选择正确的真空计或仪表对热处理工艺的成功至关重要。重要的是知道它们是如何工作的,什么选项可用,以便正确的选择。有几个重要的因素当使用真空计。它们包括操作方法,气体组分(惰性或反应,腐蚀),气体灵敏度(校正因子),并在您的系统正在执行的过程。gydF4y2Ba
鉴于遇到的各种压力在真空炉在运行过程(惊人的9个数量级),没有一个指标是足够的整个可能的真空水平范围。2022世界杯夺冠与真空泵,多个指标是必要的适当覆盖整个工作范围所需的精密度和准确度。鉴于关键监控真空压力过程中各点,或许整个真空系统的多个位置,每个指标的正确选择保证我们获得最优结果。gydF4y2Ba
其他重要的因素在指标选择性能和分辨率等技术因素,测量范围、精度(系统误差的范围),精密(随机误差的水平),寿命和响应时间以及成本(像往常一样)。gydF4y2Ba
压力范围gydF4y2Ba
不同指标要求不同的操作范围。计的选择取决于计的工作原理的理解,可以测量压力的范围,其准确性在所需的范围。这些因素决定了经验和有一个真空计每一个压力范围。gydF4y2Ba
- 低(“粗糙”)真空范围(高压力)之间的大气和10托,低音管,波纹管,积极应变仪,和电容传感器都是合适的测量仪器。gydF4y2Ba
- 中档真空需求,这些在10gydF4y2Ba+ 1gydF4y2Ba托到10gydF4y2Ba3gydF4y2Ba托有几种选择范围包括电容压力计,为更精确的测量,或热电偶或电阻式仪表。gydF4y2Ba
- 高真空,从10gydF4y2Ba3gydF4y2Ba托到10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba托,冷阴极或Bayard-Alpert热阴极使用仪表。都需要频繁的校准。gydF4y2Ba
- 超高真空,低于10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba托,冷阴极或Bayard-Alpert热阴极仪表也使用。gydF4y2Ba
直接和间接指标gydF4y2Ba
指标分为两类,基于他们测量压力的方式:直接测量压力(由气体分子碰撞力)和间接测量通过测量气体的性质随压力的压力。间接指标必须校准(即有其读数调整)根据实际气体。他们的阅读材料,因此“气体类型的依赖”。直接指标用于低真空范围和间接指标在中间,使用高和超高真空范围。gydF4y2Ba
间接指标进一步分为以下组:gydF4y2Ba
- 那些测量分子拖动或粘度(旋转的转子)gydF4y2Ba
- 那些通过气体测量传热(电阻和热电偶仪表)gydF4y2Ba
- 那些被电离的气体分子数密度测量,他们搬到一个电接触和冷阴极等测量产生的电流指标(即。,彭宁指标)或热阴极电离计)。gydF4y2Ba
之前提供的例子的各种类型的直接和inindirect-actingauges,重要的是要理解这些指标的基本原则。我们知道一个容器的真空水平之间的压差是由疏散体积和周围的气氛(表1)。两个基本参考点在所有这些测量标准大气压力(760托)和完美的真空(0托)所以计算涉及真空系统通常需要转换绝对压力(psia)或负压(psig)。gydF4y2Ba
使用气体灵敏度因子和间接代理指标gydF4y2Ba
校正因子用于调整间接代理的阅读仪表被称为gydF4y2Ba气体敏感性因素gydF4y2Ba计提供的,它是制造商和依赖于气体类型。(通常在托的敏感性因素gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)只适用于指定的气体。灵敏度因子为基础的标准气体通常是氮气。因此被称为名义的敏感性因素gydF4y2Ba相对灵敏度因子gydF4y2Ba(右gydF4y2BaggydF4y2Ba)。除非这个因素,所有数据被认为是“nitrogen-equivalent”压力。gydF4y2Ba
名义上的相对灵敏度因子nitrogen-equivalent读数转换成直接压力读数以外的气体氮可在大多数仪表制造商和其他来源。一旦相对灵敏度系数是已知的,直接计算压力读数。gydF4y2Ba
例如,如果氮是S的敏感性gydF4y2BaN2gydF4y2Ba(测量)压力= P表示gydF4y2BaN2gydF4y2Ba然后被测气体的灵敏度(SgydF4y2Ba气体gydF4y2Ba)是用来计算真正的气体压力(= PgydF4y2Ba气体gydF4y2Ba)对于任何规(方程1)。gydF4y2Ba
的情况下gydF4y2BaN2gydF4y2Ba= 1那么简单:PgydF4y2Ba真正的(气)gydF4y2Ba= PgydF4y2Ba表示(N2)gydF4y2Ba/秒gydF4y2Ba气体gydF4y2Ba
电离仪表的校准gydF4y2Ba在集电极和发射极电流,下列方程适用于:gydF4y2Ba
(2)P =我gydF4y2BacgydF4y2Ba/(年代gydF4y2BaggydF4y2Ba我gydF4y2BaegydF4y2Ba)]gydF4y2Ba
地点:gydF4y2Ba
年代gydF4y2BaggydF4y2Ba是气体的灵敏度因子“g”(托gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。这里的年代gydF4y2BaggydF4y2Ba=年代gydF4y2BaN2gydF4y2Ba·RgydF4y2BaggydF4y2Ba
年代gydF4y2BaN2gydF4y2Ba是氮的敏感性因素[托gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]RgydF4y2BaggydF4y2Ba是气体校正或相对灵敏度因子(表2)gydF4y2Ba
我gydF4y2BacgydF4y2Ba我是离子集电极电流(安培)gydF4y2BaegydF4y2Ba是电子发射电流(安培)gydF4y2Ba
在接下来的gydF4y2Ba部分gydF4y2Ba,我们专注于仪表在使用的类型在整个热处理行业包括其功能和应用程序。gydF4y2Ba
类型的仪表gydF4y2Ba
有三种常见类型的仪表用于热处理,即机械、导热系数和电离计。都是独一无二的,适合它的目的。gydF4y2Ba
机械仪表。gydF4y2Ba使用的机械位移来表示压力被认为是一种“直接行动”计。例子是布尔顿仪表、u形管和电容膜片式压力计。他们利用道尔顿测量单位面积上的受力gydF4y2Ba法律:“gydF4y2Ba总压强的混合气体=每个气体的分压之和”gydF4y2Ba。直接作用的指标不受气体灵敏度的问题,不需要对被测气体校准。灵敏度是他们不习惯在高真空范围(~ 10以下gydF4y2Ba4gydF4y2Bambar)。gydF4y2Ba
热导率指标。gydF4y2Ba这些指标代表一个类的“间接代理”指标。他们使用的财产气体导热系数测量的压力。一个例子是皮拉尼真空计,铂丝加热,真空环境测量的热损失。热量的速率进行远离线与被测压力直接相关。在较低的压力和降低密度,气体在真空室进行热量更慢。在更高的压力线将会失去热量更快。第二个铂丝,包含在一个真空管,作为参考。两个丝连接在一个惠斯通电桥。真空系统中的气体分子碰撞时公开的灯丝,进行热能,热能的损耗检测,取而代之的是反馈电路的电源。所需的电流保持灯丝温度然后转换为压力读数。 Pirani gauges must be calibrated for the gas being used because the thermal conductivity since each gas is different. This “gas sensitivity” must always be considered when selecting and using indirect acting gauges. This type of gauge is used for pressures between (approximately) 100 Torr and 10−4gydF4y2Ba托。皮拉尼真空计(图2)与铂丝的热量损失的压力(方程1)gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba费尔gydF4y2Ba丝的加热能力,gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba费尔gydF4y2Ba丝的质量吗gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和CgydF4y2Ba2gydF4y2Ba是常数gydF4y2Ba
另一种类型的热导率测量的热电偶测量(图3),这被认为是二线测量。它使用同样的原则作为电阻规(一条线计),除了一个线圈作为加热器,另一个是用来测量温度由于对流。热电偶仪表和热敏电阻仪表使用热电偶和热敏电阻,分别测量的温度加热丝。再一次,损失的热量的速度线转换为压力,因此依赖于被测气体成分的真空范围,必须相应地校准。gydF4y2Ba
对流计也类似于电阻规,并使用一个温度补偿、镀金钨线检测传导和对流的冷却效果。在高真空,响应取决于气体的热导率,同时降低真空这取决于对流冷却的气体分子。测量范围是10gydF4y2Ba3gydF4y2Ba1000托。除了其广泛的感应范围,这个传感器的特点和局限性是相同的电阻和热电偶仪表。该传感器必须垂直安装。gydF4y2Ba
电阻、热电偶和对流仪表是非常常用的一个粗略的和中等真空,因为他们是廉价和相对强劲。但是,用户必须记住应用气体敏感性因素,否则,可能有大错误极端高和低的测量范围。gydF4y2Ba
这些都是非线性指标和SgydF4y2Ba气体gydF4y2Ba必须允许用于这个(图4)。gydF4y2Ba
气体对流计的灵敏度也取决于使用的气体(图5)。在这里,Y轴的图是实际的压力(通过测量电容压力计)。x轴是由一个特定的压力读数表示对流衡量。注意这个数据并不一定适用于其他对流指标。gydF4y2Ba
- 如果气体氮(NgydF4y2Ba2gydF4y2Ba),当真正的总压强是500托,计将读取500个托。gydF4y2Ba
- 如果气体氩(Ar),当真正的压力是100托,计将读取大约9托。gydF4y2Ba
- 如果气体氦(他),当真正的压力是10托,计将读取大约800托。gydF4y2Ba
电离计。gydF4y2Ba有两种类型的冷阴极电离计:潘宁计和反向磁控管。彭宁计是风格最常用于真空炉。2022世界杯夺冠热阴极电离计也可以使用,将未来的讨论的主题。gydF4y2Ba
在高真空电离指标相对精确,是一种间接的判断。他们感觉压力间接通过测量气体时产生的电离子与电子轰击。更少的离子将产生的低密度气体。电离真空计,热电子发射电子,产生与气体原子碰撞并生成正离子。离子被吸引到一个适当的偏压电极称为收集器。当前在收集器的电离率成正比,这是一个直接关系到系统的压力。通过测量集电极电流、气体压力决定。离子计的校准是依赖于属性和比例不同的被测气体在真空。潘宁计校准也是敏感物理几何、腐蚀和表面存款。进一步在大气压力校准可以通过激活失效或低真空。gydF4y2Ba
冷阴极指标如潘宁仪表不得开始在非常低的压力由于气体几乎空白,很难建立一个电极电流。彭宁仪表使用一个轴对称磁场为电子创建路径长度的米。在环境空气,合适的离子对形成的宇宙辐射。彭宁计,设计功能是用来减轻放电路径的设置。例如,彭宁仪的电极通常是精细锥形促进的场致发射电子。gydF4y2Ba
彭宁仪表的维护周期,一般来说,测量,根据气体类型和压力,他们经营的。使用冷阴极计在气体大量有机成分,如泵油分数,可能导致微妙的碳薄膜的生长和碎片在计,最终的电极短路计或阻碍放电路径的生成。帮助反抗失败由于累积或碎片,这些指标通常安装在垂直方向。彭宁仪表是准确的在10gydF4y2Ba3gydF4y2Ba到10gydF4y2Ba-10年gydF4y2Ba托。gydF4y2Ba
真空炉系统中仪表在哪里,为什么?gydF4y2Ba
我们现在看看每个特定的目的评估在一个典型的真空系统。gydF4y2Ba
前级管道计gydF4y2Ba
真空炉泵循环的第一步通常是疏散油扩散泵足够低的压力,可以开启加热器。监控压力,电阻,热电偶或对流计位于附近的真空管道排气扩散泵的连接。该管道称为前级管道(机械泵)或排泄管(扩散泵)。后来在炉过程中循环,当扩散泵操作温度,真空炉出口低真空阶段,进入高真空。gydF4y2Ba
随着跨界是由粗高真空抽水,前级管道压力表是用于监控扩散泵出口压力。油扩散泵使用热油蒸汽喷射和排放压力必须保持在临界流量泵的压力和流体用于蒸汽喷射到正常工作。前级管道压力表用于关闭高真空阀如果排放管路压力接近临界流量压力。gydF4y2Ba
室粗/交叉表gydF4y2Ba
美国商会粗(即。交叉)计类型可以是一个热电偶,电阻或对流的风格。它是安装在真空室测量压力的低真空阶段过程中获得。这是第二步的疏散,当机械水泵直接连接到室通过粗线。gydF4y2Ba
一旦扩散泵加热和泵关闭真空室,前级管道阀门关闭,粗阀打开允许机械真空泵降低炉交叉的压力。在小型系统中,这可能只需要几分钟,用干净的油和最小出气,排出管线的压力将保持低于临界流量压力。更高的体积熔炉,粗周期将需要更长的时间。以确保不会超过临界流量压力而主要机械粗循环泵,一个小0.14 - -0.28米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba/分钟(5到10 cfm)机械包括泵的卸料侧扩散泵出口压力保持在一个安全的水平。gydF4y2Ba
高真空计gydF4y2Ba
第三计,直接安装在炉腔,通常一个电离计或电容压力计用来测量所需的高真空炉过程循环。最好的真空计的位置在一定程度上依赖于安装在室。最好能知道附近的压力负荷中心的室。然而,测头必须安装在室的外面,只能测量真空的信封。因此,据悉是有区别的所需的过程真空和压力表读数。因此计读数确定当达到真空时必须确定经验和基于经验一旦方差理解。gydF4y2Ba
最小化这个方差,测头应位于尽可能接近的测量是必要的,这可能是一个挑战的过程,如真空沉积测量室内可能受污染的材料被蒸发或气急败坏的说。解决方案是山附近的一个小视线屏蔽室里测头。彭宁仪表的另一个挑战是,他们不能打开,直到压力约为10gydF4y2Ba2gydF4y2Ba托或以下。他们会损坏压力高于10gydF4y2Ba2gydF4y2Ba托因为有足够的氧气室中氧化测头和短。gydF4y2Ba
机械真空泵规gydF4y2Ba
第四个真空计安装在泵的机械真空泵入口附近的一个隔离阀。如果真空系统不泵到预期的压力或在预期的时间,必须检查机械泵操作,这表是用于此目的。这也应该做的机械增压泵如果安装高于机械泵。总是帮助定位泵吸入口附近的一个计允许问题诊断和检查泵的正确操作。随着时间的推移,计可以由机械泵油蒸汽污染。为了避免这种情况,一个临时表安装和删除后使用。系统管路设计暂时连接点计和一个隔离阀关闭三通不使用的时候。便携式电池供电的指标可用于这一目的。gydF4y2Ba
总结gydF4y2Ba
真空计是一个广泛的主题,虽然我们只介绍了基础知识,言外之意很清楚——最有效的利用你的泵系统,你必须精确测量和控制的压力在每个阶段的过程进行。gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba
- 咀嚼,安德鲁,“真空压力表的校准因素,爱德华兹真空有限责任公司,2015年9月。gydF4y2Ba
- 鲱鱼、丹尼尔·H。、真空热处理、法国媒体集团,2012年。gydF4y2Ba
- “Bayard-Alpert电离气体校正因素指标”,斯坦福大学的研究系统(www.thinksrs.com)gydF4y2Ba
- Brunner Jr .)威廉·f·和Batzer托马斯·H。、实用的真空技术,罗伯特·e··克里格出版公司,1974。gydF4y2Ba
- 咀嚼,安德鲁,“真空压力表的校准因素,爱德华兹真空有限责任公司,2015年9月。gydF4y2Ba
- 鲱鱼、丹尼尔·H。、真空热处理、法国媒体集团,2012年。gydF4y2Ba
- 专利DE 10115715, Plochinger,亨氏,“传感器和检测方法测量变量和物理参数”,2001 - 2002。gydF4y2Ba
- 阿拉巴马大学(gydF4y2Bahttp://bama.ua.edu/ ~ surfspec / vacbasics.htmgydF4y2Ba)gydF4y2Ba
- 国家仪器(www.ni.com)gydF4y2Ba
- InstruTech公司,超级蜜蜂™操作手册(www.instrutechinc.com)gydF4y2Ba
- Brunner Jr .)威廉·f·和Batzer托马斯·H。、实用的真空技术,罗伯特·e··克里格出版公司,1974。gydF4y2Ba