga kõrge vaakumimahu ainult ühe vaakumpumbaga, st ükski vaakumpump ei kata tööpiirkonda atmosfäärirõhust 10-8pa-ni. Kaks või kolm vaakumpumpa kombineeritakse sageli, et moodustada komposiit heitgaasisüsteem, et saavutada suur vaakum. Näiteks õli vaakumsüsteemis võib rõhu 10-6 ~ 10-8pa saada õli tihendiga mehaanilise pumba (mõlema pooluse) ja õli difusioonipumba kombineeritud seadmega. Õlivabas süsteemis saab rõhu 10-6 ~ 10-9pa saada adsorptsioonipumba + sputteriseeriva ioonpumba + titaani sublimatsioonipumba seadmega. Mõnikord tekib õli, õli vaba süsteemide segu, näiteks mehaanilise pumba + ühendmolekulaarse pumbaseadme kasutamine võib saada ultra-kõrgvaakumi. Mehaaniline pump ja adsorptsioonipump on atmosfäärirõhust pumpamise alustamiseni, mida sageli nimetatakse "esipumpaks", ja need võivad olla ainult madalamast rõhust madalama rõhu vaakumpumpale, mida tuntakse kui "sekundaarpumpa". Selles osas keskendutakse mehaanilise pumba, ühendmolekulaarse pumba ja krüogeensete pumpade struktuurile ja tööpõhimõttele.

O ne. Pöörlevahe mehaaniline vaakumpump

Mehaanilise liikumise (pöörlemise või libisemise) üldine kasutamine vaakumpumba saamiseks, mida tuntakse mehaanilise pumbana. Tüüpiline vaakumpump, mis võib alata atmosfäärirõhust. Seda saab kasutada üksi või kasutada kõrgvaakumpumba või ultra kõrgvaakumpumba esisammutuspumbana. Kuna see pump on õli, et see sulguks, kuulub see õlitüüpi vaakumpumba. Sellisel mehaanilisel pumbal on tavaliselt pöörleva tiiva tüüp, fikseeritud tiib- tüüpi ja libiseva klapi tüüp (tuntud ka kui kolvi tüüp), mille hulgas on kõige tavalisem pöörleva tiiva mehaaniline pump.

Pöörleva tiiva vaakumpump on õli, mis hoiab kinni liikuvate osade ja mehaaniliste vahendite vahel, nii et tihendusruumi maht suureneb perioodiliselt, st pumpamine; Vähendada heitgaasi, saavutada eesmärk, mis võtab gaasi ja heitgaase pidevalt välja. Joonis fig. 1-1 on üheetapilise pöörleva siidpumba struktuurskeem. Pumba korpus koosneb peamiselt staatorist, rootorist, pöörlevast, sisselasketorust ja väljalasketorust. Staatori otsad on suletud, et moodustada suletud pumba kamber. Pumba kamber, mis on varustatud rootoriga, tegeliku ekvivalendi kahele kirjutatud ringile. Avatud ava avatakse piki rootori telge, milles on kaks rootorilaba tükki. Rootori labade keskmine osa on ühendatud vedru ja vedru muudab rootori labad alati rootori pöörlemisel piki piki staatori siseseina.

Nagu on näidatud joonisel fig. 1-1, jagab pöörlev leht 2 pumba kambri A- ja B-osaks. Kui pöörlev leht pöörleb joonisel näidatud suunas, kuna ruumi surve pöörleva lehe 1 taga on väiksem kui õhu sisselaskeava rõhk, imetakse gaas läbi õhu sisselaskeava, nagu näidatud joonisel fig. 1-2 (A). Joonisel 1-2 (b) on kujutatud inspiratsiooni katkestust. Sel hetkel, pump maksimaalse tarbimise, gaasi hakkas suruma; Kui rootor liigub edasi asendisse 1-2 (c) näidatud asendisse, suurendab õhu kokkusurumine ruumi rõhku pärast rootorit 1. Kui rõhk on suurem kui 1 atmosfäär, surub gaas väljalaskeklappi gaasi tühjendamiseks. Jätkates liikumist, tagastatakse rootor joonisel fig. 1-1. Heitgaas on lõppenud ja järgmine sisselaske- ja heitgaaside tsükkel jätkub. Ühefaasilise pöörleva tiivipumba lõplik vaakum võib ulatuda 1Pa-ni, samas kui kaheastmelise pöörleva tiivaga pumba pump võib jõuda 10-2pa.

Joonis fig. 1-1 pöörleva siidpumba struktuuri skeem

Joonis fig. 1-2 pöörleva lehtpumba skemaatiline diagramm

Pumba töö tulemusena, igas inhaleeritavas õlisse paigutatud staatoril, rootoril on heitgaasitsüklis väike kogus õli mahutisse, nii et mehaanilise pumbaõli nõuded on madala küllastunud auru rõhu ja kindla määrimine, viskoossus ja suurem stabiilsus.

Kaks. Ühendi molekulaarne pump

Molekulaarne pump on pöörleva tiiviku mehaanilise vaakumpumba oluline arendus. Nagu mehaaniline pump, on molekulaarpump ka gaasi ülekandepump, kuid see on õlivaba pump, mida saab kombineerida eesmise pumba seadmega, et saada ultra-kõrge vaakum. Praegu võib molekulaarse pumba jagada veojõupumbaks (rõhupump), turbiinimolekulaarseks pumbaks ja komposiitmolekulaarseks pumpaks kolme kategooriasse. Nende hulgas on struktuuris veojõupump lihtsam, väike kiirus, kuid tihendussuhe on suur; Turbo molekulaarse pumba võib jagada "avatud" tera tüübiks ja kattuvaks tera tüübiks. Endine pöörlemiskiirus on suur, samuti on pumpamise kiirus suurem, viimane kriteerium on vastupidine. Ühendi molekulaarne pump ühendab turbiinimolekulaarse pumba kõrge ekstraheerimisvõimsuse eelised ja suure molekulmassiga pumbasuhte eelised ning kasutab kiiret pöörlevat rootorit gaasimolekulide kandmiseks, et saada ultra-kõrge vaakum. Joonis 1-3 on selle struktuuri skeem.

Joonis fig. 1-3 molekulaarse pumba struktuuri skeem

Pumba kiirus on 24 000 p / min. Esimene osa on turbomolekulaarne pump, millel on mitu avatud astmega etappi, ja teine osa on mitme soonega veomolekulaarne pump, mille pumpamise kiirus on 460 l / s ja kompressioonisuhe 150, kui kiirus on null.

Kolm.   C ryopump

Krüogeenne pump on selline pump, mis kondenseerib gaasimolekule, et realiseerida pumpamine, kasutades madalamat temperatuuri pinda alla 20K. Praegu on see kõrgeima piirvaakuga pump. Seda kasutatakse peamiselt suurtes vaakumsüsteemides, näiteks suure energiaga füüsikas, ülijuhtivate materjalide valmistamises, kosmoses kasutatavate kosmoseside simulatsioonijaamades jne. Krüogeenset pumpa, mida tuntakse ka kui kondensatsioonipumpa, krüogeenset pumpa. Vastavalt selle tööpõhimõttele võib selle jagada krüogeenseks adsorptsioonipumbaks, krüogeenseks kondensatsioonipumbaks, krüogeenseks masinas krüogeenseks pumpaks. Kaks esimest pumpa kasutavad jahutamiseks otseselt krüogeenset vedelikku (vedelat lämmastikku, vedelat heeliumi jne), mille maksumus on kõrge, tavaliselt ainult pumpamise abivahendina; Külmiku krüogeenne pump on pump, mis kasutab sügavale madalale temperatuurile, mida külmkapp tekitab õhu eraldamiseks. Selle põhistruktuur on näidatud joonisel 1-4. Külmiku esimese etapi jahutuspea on varustatud kiirgusekraaniga ja kiirgusvooluga temperatuuril 50-77k, mida kasutatakse veeauru ning süsinikdioksiidi ja muude gaaside kondenseerimiseks ja ekstraheerimiseks. Sügavkülmaplaat paigaldatakse teise taseme külma peaga temperatuurile 10-20k. Plaadi esiküljel olev sile metallpind võib eemaldada gaase, näiteks lämmastikku ja hapnikku, samas kui vastaspoolel olev aktiivsüsi võib absorbeerida selliseid gaase nagu vesinik, heelium ja neoon. Igasuguste gaaside eemaldamise eesmärki on võimalik saavutada mõlema pooluse külma peaga, et saada ülimalt kõrge vaakumi olek.

Krüogeenset pumpa kui pumbapumpa, võib kasutada mitmesuguste kahjulike või tuleohtlike ja plahvatusohtlike gaaside kogumiseks, et see oleks kondenseerunud jahutusplaadil, et saavutada pumpamise eesmärk. Kuid pärast teatud aja möödumist väheneb krüogeensete pumpade madalatemperatuuriline heitgaasi maht, mistõttu peab see olema "regeneratiivne" töötlemine, st madala temperatuuriga kondensatsioonikihi eemaldamine. Regenereerimine peab järgima järgmisi nõudeid:

(1) pärast regenereerimisprotsessi alustamist tuleb see täielikult tühjendada. Seda seetõttu, et lokaalne kuumutamine põhjustab suure hulga kondenseerunud veeauru kandeplaadil, et viia see sisemisse krüogeensesse imiplaati, mis kahjustab tõsiselt krüogeense pumba pumpamisvõimet.
(2) regenereerimise ajal tuleks kondenseerumiskiht stabiilselt aurustada ja gaasirõhk süsteemis ei tohi ületada lubatud väärtust. Vastasel juhul, kui vesinik eemaldatakse, tekib selline tuleohtlik ja plahvatusohtlik gaas, kui see õhku lekib.
(3) regenereerimise ajal tuleb eesmisest pumbast pärit süsivesinik tungida krüogeensesse pumbasse rangelt imipinna saastamiseks, nii et ekstraheerimisaeg peab olema võimalikult lühike.

Joonis fig. 1-4 krüogeense pumba struktuuri skemaatiline diagramm

Kolmanda vaakumi mõõtmine

Vaakumimõõtmine tähendab vaakumi kõrguse mõõtmist konkreetses ruumis konkreetsete instrumentide ja seadmetega. Seda seadet või seadet nimetatakse vaakumimõõturiks (instrument, gabariit). Vaakummõõturit on palju erinevaid, mida saab jaotada absoluutseks vaakummõõturiks ja suhteliseks vaakummõõturiks vastavalt mõõtmispõhimõttele. Kõik vaakumõõturid, mis saavad füüsilise parameetri mõõtmisega otseselt gaasirõhu, on absoluutsed vaakummõõturid, näiteks u-tüüpi manomeeter ja survetüüpi vaakumõõtur. Selliste vaakumõõturitega mõõdetud füüsikalised parameetrid ei sõltu gaasikoostisest ja mõõtmine on suhteliselt täpne. Mõõtes rõhuga seotud füüsikalist kogust ja võrreldes absoluutse vaakummõõturiga nimetatakse vaakumõõturit, mis saavutab rõhu väärtuse, suhtelise vaakumõõturi, näiteks tühjendamise vaakumõõturi, soojusjuhtivusega vaakumõõturi, ionisatsiooni vaakumõõturi jne. mida iseloomustab mõnevõrra halb mõõtetäpsus ja mis on seotud gaasi tüübiga. Tegelikus toodangus, va vaakumi kalibreerimisel, kasutatakse enamasti suhtelist vaakumomeetrit. Selles osas tutvustatakse peamiselt tööpõhimõtet ja mõõtepiirkonda vastupanu vaakumõõturil, termopaari vaakumõõturil ja ioniseerimisvaakumõõturil .

Üks. vastupanu vaakumõõtur

Vastupidav vaakummõõtur on omamoodi soojusjuhtivusega vaakumõõtur, seda kasutatakse kuumtraadi temperatuuri mõõtmiseks vaakumis, et saavutada kaudne vaakum. Põhimõte on, et madala rõhu all olev soojusjuhtivus on seotud rõhuga, mistõttu on temperatuuri parameetrite mõõtmine ja takistuse ja rõhu vahelise seose kindlaksmääramine vastupanu vaakumõõturiga lahendatav probleem.

Vastupidava vaakumõõturi struktuur on näidatud joonisel 1-5. Küttekiht on määruses volframi või plaatina traat, millel on kõrge temperatuuritegur. Kuumutades madalal rõhul ja kõrge tugevusega, võib hõõgniidi tekitatud soojust Q väljendada järgmiselt:

Q = Q1 + Q2

Kus Q1 on hõõgniidi kiirguse soojus, mis on seotud hõõgniidi temperatuuriga; Q2 on hõõgniidi sisse surutud gaasi molekulide poolt ära võetud soojus, sõltuvalt gaasi rõhust. Kui kuumtraadi temperatuur on konstantne, siis Q1 on konstantne, st kuumvõrgu kiirgus ei muutu. Traadi kuumutamistingimuste konstantsel voolul, kui vaakumsüsteemi survet vähendatakse, väheneb vähendatava ruumi gaasi molekulide arv Q2, hõõgniidi tekitatud soojus on sel ajal suhteliselt suurenenud. hõõgniidi temperatuur tõuseb, hõõgniitkindlus suureneb, rõhk vaakumkambris ja niisuguse seose olemasolu hõõgniidikindluse P vasaku -> R vahel, nii et hõõgniidi elektrilist takistust saab kasutada kaudse kaadri määramiseks. rõhku.

Joonis fig. 1-5 vastupanu vaakumõõtur

Vastupanu vaakumõõtur mõõdab vaakumit vahemikus 105 ~ 10-2pa. Kuna tegemist on suhtelise vaakumõõturiga, sõltub mõõdetud rõhk suures osas gaasi tüübist ja selle kalibreerimiskõverad on kõik kuiva lämmastiku või õhu jaoks. Seega, kui mõõdetud gaasikoostis muutub oluliselt, tuleks mõõtmistulemusi mõningal määral muuta. Peale selle, kui pikka aega kasutatakse vastupanu vaakumõõturit, läheb kuumtraat oksüdatsiooni tõttu nullini. Seetõttu on vaja vältida pikaajalist kokkupuudet atmosfääriga või töötada kõrge rõhu ja tugevuse all ning sageli on vaja reguleerida voolu nullpositsiooni kalibreerimiseks.

Kaks. ThermoCouple vaakummõõtur

Joonisel fig 1-6 on kujutatud termopaari vaakumõõturi struktuuri skeem. Termopaari vaakumõõtur koosneb peamiselt küttekiust C ja D (plaatina traat) ja termopaar A ja B (plaatina-roodium või konstantne vask-nikkel-kroom), mida kasutatakse kuuma juhtme temperatuuri mõõtmiseks. Termopaar on ühendatud kuuma juhtmega kuuma otsa ja millivoltmeetriga instrumendis külma otsa juures. Termopaari elektromotoorjõudu saab mõõta millivoltmeetrist. Mõõtmise ajal on termopaari mõõtur ühendatud testitava vaakumsüsteemiga ja kuumtraat on ühendatud konstantse vooluga. Erinevalt vastupanu vaakumõõturist hajub hõõgniidi poolt tekitatud soojus Q osa sellest hõõgniidi ja termopaari vahelisest juhtivusest. Kui gaasi rõhk langeb, suureneb temperatuur termopaari ristmikul kuumakaabli temperatuuri juures.

Joonis 1-6 termopaari vaakumõõtur

Erinevate gaaside termopaari vaakumõõturi mõõtmistulemused on erinevad, mis on tingitud erinevate gaasimolekulide erinevast soojusjuhtivusest. Seetõttu tuleks erinevate gaaside mõõtmisel teha teatavaid parandusi. Tabelis 1-3 on toodud mõnede gaaside või aurude paranduskoefitsiendid.

Tabel 1-3 tavaliste gaaside ja aurude paranduskoefitsiendid

Termopaari mõõtmise vahemikust on umbes 102 ~ 10-1 pa, rõhu mõõtmine ei võimalda liiga madalat, sest sellepärast, kui rõhk langeb, siis gaasimolekulide soojusjuhtivus põgeneb väga vähe, kuid kuuma juhtme, termopaari juhtme abil Eelistatakse soojuskadu põhjustatud soojusjuhtivust ja soojuskiirgust, termoparadi elektromootori jõu muutust ei põhjusta rõhu muutus.

Termopaari vaakumõõturil on termiline inerts. Rõhu muutumise korral jääb kuuma juhtme temperatuuri muutus mõneks ajaks maha, nii et andmete lugemine peaks ka mõnda aega lagunema. Lisaks sellele, nagu ka vastupanu vaakumõõtur, on termopaarmõõturi küttekiht samuti volframtraat või plaatina traat, mis pikka aega kasutamisel oksüdeerumise tõttu liigub. Seetõttu tuleb küttevoolu sageli reguleerida ja küttevoolu väärtus uuesti hinnata.

Kolm, ioniseerimise vaakumõõtur

Ioniseerimise vaakumõõtur on laialt kasutatav vaakumõõtur, mis põhineb gaasimolekulide ionisatsiooni põhimõttel. Vastavalt erinevatele gaasionisatsiooniallikatele võib selle jagada kuuma katoodi ioniseerimise vaakumõõturi ja külma katoodi ioniseerimise vaakumõõturiks. Joonisel fig 1-7 on näidatud üldise ionisatsioonimõõturi regulatiivne struktuur, mis koosneb peamiselt kolmest elektroodist: hõõgniit kiirgab ja kogub elektroni, mis kiirendab ja kogub elektroni spiraalselt, ning kiirgab elektroni, mis on emitter A; silindriline ioonkollektor C.Kui emitter on ühendatud nullpotentsiaaliga, on kiirenduselektrood ühendatud positiivse potentsiaaliga (mitu sada volti) ja kogumiselektrood on ühendatud negatiivse potentsiaaliga (mitu kümnet volti). B ja C vahel on tõrjuv väli. Ionisatsioonimõõturi tööpõhimõte on kuuma katoodi emissioonelektron, pärast kiirenduskabiini, kõige elektroonilisema lendu kollektorisse, lükkab välja B ja C vahel, väheneb elektrooniline liikumiskiirus, kui kiirus väheneb nullini elektronid lendavad B-sse, elektroonilisel lennul B-C ruumi, on samuti väljalülitanud välist efekti, kiirus on nulliks, elektroonilised näod tahapoole lendavad C-le, elektronide korduv liikumine B-C-s ruumi, et gaasimolekulidega pidevalt kokku puutuda, valmistada ionisatsioonienergia abil toodetud gaasimolekule, kiirendati elektroni kogumist ja positiivsed ioonid genereeritakse ionisatsiooniooni voolu kogumisega, mis on väga aktsepteeritud ja teeb I +, teatud regulatsiooni jaoks, kui teatud regulatsioon, iga elektroodi potentsiaal on konstantne, I + on lineaarne suhe emissiooni elektronide vooluga Ie ja gaasi rõhuga

I + = kIeP

Kus on k proportsionaalsuskonstant, mis tähendab, et ühiku elektroonilise voolu ja ühiku rõhu all saadud ioonide praegune väärtus on ühik 1 / Pa, mida saab määrata katsetega. Erinevate gaaside puhul on k suurus erinev ja selle olemasolu vahemik on vahemikus 4 kuni 40. Kui heitevool on konstantne, on ioonvool ainult proportsionaalne gaasi rõhuga, seega gaasi rõhk vaakumis kambri saab määrata vastavalt ioonivoolu suurusele.

Joonis fig. 1-7 ioniseerimise vaakumõõtur

Ühise kuuma katoodi vaakumõõturi mõõtepiirkond on 1,33 10-1 - 1,33 10-5pa ja lineaarne suhe ioonvoolu I + ja gaasi rõhu vahel kaotab olenemata sellest, kas mõõtepiir on suurem või madalam. Kui rõhk on kõrgem, suurendab suuresti elektronide ja molekulide kokkupõrke oht palju kordi, kuna kiirenduspotentsiaal on suurem kui gaasionisatsioonipotentsiaal (mõni volti) on palju suurem, nii et see põhjustab elektroni poolt tekitatud gaasionisatsiooniooni, nii et , muudab elektronide voo ionisatsioonimõõturi dramaatiliselt suurenenud, kuna samal ajal on suur gaasitihedus, elektronide vaba tee on lühike, enamik kokkupõrkeid madala energiatarbega kokkupõrgetega ei saa põhjustada ionisatsiooni, paljud tegurid viivad kõrgeteni rõhu ioonvool ja ei hoia enam lineaarset seost rõhu vahel; Kui rõhk on madal (alla 1,33 x 10-1 pa), tekitab elektronide kiire kiirendusmõõturite liikumine pehme röntgenkiirguse, pehme röntgenkiirte ja seejärel ioonikollektori poole, C võib põhjustada fotomissionaatorit, eraldada elektronid, nii et algse ioonivoolu superpositsioonil ei ole midagi pistmist voolu mõõteahela rõhuga, ioonvooluga (I) + ja kaotatakse lineaarne suhe gaasi rõhu vahel, ei ole ionisatsioonimõõtja võimeline rõhu mõõtmiseks vaakumkambris.

Ioniseerimise vaakumõõtur võib mõõta mõõdetava gaasi kogurõhku kiiresti ja pidevalt ning regulaator on väike ja kergesti ühendatav. Kuid regulaatori emitter on valmistatud volframtraadist. Kui rõhk on suurem kui 10-1pa, väheneb regulaatori eluiga või isegi põleb. Kui vaakumsüsteem puutub kokku atmosfääriga, absorbeerivad gabariidi ja elektroodide klaaspaketi sisepind gaase, mis mõjutavad vaakumimõõtmise täpsust. Seega, kui vaakumsüsteem puutub atmosfääri pikka aega kokku või seda kasutatakse mõnda aega, tuleb gabariidi gaasistamist läbi viia regulaarselt.

IKS PVD, vaakumkatte valmistamine Hiinast, kontakt: iks.pvd@foxmail.com