真空测量与真空计的选择.pdf

真空测量与真空计的选择.pdf

《真空测量与真空计的选择.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空测量与真空计的选择.pdf（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

真空测量真空测量真空的含义：

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。

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。

1641年意大利数学家托里拆利年意大利数学家托里拆利（Torricelli）在一根长管子内加满水银，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是76厘米高。

这时玻璃管最上方无水银地带是真空状态。

厘米高。

这时玻璃管最上方无水银地带是真空状态。

真空的发现：

真空的发现：

真空常用真空常用Pa，Torr，mbar做为压力的单位。

做为压力的单位。

真空的单位：

真空的单位：

1atm（标准大气压标准大气压）101325Pa1.013105Pa0.1MPa101KPa常用的真空单位换算：

常用的真空单位换算：

1atm（标准大气压标准大气压）760Torr760mmHg（毫米汞柱毫米汞柱）14.7Psi（磅磅/英寸英寸2）1Torr1mmHg1.33mBar133Paabs：

绝对压力：

绝对压力Psia：

绝对压力：

绝对压力；Psig：

表压（相对压力）：

表压（相对压力）真空计：

真空计：

VacuumGuage又称为又称为真空规真空规，用以探测，用以探测低压空间稀薄气体压力所用的仪器。

低压空间稀薄气体压力所用的仪器。

绝对真空计：

绝对真空计：

直接读取气体压力，其压力响应直接读取气体压力，其压力响应（刻度刻度）可通过自身几何尺寸计可通过自身几何尺寸计算出来或由测力计确定算出来或由测力计确定相对真空计：

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。

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市面上在卖的真空计大都是相对真空计相对真空计为主为主真空计的分类真空计的分类：

真空的测量真空的测量真空计真空计利用力学性能的真空计：

利用力学性能的真空计：

典型的有波尔登规（典型的有波尔登规（Bourdon）和电容薄膜规）和电容薄膜规利用气体动力学效应的真空计：

利用气体动力学效应的真空计：

典型真空计有皮拉尼（典型真空计有皮拉尼（Pirani）电阻规和热电偶规）电阻规和热电偶规利用带电粒子效应的真空计：

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典型真空计有热电离规和冷阴极电离规真空计的分类真空计的分类：

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：

计分为三大类：

波尔登规（波尔登规（Bourdon）：

如右图所示，细的铜管受气如右图所示，细的铜管受气体压力不同会有舒展现象，体压力不同会有舒展现象，会带动杠杆和齿轮旋转，使会带动杠杆和齿轮旋转，使得指针指示在不同刻度上，得指针指示在不同刻度上，即可读出相应的气压值。

即可读出相应的气压值。

测量范围测量范围:

100Pa至至1atm。

皮拉尼皮拉尼（Pirani）真空计真空计：

原理原理:

加热电阻丝，使之升温至需要的工作加热电阻丝，使之升温至需要的工作温度温度,由于气体粒子与电阻丝碰撞离开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体浓度及气体成分成比例关系测量范围测量范围:

5*10-2Pa至至1atm。

测量精度测量精度:

1x10-3100毫巴毫巴15%100.1000毫巴毫巴50%皮拉尼皮拉尼（Pirani）真空计真空计：

特点：

特点：

1，较宽的测量范围；，较宽的测量范围；2，传感器可以更换；，传感器可以更换；3，相应迅速；，相应迅速；4，设计紧凑，任意安装；，设计紧凑，任意安装；5，接近大气压段，易受气体，接近大气压段，易受气体类型影响类型影响皮拉尼电容膜片复合真空计皮拉尼电容膜片复合真空计：

测量范围测量范围:

5*10-5mbar至至1500mbar。

测量精度测量精度:

1x10-3100毫巴毫巴15%100.1500毫巴毫巴2.5%特点：

特点：

1，线性输出；，线性输出；2，不受气体类型影响不受气体类型影响；3，可选，可选LCD显示屏；显示屏；4，数字接口；数字接口；5，可选，可选W/Ni/全陶瓷传感器全陶瓷传感器皮拉尼真空计的应用皮拉尼真空计的应用：

u各种高真空泵的前级压力测量，如：

光伏，镀膜，等离子行业；各种高真空泵的前级压力测量，如：

光伏，镀膜，等离子行业；u各种中低真空测量，如照明，冶金；各种中低真空测量，如照明，冶金；u真空连锁控制，高真空计的点火开关控制，如冷阴极规；真空连锁控制，高真空计的点火开关控制，如冷阴极规；u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炉上广泛使用圆排车圆排车单晶炉单晶炉检漏仪检漏仪电容薄膜规电容薄膜规：

工作原理工作原理:

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真空度通过测量不同压力下的陶瓷膜片的变形量测量真空度；3,P=V/10*满量程满量程1，d1为为满量程满量程压力，输出电压值为压力，输出电压值为10V；2，d2为极限压力，为极限压力，输出电压值为输出电压值为0V；3，小腔室内为零点校准真空值，小腔室内为零点校准真空值电容薄膜规电容薄膜规：

测量范围测量范围:

5*10-3Pa至至1atm。

薄膜规有满量程的选择，薄膜规有满量程的选择，量程为满量程向下量程为满量程向下4个数量级个数量级（MKS的产品为的产品为向下向下5个量级个量级），如：

满量程为：

，如：

满量程为：

1000Pa，量程为：

，量程为：

10000.1Pa；满满量程为：

量程为：

100Pa，量程为：

，量程为：

1000.01Pa；以此类推。

；以此类推。

电容薄膜规电容薄膜规：

测量精度测量精度:

读值的读值的0.2%0.15%；特点：

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；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，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；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快速的预热和恢复时间,提高生产率；提高生产率；u由于电子学直接安装在传感器上由于电子学直接安装在传感器上,改进了温度补偿和改进了温度补偿和EMC兼容性，有加热型薄膜规；兼容性，有加热型薄膜规；u暴露大气压后快速恢复暴露大气压后快速恢复,无需隔离阀；无需隔离阀；u对蒸气介质不敏感；对蒸气介质不敏感；u无无“记忆记忆”效应效应u零飘极小零飘极小0.1%FS/年；年；u任意安装角度；任意安装角度；电容薄膜规电容薄膜规的应用的应用：

u高精度真空测量，高精度真空测量，可作为标准规管校准其他类型的真空计；可作为标准规管校准其他类型的真空计；u化工；化工；u冶金行业，抗污染性能好；冶金行业，抗污染性能好；u用于用于CVD,PVD,ALD等半导体设备制造；等半导体设备制造；u太阳能光伏行业的单晶炉太阳能光伏行业的单晶炉/多晶炉及多晶炉及PECVD工艺用的很多；工艺用的很多；一般为一般为MKS的电容薄膜规的电容薄膜规622A/626A/627D和和INFICON的的CDG025D，如：

德国，如：

德国Ruth&Rau公司的标配产品为公司的标配产品为MKS的的626B13TDE和和627D01TDC1B,质质量流量计用的是量流量计用的是1179BX23CR14VSPC1800sccm/SiH4和和1179BX5CR14NSPC12000sccm/NH3；国内厂家用的大多是；国内厂家用的大多是INFICON的陶瓷型的陶瓷型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；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。

可用于铀浓缩，核武器研究，所以作为军方管控品。

热电离规热电离规真空计真空计：

原理原理:

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，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。

捕捉收集放大输出，离子流的大小与气体压力成比例关系。

热电离规热电离规皮拉尼复合皮拉尼复合真空计：

真空计：

特点：

特点：

1，测量范围宽，覆盖，测量范围宽，覆盖13个量程：

个量程：

5x10-101000mbar；2，精度高，精度高15%，极好的重复性；，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，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；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；，方便的校准调节；5，可选择数字信号输出；，可选择数字信号输出；6，可选双灯丝设计，延长使用寿命，可选双灯丝设计，延长使用寿命注意事项：

注意事项：

l抗污染能力弱，灯丝容易烧断抗污染能力弱，灯丝容易烧断测量范围测量范围:

5*10-8Pa至至1atm。

测量精度测量精度:

15%由于热电离规与复合规的价格差不多，所以大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真空计。

都厂家都直接生产热电离皮拉尼复合真空计。

热电离规热电离规皮拉尼复合皮拉尼复合真空计的应用真空计的应用：

u分析仪器；分析仪器；u镀膜玻璃，镀膜玻璃，LOW-E玻璃玻璃行业，如南玻，福耀玻璃，浙玻等；行业，如南玻，福耀玻璃，浙玻等；u真空炉；真空炉；u中高真空压力范围的测量与控制中高真空压力范围的测量与控制冷电离规（潘宁规）冷电离规（潘宁规）PenningGuage：

原理原理:

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。

子产生离子。

冷电离规（潘宁规）冷电离规（潘宁规）PenningGuage：

特点：

特点：

1.无灯丝无灯丝2.易清洗易清洗3.应用于普通的高真空测量应用于普通的高真空测量4.与热电离规相比与热电离规相比,可维护性高可维护性高,不怕受不怕受污染烧灯丝污染烧灯丝,不过精度略差一些不过精度略差一些。

测量范围测量范围:

5*10-7Pa至至1Pa。

测量精度测量精度:

30%冷电离规冷电离规皮拉尼复合真空计：

皮拉尼复合真空计：

测量范围测量范围:

5*10-7Pa至至1atm。

测量精度测量精度:

3015%冷电离规冷电离规和和皮拉尼皮拉尼冷电离规冷电离规复合真空计复合真空计的应用的应用：

u蒸发溅射系统；蒸发溅射系统；u分析仪器分析仪器；u真空炉；真空炉；u中高真空压力范围的测量与控制中高真空压力范围的测量与控制显示控制器：

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；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；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进口的规管一般输出10V的电压信号，可与的电压信号，可与PLC连接显示。

连接显示。

压强控制系统压强控制系统：

压强控制系统压强控制系统