Вакуумные датчики

Что такое вакуумные датчики

Вакуумный датчик - представляют собой прибор, измеряющий давление в среде разреженных газов при давлении ниже 1 атмосферы. Прибор фиксирует изменения давления в среде вакуума, извещает о нарушениях. Многие исследования и технологические процессы происходят в вакуумных условиях, поэтому вакуумметр входит в конструкцию промышленных и исследовательских установок. Для того чтобы купить вакуумный датчик необходимо чётко понимать под какую задачу - именно поэтому помощь профессионалов в подборе нужной модели, будет не лишней.

Производством вакуумных датчиков занимаются ряд предприятий высокоточной техники. Наиболее популярными стали следующие бренды: Edwards, ERSTEVAK, Inficon, Preiffer, Thyracont, Leybold, ULVAC.

Особенности конструкции вакуумных датчиков

Вакуумный датчик по конструкционным особенностям напоминает манометр, входящий в состав любого вакуумного агрегата.

По принципу функционирования они делятся на следующие виды:

• Емкостный измеряет давление с помощью изменения габаритов теплового элемента при изменении параметров в вакуумной системе. Величина увеличения длины теплообменника проградуирована для измерения давления;
• Классический представляет собой обычный манометр для замера низкой разряженности. В его конструкцию входит колено, заполненное специальным маслом под таким давлением, которого достаточно для сохранения образовавшегося вакуума;
• Терморезисторный датчик работает на основе и измерения сопротивления резистора при изменении параметров вакуумной системы. При повышении параметров системы меняется мощность, подводимая к датчику-резистору. Подвид терморезисторного датчика, в котором резистором выступает платиновая нить, носит название датчика Пирани;
• Ионизационный датчик функционирует на основе превращения газовых молекул в ионы. Датчик является диодом, у которого уменьшается число активных молекул при понижении давления в схеме, способных ионизироваться. Вследствие этого процесса понижается сила электрического тока. Ионизационный датчик может снабжаться холодным или горячим катодом;
• Термопарный датчик работает благодаря тому, что теплопроводность провода меняется при изменении разряженности в системе. При понижении вакуума понижается теплопроводность и в проводнике увеличивается температура;
• Альфатронный датчик является подвидом ионизационного, в котором для превращения молекул вместо электронов применяются альфа-частицы. Источником этих частиц, как правило, является радий.

Применение вакуумных датчиков в промышленности

Вакуумные датчики позволяют измерить уровень вакуума при давлении меньше атмосферного. Они получили широкое применение в таких сферах, как:

• Напыление тончайших пленок и зеркальных покрытий начинается с того, что уровень вакуума снижается до 10^-3мбар, после чего распыляется материал. Для напыления используется датчик Пирани с большим диапазоном замера, так как возможно резкое повышение давления. Холодный катод на время напыления отключается и вновь включается при стабилизации давления в камере;
• ALD и CVD процессы осаждения применяются емкостные приборы с антикоррозийными керамическими датчиками. Их высокая стойкость к температуре до 200 градусов позволяет работать с ними во многих технологических процессах, а также - в вакуумной печи. В пределах давления 0.1 Торр датчики гарантируют замеры давления с точностью 0.2 %;
• Производство полупроводников;
• Изготовление PV батарей;
• Вакуумная сушка и дистилляция;
• Вакуумные печи;
• Вакуумная упаковка увеличивает в 3–5 раз срок годности продуктов. Для проверки степени вакуума внутри упаковки и контроля его изменения со временем датчик с батарейкой запаковывается в пленку и сообщает уровень давления в пакете;
• Производство композитов для авиационной и космической промышленностей.

Как выбрать вакуумный датчик

Для разных технических процессов понадобятся разные датчики, так как они различаются типами работы и характеристикам. При выборе рекомендуется руководствоваться следующими данными:

1. Диапазон измерений зависим от принципа действия прибора, типа, конструкции. В частности, термопарные замеряют приблизительно от 1 атмосферы до 3 – 10 Торр, классические – в пределах 1 Торра, терморезистивные - от 1 атмосферы до 1 Торра, емкостные - от 1 атмосферы до 5 - 10 Торр, ионизационные - от 2 - 10 до сверхглубокого вакуума. Сейчас производятся широкодиапазонные вакуумметры, состоящие из 2 вакуумных датчиков в корпусе, что повышает и точность замеров;
2. Принцип замера, используемый в датчике, обусловливает метод обслуживания прибора;
3. Точность замеров - одна из важнейших характеристик прибора. Она указывается, как погрешность, равная указанным процентам от выдаваемого значения. Например, если сказано: вакуумметр замеряет в диапазоне 1–750 Торр, и точность равна 0.1 %. Это означает, что вакуумметр замеряет с погрешностью ± 0.75 Торра (0.1 % от 750 равно 0.75). То есть, показания прибора будут близки к реальным при высоких значениях давления;
4. Воспроизводимость прибора означает, насколько замеры вакуумметра различаются при измерении в одинаковых условиях. Эта характеристика очень важна, так как обеспечивает стабильность вакуумной схемы;
5. Гистерезис – отклонение показаний датчика от реального значения при повышении и понижении давления;
6. Разрешение прибора зависит от градуировки шкалы: чем мельче отградуирована шкала, тем точнее она показывает значение давления;
7. Чувствительность ионизационного датчика выражается, как коэффициент S в формуле ионного тока Ii, равного произведению тока Ie электронной эмиссии и давления Р: Ii = S * Ie * Р;
8. Зависимость замеров от вида газа: датчики могут быть газозависимые и газонезависимые.

На основе всех данных параметров вы можете получить большой выбор вакуумных датчиков, один из которых подойдёт для конкретного случая. Важные характеристики датчиков, по которым осуществляется подбор:

• возможность замера давления агрессивных газов;
• материал датчика, контактирующего с вакуумом;
• температурная стабильность;
• величина максимального давления;
• прочность конструкции датчика;
• калибровка вакуумметра;
• цифровой/аналоговый тип;
• встроенная индикация или внешний контроллер;
• наличие контрольных/блокировочных точек;
• тип присоединяющегося фланца;
• чувствительность к электромагнитным полям;
• надежность аппарат;
• сертификат из Реестра средств измерений;
• масса и габариты;
• стоимость вакуумного датчика.