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薄膜規測量值不準?快看看安裝方向對不對!

日期:2024-05-20 13:29
瀏覽次數:214
摘要: Q:在傾斜、水平或倒立安裝薄膜規時,為何有時會出現測量值不準的情況? A:INFICON專業工程師:薄膜規的精度非常高,通??蛇_到讀值的千分之幾,甚至萬分之幾,因此,其測量值對于安裝方向非常敏感。不同的安裝方向下,重力對薄膜規內膜片的影響,都會不同程度地引起測量值的偏差。 薄膜規的全稱為電容薄膜規(Capacitance Diaphragm Gauge),其內部有一個薄膜,我們通常叫它膜片(Diaphragm),它是測量真空度的核心部件。膜片上與參考腔體(Reference Chamber)另一側均鍍有一層電極(Electrode)...

Q:在傾斜、水平或倒立安裝薄膜規時,為何有時會出現測量值不準的情況?

A:INFICON專業工程師:薄膜規的精度非常高,通??蛇_到讀值的千分之幾,甚至萬分之幾,因此,其測量值對于安裝方向非常敏感。不同的安裝方向下,重力對薄膜規內膜片的影響,都會不同程度地引起測量值的偏差。

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薄膜規的全稱為電容薄膜規(Capacitance Diaphragm Gauge),其內部有一個薄膜,我們通常叫它膜片(Diaphragm),它是測量真空度的核心部件。膜片上與參考腔體(Reference Chamber)另一側均鍍有一層電極(Electrode),由此形成了一個電容,如圖①。


電容大小的計算公式為:C=εS/d

(ε為極板間介質的介電常數,S為極板面積,d為極板間的距離)。


為什么薄膜規對安裝方向敏感?

在薄膜規中,介電常數ε和極板面積S為定量,只有極板間的距離d會發生變化。例如,當薄膜規的傳感器處于大氣狀態時,大量的分子撞擊膜片形成的壓力,使膜片向參考腔體方向位移形變,d值減小,如圖②;而當薄膜規的傳感器處于真空狀態時,撞擊膜片的分子減少,膜片上的作用力也減小,使膜片回移,d值則增大,如圖③。電容大小隨著d值的改變發生變化,而后我們再基于這種變化,計算出真空度的變化。

QQ截圖20230712151516.png

以上是理想情況下薄膜規的工作狀態,而實際上,除了氣體分子撞擊外,其他因素也會引起膜片的形變,例如,膜片的重力(gravity),環境溫度等等。


由于薄膜規的精度非常高,重力對膜片產生的形變就變得不可忽略。例如,當薄膜規垂直安裝時,膜片處于水平位置,重力方向與膜片垂直,作用在膜片上的重力會產生一個附加形變,即Δd;而當薄膜規水平安裝時,重力方向與膜片平行,重力不會引起膜片形變,此時,Δd=0,如圖④。Δd的變化,也會改變電容大小,從而造成測量值的偏差(offset)。

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不同安裝方向會如何影響薄膜規測量值?

當薄膜規的滿量程越小,重力產生的附加形變Δd對測量值的影響就越大,例如,對于100mtorr的薄膜規,垂直和水平方向安裝,測量值的偏差可能會達到18mtorr左右。

下列是不同滿量程薄膜規,在水平和垂直安裝時測量值的差別:

QQ截圖20230712152234.png

當薄膜規因安裝方向測量不準時,如何解決?

INFICON薄膜規在出廠時,通常是垂直安裝進行校準的。若因為安裝方向而造成測量不準時,您也不用過于著急,只需將薄膜規按照目前安裝的方向,遵行說明書中調零的要求和步驟,進行一次零點的校準即可。INFICON的薄膜規為一鍵調零,非常方便快捷。


零點校準操作后,薄膜規內置的程序會自動將重力產生的測量值偏差重新計算和扣除,這樣,您的薄膜規就會恢復精準狀態啦!



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