CÁC YẾU TỐ HIỆU CHUẨN CHO ĐỒNG HỒ ĐO ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG

Đồng hồ đo được sử dụng vì nhiều lý do trong hệ thống chân không, bao gồm: xác định áp suất (áp suất UHV có đủ thấp để tối ưu hóa thí nghiệm không?), để hoạt động ‘khóa liên động’ hoặc ‘công tắc’ (khi bơm thứ cấp có thể được khởi động) và để ’kiểm soát‘ quy trình sản xuất.

Các yếu tố như khả năng tái tạo đồng hồ đo, độ chính xác, độ ổn định, độ phân giải, tuyến tính, thời gian phản hồi, phạm vi động và độ bền cũng như chi phí là tất cả các cân nhắc quan trọng trong việc chọn đồng hồ đo.

Đồng hồ đo chân không là Tổng – tổng áp suất là một số áp suất riêng phần của mỗi loại khí: Định luật Dalton:

Áp suất riêng phần, đo áp suất (một phần) của từng loài khí. Ngoài ra, các đồng hồ đo tuyệt đối được gọi là ‘chính’ ở chỗ chúng có thể được hiệu chuẩn từ các đặc tính vật lý của riêng chúng hoặc ‘thứ cấp’ cho các đồng hồ đo mà không thể được thực hiện như vậy và yêu cầu một bộ hiệu chuẩn reperene.

Đồng hồ đo cũng có thể được chia thành hai nhóm nguyên tắc: nhóm đo trực tiếp áp suất (lực tác dụng lên các phân tử khí) và nhóm đo áp suất gián tiếp bằng cách đo tính chất của khí thay đổi theo áp suất. Đồng hồ đo gián tiếp phải được hiệu chỉnh (hoặc điều chỉnh chỉ số của chúng) đối với loại khí cụ thể hiện diện – do đó chỉ số của chúng là “loại khí phụ thuộc”. Đồng hồ đo trực tiếp có sẵn trên thị trường có giới hạn thấp hơn thực tế là 10-4 mbar vì vậy việc sử dụng đồng hồ đo gián tiếp là cần thiết ở những áp suất này và áp suất thấp hơn. Đồng hồ đo trực tiếp còn chia nhỏ thành những điểm mà sự khác biệt giữa áp suất đo được và tham chiếu thay thế một phần tử lỏng hoặc đàn hồi/cơ khí. Đồng hồ đo gián tiếp thường được hiệu chuẩn cho nitơ. Ví dụ, nếu độ nhạy đối với nitơ là Sn2 và áp suất được chỉ định (đo) = PN2 thì nếu khí được biết là áp suất khí thực sự (= Pkhí) là:

Trường hợp có nhiều loài khí hiện diện thì tình hình trở nên phức tạp*. Trong trường hợp đầu tiên, thành phần phần trăm của các khí cần được biết đến. Sau đó, từ các nguyên tắc đầu tiên cho arange của các khí thành phần trong đó ri = Pi/Pn2 là thành phần tương đối của khí ith và độ nhạy tương đối của khí ith là si = Pindicated (N2)/Ptrue, mối quan hệ giữa áp suất ‘đúng’ (hoặc thực) và áp suất chỉ định được đưa ra bởi:

Phân loại các loại đồng hồ thông dụng

Đồng hồ đo khí gián tiếp

  • Những loại đo lực kéo phân tử (hoặc độ nhớt)
  • Những loại đo sự truyền nhiệt qua khí
  • Những loại đo mật độ số trực tiếp bằng cách ion hóa các phân tử khí, di chuyển chúng đến một tiếp xúc điện và đo kết quả dòng điện.

Pirani và đồng hồ đo cặp nhiệt điện được sử dụng rất phổ biến trong chân không thô và trung bình, bởi vì chúng rẻ tiền và tương đối khoẻ. Tuy nhiên, nhiều người dùng quên hoặc không biết rằng họ đang phụ thuộc vào khí ga; có thể có lỗi lớn ở cực cao và cực thấp của phạm vi đo được trích dẫn của họ. Biểu đồ 1 cho thấy một chỉ số phi tuyến tính điển hình cho một loạt các loại khí trong một đồng hồ Pirani. Đồng hồ đo catot ‘nóng’ là tuyến tính và thường chính xác và lặp lại hơn so với đồng hồ đo catot ‘lạnh’. Chúng phổ biến trong các hệ thống chân không cao và cực cao, đặc biệt là trong các ứng dụng phân tích và R&D, chủ yếu vì lý do này.

Biểu đồ 1

Đồng hồ đo catot ‘nóng’ là tuyến tính và thường chính xác và có tính lặp lại hơn so với đồng hồ đo catot ‘lạnh’. Chúng phổ biến trong các hệ thống chân không cao và cực cao, đặc biệt là trong các ứng dụng phân tích và R&D, chủ yếu vì lý do này.

Ở đây chúng ta định nghĩa độ nhạy Ion (GS: không nên nhầm lẫn với yếu tố nhạy cảm) theo đơn vị áp suất đối ứng.

  • Đối với máy đo Ion Bayard Alpert thì độ nhạy khí thường là 10 đến 25 mbar-1
  • Dòng phát xạ (I-) được giữ không đổi
  • Dòng thu đo được (I+ ) α Áp suất
Khí gasSgasKhí gasSgas
Air0,97 – 1,00CH41,40 – 1,62
CO21,3 – 1,45Kr1,72 – 1,94
He0,14 – 0,25N21.0
H20,36 – 0,60H2O0,86 – 1,25

Tóm lại, việc biết thành phần khí và lượng tương đối của chúng trong một hệ thống chân không và các hiệu chỉnh cần thiết cho các loại đồng hồ đo (gián tiếp) được sử dụng là điều cần thiết để xác định chính xác áp suất. Tham chiếu đến lịch sử hiệu chuẩn đồng hồ đo cũng rất quan trọng.