真空计全面介绍.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,*,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,真 空 計,2002.12.05,大綱,簡介,分類,各式真空計介紹,單 位 換 算,1ATM=760 Torr,=76 cmHg,=1.01325 x 10,5,Pa,=1.01325 x 10,5,(N,m,3,),=1.01325 bar,真空計簡介,真空氣壓計（,Vacuum pressure gauges,）簡稱真空計（,Vacuum gauges,）。是依據各種物理原理來量測,壓力,或,分子數目,的多少。,真空計之分類,依量測範圍分：,(1),粗略真空計量測範圍：,760 1Torr,(2),中度空計量測範圍：,1 10,Torr,(3),高度真空計量測範圍：,10,-3,10,7,Torr,(4),超高真空計,(Ultrahigh vacuum),量測範圍：,10,-7,Torr,以下,依工作原理分：,液體靜態真空計,機械式真空計,熱傳導式真空計,半導體式真空計,黏滯性真空計,離子化真空計,氣體分壓分析儀,氦氣測漏儀,電容式真空計,機械式真空計,利用,(,容器內,),氣體粒子之熱速度作用於,(,容器內,),受力表面來直接量測壓力之真空計,壓力天平,(,重錘活塞式壓力計,-deadweight pressure gauge),P,TEST,=,F,A,+,P,REF,=,Mg,A,+,P,REF,依使用介質分,:,液壓式壓力天平,:,(,最大量測範圍,1.379kPa,至,413.685MPa),氣壓式壓力天平,:,(,最大量測範圍,1.379kPa,至,103.421MPa),液位壓力計,(,基於連通管原理,),左圖為最常見,U,形管液位壓力計,液位壓力計使用介質有,水、油、水銀,，而水和油適用於,低範圍差壓,之量測，而水銀因為密度較大的多,(,約,13.6,倍,),，所以適用於,高範圍差壓,之量測,特殊之變形,U,形管結構,U,形管架構,斜管式架構,單槽式架構,雙槽式架構,雙槽式壓力計,:Schwien,原級水壓壓力計,BAT,原級壓力計單槽式壓力計,:Hass A1,大氣壓力計,薄膜式真空計（,Diaphragm Manometer,）,量測壓力範圍：,1500 Torr,1 Torr,。,可追加,2,組自動控制設定模組。,線性,0,1.5 VDC,輸出訊號，可與電腦連線。,電容式真空計,為薄膜真空計,(Diaphragm Gage),的一種，利用薄膜兩邊壓力不同而使薄膜偏移，以改變電極間之距離，並使電容也因而改變，故可求得壓力之變化。目前利用電容式原理製造之真空計，其量測範圍可從數十倍大氣壓力至,（,Pa,）。以電容式真空計作為轉移準器時值得注意的是，溫度變化的影響很大，因此沒有溫度控制裝置時，必須對溫度變化的影響作詳細評估。,電容式真空計典型代表,:MKS Baratron690A,(,廣為光電，半導體及航空公司所採用,),派藍尼真空計（,Pirani Gauge,）,中級真空範圍下使用最為廣泛的真空計。,量測壓力範圍：,1ATM,10,-4,mbar,。,內藏調整設定點，適應製程控制，消除雜訊。,低輸出阻抗及完整的法拉屏壁設計消除雜訊,。,Pirani gauge,(,派藍尼真空計,),特色：,中級真空範圍,(1-10,-3,Torr),下使用最為廣泛具有一條,高電阻溫度係數,材料製程的燈絲，適當電流通過時，燈絲溫度可保持在,100,至,130,定電壓式,Pirani Gauge,原理,真空壓力,，熱傳導帶走熱能，燈絲溫度，燈絲電阻值，,電流,反之,真空壓力，電流,。,直接從電流表,A,觀察電阻值變化，經過適當的轉換校正，可由電流表,A,直接讀取真空壓力值。,定電流式,Pirani Gauge,原理,當感測頭內真空壓力改變時，燈絲的電阻也改變，因此電橋內的電流表,A,讀值不再為,0,，這時調整,R1,可使其回歸為,0,。,參考感測頭和感測頭極為相似，以作為,溫度補償,之用。,由電壓表,V,可觀察到電阻的變化，經適當的轉換之後，可由電壓表,V,直接讀取真空計壓力值。,定溫式,Pirani Gauge,原理,：,使燈絲溫度維持不變，再由電壓變化來得知真空壓力變化。,因為燈絲溫度維持不變，所以經由氣體介質傳導的熱輻射及經由發熱體與支架直接知熱傳導為一定值，且與氣體之真空無關，所以可獲得較佳的解析度。,熱偶真空計,Thermal-couple Vacuum Gauge,用途,熱偶真空計是一種用途很廣的真空計，主要用來測試機械幫浦、吸附幫浦、及擴散幫浦前置部份運轉中真空系統內氣壓的大小，在燈泡製造工業、真空冶金工業、半導體電子工業、以及實驗室從事研究的範疇內使用極多。,對真空儀器設備有測漏功能。,熱,(,電,),偶真空計,Thermal-couple Vacuum Gauge,原理,利用熱電偶,感溫特性,直接量測真空感測頭內的發熱燈絲的溫度，由,溫度變化即可知真空壓力的變化,。,最簡單的結構就是將熱電偶焊接於發熱燈絲上，然後將熱電偶之輸出接到可將,信號放大,的,類比電路上,，以及可顯示壓力值的,數位顯示電路,。,離子真空計,唯一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上,(,約小於,10,-3,mbar),。,利用量測真空系統內剩餘氣體分子隻數量來推導出真空壓力之大小。,離子式真空計（,ION Gauge,）,同時監視,3,組壓力，可外加,8,組壓力設定，最適合自動化設備。,高真空起動及保護裝置，可匹配,RS-232,、,RS-422,、,RS-485,電腦介面。,離子真空計,為一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上利用量測真空系統內剩餘氣體分子之數量來推導出真空壓力,內部兩大構造,Sensor,：感測頭多為金屬或玻璃之外殼，內部至少有電子電流產生裝置、電子加速裝置及離子電流收集裝置。,Controller,：控制器提供感測頭所需之電源電路，如燈絲加熱之電源。,Cold-cathode ionization gauge,(,冷陰極離子真空計,),Hot-cathode ionization gauge,(,熱陰極離子真空計,),Cold-cathode ionization gauge,(,冷陰極離子真空計,),原理,利用高強度電場產生,self-sustaining discharge(,自發性持續放電作用,),，由陰極產生電離氣體分子之電子，而這些電子經由高強度電場加速，加上垂直電子運動方向強磁場之偏向，使電子以,螺旋路徑,飛向陽極。,這些飛向陽極之電子，會有機會撞擊真空中之氣體分子，而造成氣體分子離子化並放出電子。,而,cosmic ray,宇宙射線,(,多為,x ray),也會造成少量氣體分子離子化，這些產生的正離子會受到電場的作用而被陰極吸引，形成,離子電流,。而真空中的電子也會受到電場的作用而被陽極所吸引，形成,電子電流,，且離子電流及電子電流大小相等、方向相反,(,基於電荷守恆,),，而量測此離子電流,(,或電子電流,),即可推導出真空壓力大小。,而就,sensor,來說分為兩類：,輻射對稱,sensor,已逐漸取代非輻射對稱,sensor,非輻射對稱,sensor,冷陰極離子真空計之,sensor,冷陰極式真空計（,Pening Gauge-,潘寧式真空計,量測壓力範圍：,10,-2,Torr,10,-9,Torr,。,感測頭，清洗保養容易。,感測頭，可更換零件再次使用。,測定低真空至高真空系統之真空度，堅固耐用並可作為系統壓力保護裝置。,Hot-cathode ionization gauge,(,熱陰極離子真空計,),原理,利用加熱之燈絲產生熱電子，並經由電場加速為帶有充分能量之電子，再撞擊氣體分子使其離子化。,就,sensor,來說分為兩類：,HP,離子真空計,BA,離子真空計,HP,離子真空計及,BA,離子真空計之,sensor,對流式真空計（,Convection Gauge,）,量測壓力範圍：,1ATM,10,-3,Torr,。,量測範圍寬廣。,接頭種類齊全。,Multi-Gauge,真空計（,Multi Gauge Controller,）,量測壓力範圍：,1000 Torr,10,-12,Torr,。,最適合高精密度設備製造商及高科技技術研究單位使用。,Spinning rotor viscosity gauge,(,旋轉轉子黏滯性真空計,),原理,1.,先啟動垂直控制線圈，使鋼球能穩定的懸浮在垂直軸,2.,啟動加速控制線圈，使鋼球繞著垂直軸為轉軸，加速旋轉制至,400,轉秒後關掉,3.,這時高速自旋之鋼球會因氣體的黏製性而慢慢減速，這時再由訊號去量測,(,利用,controller),各參數來求得真空壓力,由,controller,得知壓力須知參數,1.,鋼球半徑,r,、質量,m,、密度,、黏滯性係數,2.,氣體分子分子量,M,、絕對溫度,T,、平均速率,v,