真空测量就是真空度的测量,而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。以压力表示真空度是由于历史上沿用下来的,并不十分合理。压力高意味着真空度低;反之,压力低意味着真空度高。用以探测低压空间稀薄气体压力所用的仪器称为真空计。本书所述压力的测量是指比大气压力小得多的气体压力测量。压力是一个力学量,为单位面积所承受的力。大气压力为101325Pa,直接测量这样大的压力是容易的,但在真空技术中,测量这样大的压力是比较少的。真空技术中遇到的气体压力都很低,如有时要测10-10Pa的压力,这样极小的压力用直接测量单位面积所承受的力是不可能的。因此,测量真空度的办法通常是在气体中造成一定的物理现象,然后测量这个过程中与气体压力有关的某些物理量,再设法间接确定出真实压力来。例如先将被测气体压缩,使其压力增高,测出增高后的压力,再根据压缩比计算出原来的压力值,这就是所谓的压缩式真空计。也可以用一根热丝,测量气体热传导造成的某些结果,如热丝温度、电阻变化等,这就构成热传导真空计。还可以利用电子碰撞气体分子使之电离,用测得的离子流反应压力,这就是电离真空计。真空计按计量原理如何分类?江苏高质量真空计
真空计的拆装需要谨慎操作,以确保设备不受损坏并保持测量精度。以下是拆装真空计的一般步骤和注意事项。拆卸步骤断电与泄压:关闭电源,确保系统断电。缓慢泄压,确保系统内无残余压力。断开连接:断开电气连接,标记接线以便重新安装。使用合适工具断开真空计与系统的连接。拆卸真空计:按说明书拆卸固定螺栓或夹具。小心取下真空计,避免碰撞或掉落。检查与清洁:检查真空计和连接部件有无损坏或污染。清洁接口和密封面,确保无杂质。江苏高质量真空计钨丝皮拉尼真空计原理。
真空计在半导体工艺中的应用刻蚀机需多规联合监控:电容规测腔体压力(1~10⁻² Pa),电离规监控等离子体区(10⁻²~10⁻⁵ Pa)。ALD设备要求真空计耐腐蚀(如Al₂O₃镀膜用氟化钇涂层电离规)。数据采样率需>10 Hz以匹配工艺控制节奏。14. 真空计的寿命与维护热阴极规寿命约1~2万小时(灯丝断裂);冷阴极规可达10万小时。维护包括:① 定期烘烤除气(200℃/24h);② 避免油蒸气污染;③ 检查电缆绝缘(高阻抗易受干扰)。故障模式中,灯丝开路占70%,陶瓷绝缘劣化占20%。
(1)真空计直接读取气体压力,其压力响应(刻度)可通过自身几何尺寸计算出来或由测力确定。***真空计对所有气体都是准确的且与气体种类无关,属于***真空计的有U型压力计、压缩式真空计和热辐射真空计等。(2)相对真空计一些气体压力有函数关系的量来确定压力,不能通过简单的计算,必须进行校准才能。相对真空计一般由作为传感器的真空计规管(或规头)和用于控制、指示的测量器组成。读数与气体种类有关。相对真空计的种类很多,如热传导真空计和电离真空计等。在皮拉尼真空计中,热敏电阻被放置在一个密闭的容器中,容器的内部空气被抽空,使其成为真空。
超高真空测量技术10⁻⁶ Pa以下需抑制规或磁悬浮转子规(Spinning Rotor Gauge)。后者通过转子转速衰减测压力,量程10⁻¹~10⁻⁷ Pa,精度±3%,***测量无需校准。X射线极限(10⁻⁹ Pa)是电离规的理论下限,突破需采用低温量子传感器(如超导腔频率偏移法)。12. 真空计的响应时间特性皮拉尼计响应约1~10秒(热惯性限制);电离规需预热3~5分钟(阴极稳定);电容规**快(<10 ms)。动态压力测量需选择高频响仪表,如MEMS规带宽可达1 kHz。电离规在脉冲压力下可能因电子发射延迟产生相位滞后。如果怀疑电容真空计出现故障,应及时进行检修或更换。江苏高质量真空计
不同类型的真空计分别适用于哪些场景?江苏高质量真空计
微压差真空计(差压规)测量两个腔室压差,量程1~10⁻⁴Pa,精度±0.1%。应用包括检漏仪(氦质谱仪参考端压力监控)和分子泵前级压力控制。硅谐振式传感器(如横河EJA系列)温度稳定性达±0.1%FS/年。20.真空计的未来发展趋势①量子传感器(NV色心测磁矩变化);②石墨烯膜规(理论极限10⁻¹²Pa);③片上集成(ASIC整合传感与信号处理);④自供电无线真空计(能量收集技术)。NIST正在开发基于冷原子干涉的***真空基准,不确定度目标0.01%。江苏高质量真空计