odasındavakumlu kaplama makinesiVakum ölçümü, belirli alet ve cihazlar kullanılarak belirli bir alandaki vakum seviyesinin belirlenmesi anlamına gelir. Bu tür alet veya cihaza vakum ölçer (alet, gösterge) adı verilir. Ölçüm prensiplerine göre genellikle mutlak vakum göstergeleri ve göreceli vakum göstergeleri olarak ikiye ayrılan birçok vakum ölçer türü vardır. Fiziksel parametreleri ölçerek doğrudan gaz basıncını elde eden herhangi bir vakum ölçer, U şeklindeki basınç göstergeleri, sıkıştırma tipi vakum göstergeleri vb. gibi mutlak bir vakum ölçerdir. Bu vakum göstergeleri tarafından ölçülen fiziksel parametreler, gaz bileşiminden ve ölçümden bağımsızdır. nispeten doğrudur. Ancak düşük gaz basınçlarında doğrudan ölçüm yapmak son derece zordur; Basınçla ilgili fiziksel miktarları ölçen ve basınç değerini elde etmek için bunları mutlak bir vakum ölçerle karşılaştıran bir vakum ölçere, boşaltma vakum ölçer, ısı iletimli vakum ölçer, iyonizasyon vakum ölçer vb. gibi bağıl vakum ölçer denir. Özelliği, ölçüm doğruluğunun biraz daha düşük olması ve gazın türüne bağlı olmasıdır. Gerçek üretimde, vakum kalibrasyonu dışında çoğunlukla ilgili vakum göstergeleri kullanılır.
Direnç vakum göstergesi
Direnç vakum ölçer, vakumdaki sıcak telin sıcaklığını ölçerek dolaylı olarak vakum derecesini elde eden bir tür ısı iletimli vakum ölçerdir. Prensip, düşük basınç altında gazın ısı iletiminin basınçla ilgili olmasıdır, dolayısıyla sıcaklık parametrelerinin nasıl ölçüleceği ve direnç ile basınç arasındaki ilişkinin nasıl kurulacağı, direnç vakum ölçerin çözmesi gereken sorundur.
Dirençli vakum ölçerin yapısı, göstergedeki ısıtma filamanının yüksek sıcaklık direnç katsayısına sahip bir tungsten veya platin tel olmasıdır. Isıtma filamanı bir Wheatstone köprüsüne bağlanır ve köprünün bir kolu görevi görür. Düşük basınç altında ısıtıldığında, Q filamanı tarafından üretilen ısı şu şekilde ifade edilebilir: Q=Q1+Q2
Formülde Q1, filamanın sıcaklığıyla ilişkili olan, filamanın yaydığı ısıdır; Q2, filamentle çarpışan gaz moleküllerinin taşıdığı ısıdır ve büyüklüğü gazın basıncıyla ilişkilidir. Sıcak telin sıcaklığı sabit olduğunda Q1 sabit bir miktardır, yani sıcak telin yaydığı ısı miktarı değişmeden kalır. Sabit bir ısıtma akımı koşulu altında, basınçvakum sistemiazaldıkça yani boşluktaki gaz moleküllerinin sayısı azaldıkça Q2 de buna bağlı olarak azalacaktır. Bu sırada filaman tarafından üretilen ısı nispeten artacak ve filamanın sıcaklığının yükselmesine ve filamanın direncinin artmasına neden olacaktır. Vakum odasının basıncı ile filamanın direnci arasındaki ilişki P ↓ → R ↑'dir, dolayısıyla basınç, filamanın direnç değeri ölçülerek dolaylı olarak belirlenebilir.
Dirençli vakum ölçer ile vakumu ölçme aralığı 105 ila 10-2Pa'dır. Göreceli bir vakum ölçer olduğundan, ölçülen basınç büyük ölçüde gazın türüne bağlıdır ve kalibrasyon eğrisi kuru nitrojen veya hava içindir. Bu nedenle ölçülen gazın bileşiminde önemli bir değişiklik olması durumunda ölçüm sonuçlarının bir ölçüde düzeltilmesi gerekir. Ek olarak, uzun süreli kullanımdan sonra dirençli vakum ölçerin sıcak teli oksidasyon nedeniyle sıfır sapma yaşayacaktır. Bu nedenle, kullanım sırasında atmosfere uzun süre maruz kalmaktan veya yüksek basınç altında çalışmaktan kaçınmak ve sıklıkla sıfır konumunu kalibre etmek için akımı ayarlamak gerekir.
Termokupl vakum ölçer
Bir termokupl vakum ölçerin göstergesi esas olarak ısıtma filamanlarının sıcaklığını ölçmek için kullanılan ısıtma filamentleri C ve D'den (platin teller) ve termokupl A ve B'den (platin rodyum veya konstantan nikel krom) oluşur. Termokupl, sıcak uçtaki sıcak kabloya ve soğuk uçtaki cihazdaki milivoltmetreye bağlanır. Termokuplun elektromotor kuvveti milivoltmetreden ölçülebilir. Ölçme sırasında, termokupl gösterge tüpü test edilen vakum sistemine bağlanır ve sıcak tel sabit bir akımla içinden geçirilir. Dirençli vakum ölçerin aksine, bu sırada filaman tarafından üretilen ısının (Q) bir kısmı filaman ile termokupl teli arasında iletilecek ve dağıtılacaktır. Gazın basıncı düştüğünde, sıcak tel sıcaklığının artmasıyla termokuplun birleşim noktasındaki sıcaklık artacaktır. Benzer şekilde, termokuplun soğuk ucundaki sıcaklık farkı elektromotor kuvveti de artacaktır ve gaz basıncı ile termokuplun elektromotor kuvveti arasında bir ilişki vardır: P ↓→ε↑.
Farklı gazlar için termokupl vakum ölçerin ölçüm sonuçları, çeşitli gaz moleküllerinin farklı termal iletkenliklerinden dolayı farklıdır. Bu nedenle farklı gazları ölçerken bazı düzeltmelerin yapılması gerekir. Tablo 1-3, bazı gazlar veya buharlar için düzeltme faktörlerini sağlar. Termokupl vakum ölçerin ölçüm aralığı yaklaşık olarak 102-10-1Pa'dır ve ölçüm basıncı çok düşük olmamalıdır. Bunun nedeni, basınç daha düşük olduğunda, gaz moleküllerinin termal iletim yoluyla dağıttığı ısı miktarının çok küçük olması ve sıcak tel ile termokupl telinin termal iletimi ve radyasyonundan kaynaklanan ısı kaybının ana faktör olmasıdır. Bu nedenle termokupl elektromotor kuvvetindeki değişiklik basınçtaki değişikliklerden kaynaklanmayacaktır.
Termokupl vakum göstergeleri termal atalete sahiptir ve basınç değiştiğinde, sıcak telin sıcaklığı genellikle bir süreliğine geride kalır, dolayısıyla verilerin okunması da bir süreliğine geride kalmalıdır; Ek olarak, bir direnç vakum ölçer gibi, bir termokupl ölçerin ısıtma filamanı da tungsten veya platin telden yapılmıştır. Uzun süre kullanıldığında, ısıtma filamanı oksidasyon nedeniyle sıfır sapma yaşayacaktır. Bu nedenle kullanırken ısıtma akımının düzenli olarak ayarlanması ve ısıtma akımı değerinin yeniden kalibre edilmesi gerekir.
İyonizasyon vakum ölçer
İyonizasyon vakum ölçer, vakum derecesini ölçmek için gaz molekülü iyonizasyon prensibini kullanan, yaygın olarak kullanılan bir vakum ölçüm cihazıdır. Farklı gaz iyonizasyon kaynaklarına göre, sıcak katot iyonizasyon vakum ölçer ve soğuk katot iyonizasyon vakum ölçer olarak ikiye ayrılır. Birincisi ayrıca sıradan sıcak katot iyonizasyon göstergesi, ultra yüksek vakumlu sıcak katot iyonizasyon göstergesi ve düşük vakumlu sıcak katot iyonizasyon göstergesine bölünmüştür. Temel olarak üç elektrottan oluşur: yayıcı olarak elektron yayan filaman A, spiral hızlanma ve elektron toplama kapısı (hızlanma elektrodu olarak da bilinir) B ve silindirik iyon toplama elektrodu C. Verici sıfır potansiyele bağlanır, hızlanma elektrodu pozitif potansiyele (birkaç yüz volt) ve toplama elektrodu negatif potansiyele (birkaç on volt) bağlanır. B ve C arasında itici bir alan vardır. İyonizasyon ölçerin çalışma prensibi, sıcak katot A'nın, hızlandırıcı elektrot tarafından hızlandırılan elektronları yayması ve elektronların çoğunun toplama elektroduna doğru uçmasıdır. BC arasındaki itici alan altında elektron hızı azalır. Hız sıfıra düştüğünde elektronlar B elektroduna geri uçar. Elektron BC uzayına doğru uçarken o da itici alana maruz kalır. Hız sıfıra düştüğünde elektron C elektroduna geri döner. Elektronun BC uzayındaki tekrarlanan hareketi gaz molekülleriyle çarpışarak onların enerji kazanmalarına ve iyonlaşma üretmelerine neden olacaktır. Elektronlar sonunda hızlandırıcı elektrot tarafından toplanır ve iyonizasyonla üretilen pozitif iyonlar, toplayıcı elektrot tarafından kabul edilir ve bir iyon akışı I+ oluşturur. Belirli bir tüp için, her elektrotun potansiyeli sabit olduğunda, I+ve Emisyon elektron akışı Ie ile gaz basıncı arasındaki doğrusal ilişki aşağıdaki gibidir: I+=kIeP
Formülde k, birim elektron akımı ve birim basınçta elde edilen iyonun 1/Pa birimiyle mevcut değeri anlamına gelen bir orantı sabitidir ve deneylerle belirlenebilir. Farklı gazlar için k'nin boyutu değişir ve varoluş aralığı 4-40 arasındadır. Emisyon akımı sabit olduğunda iyon akımı sadece gazın basıncıyla orantılı olduğundan vakum odasındaki gaz basınç değeri iyon akımının büyüklüğüne göre belirlenebilir.
Normal bir sıcak katot vakum ölçerin ölçüm aralığı 1,33 × 10-1 ila 1,33 × 10-5Pa'dır. Bu ölçüm limitinin üstünde veya altında olmasına bakılmaksızın iyon akışı I+ ile gaz basıncı arasındaki doğrusal ilişkinin kaybına neden olacaktır. Basınç yüksek olduğunda elektronlar ve moleküller arasında çoklu çarpışma olasılığı büyük ölçüde artar. Hızlanma potansiyelinin gazın iyonizasyon potansiyelinden (birkaç on volt) çok daha yüksek olması nedeniyle, iyonizasyon tarafından üretilen elektronlar gaz iyonizasyonuna neden olmak için yeterlidir. Bu, iyonizasyon göstergesindeki elektron akışında keskin bir artışa neden olacaktır. Aynı zamanda gaz yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle elektronların serbest yolu kısadır ve çarpışmaların çoğu iyonizasyona neden olamayan düşük enerjili çarpışmalardır. Birçok faktör, iyon akışı ile basınç arasındaki doğrusal ilişkinin artık daha yüksek basınçlarda sürdürülmemesine yol açar; Basınç düşük olduğunda (1,33 × 10-1Pa'dan az), hızlandırma elektroduna ulaşan yüksek hızlı elektronlar yumuşak X-ışınları üretecek ve bunlar daha sonra iyon toplama elektrodu C'ye doğru yönlendirilecektir. elektrot fotoelektrik emisyon üretir, bir elektron akımı yayar, orijinal iyon akışı ölçüm devresinin bu basınçtan bağımsız akımı üst üste bindirmesine neden olur, bu da iyon akışı I+ ile gaz basıncı arasındaki doğrusal ilişkinin kaybına neden olur. Şu anda iyonizasyon vakum ölçer, vakum odasındaki basıncı ölçemez.
Vakumlu kaplama makinesi, test edilecek gazın toplam basıncını hızlı ve sürekli olarak ölçmek için bir iyonizasyon vakum ölçer kullanır ve gösterge tüpü küçük bir hacme sahiptir ve bağlanması kolaydır. Ancak gösterge tüpündeki emitör tungsten telden yapılmıştır. Basınç 10-1Pa'dan yüksek olduğunda gösterge tüpünün ömrü büyük oranda azalacak, hatta tükenecektir. Yüksek basınç altında çalışmaktan kaçınılmalı; Vakum sistemi atmosfere maruz kaldığında, cam zarfın iç yüzeyi ve iyonizasyon göstergesinin çeşitli elektrotları gazları emecek ve bu da vakum ölçümünün doğruluğunu etkileyecektir. Bu nedenle, vakum sistemi uzun süre atmosfere maruz kaldığında veya bir süre kullanıldığında, göstergenin düzenli olarak gazdan arındırma işlemi yapılmalıdır.
