그래서 당신은 진공을 측정할 수 있습니까?

1970 년대의 기사가 21 세기를 위해 재 이미지화되었습니다.

소개

진공 측정에 대한 이 짧은 기사를 계속 제공하는 것은 우리의 기쁨입니다. 수년에 걸쳐 많은 신진 전문가가 "아무것도 측정하는 방법"에 대한 첫 번째 실제 핸들을 얻을 도움이되었습니다. Televac® 80년 이상 동안 다이어프램, 열전대, 대류, 콜드 음극 및 핫 이온 센서 라인을 개발했으며, 매우 신뢰할 수 있는 액티브 게이지 및 컨트롤러 계측과 함께 사용자 친화적인 아날로그 및 디지털 출력과 진공 판독을 시각적으로 표시했습니다. Televac® 제품은 최첨단 기술과 잘 입증된 진공 측정 기술을 결합하여 시장에서 최고의 진공 측정 솔루션을 제공합니다(적어도 우리는 그렇게 생각합니다). 이제 우리의 판매 피치가 길에서 벗어났으니, 우리는 당신이 우리의 기사의 나머지 부분을 즐겁고 유익하다고 찾을 수 있기를 바랍니다.

서문 : 이것을 건너 뛰지 마십시오 ...

많은 과학 논문은 높은 진공 측정에 기록되었습니다 - 산업 진공 엔지니어가 다소 연약한 떠날 수있는 논문. 우리는 모든 것을 바꾸기를 희망합니다. 이 문서는 평신도, 평신도, 평신도, 평신도의 용어에 의해 작성되었습니다. 미크론, 열 전도도, 잔류 가스, 열전도, 이온화 와 같은 용어와 같은 이러한 프로세스를 설명하기 위해 어리둥절한 용어배열에 너무 익숙하지 않을 수 있는 진공 생산 공정에 종사하는 운이 좋은 사람들을 위한 것입니다... 나는 우리가 계속 할 수 있다는 것을 알고 있다. 이 사람들은 아마도, 언젠가, 어쩌면, 그들에게 문학 업적의 걸작을 준 좋은 회사에서 자신의 진공 게이지를 구입 합니다 미래 기술자입니다. 이 기사가 도움이되지 않는 경우, 우리는 진심으로 알렉산더 로스에 의해 진공 기술을 권장합니다. 여기서 는 소화에 신경을 쓰는 모든 "고기"를 찾을 수 있습니다.

아무것도 에 대한 많은 ado, 또는, 그래서 당신은 진공을 측정할?

화학 및 엔지니어링 뉴스에서 잠시 다시 기사는 제목에서 주장 "화학자는 형편없는 스피커입니다". 다른 관찰 중, 기사는 너무 자주 다양한 심포지엄과 회의에서 발표 된 기술 논문은 유머의 어떤 유사성의 완전히 무효라고 지적했다. 저자 칼 J. Koenig, 말을 가리킵니다: "지금 조금 말도 안되는 다음 현명한 사람에 의해 즐거워. " 그는 또한 필립 W. 스웨인, 힘의 편집자에 의해 유래 젊은 엔지니어를위한 속담 중 하나를 인용: "좋은 연설을하는 방법을 배우고, 전형적인 엔지니어링 사회 회의에 참석. 용지가 어떻게 표시되는지 확인할 수 있습니다. 그러고 나서 너는 가서 그렇지 않으면 그렇게 하라."

Koenig는 과학자가 고진공 시스템에서 누출을 감지하는 것에 대한 논서를 제시하는 이야기를 들려줍니다. 이 과학자는 그들이 시스템에서 누출을 검색 하는 시간과 시간을 보냈다 고 주장 하 고 마지막으로 누출을 찾을 수 있는 가장 좋은 방법은 설탕으로 전체 시스템을 채우고 개미가 기어 어디 관찰 하는 것 결론에 도달 했다. 이 밝은 제안은 방에서 지루함의 구름을 들어 올리고 진심 많은 웃음 후, 모두가 누출 감지에 대한 추가 담론을 즐기기 위해 다시 정착했다.

마음에이 조언을 베어링, 우리는이 문서의 페이지에 걸쳐 유머의 메모를 주입하려고하고 우리는 기술 주제를 검토 할 때 평신도에 의해 일반적으로 발생하는 단조로움의 일부를 완화 할 것이라고 신뢰. 당신이 유머를 감지 할 수없는 찾을 경우, 저희에게 전화하고 우리는 당신이 전자 농담 탐지 기기의 최신을 구입할 수있는 곳을 조언 할 것이다.

점점 더 적은 것을 측정하는 문제를 통해 개발 된 논쟁은 닭이나 계란의 속담 질문에 의해 능가되었습니다. 이 작은 논문, 따라서, 두 가지 효과 중 하나를 생산 한다: 그것은 당신의 마음에 소위 "진공 의심"의 많은 대답, 또는 소위 마음에 의심 진공으로 당신을 두고. 모두가 "자연은 진공을 싫어한다"라는 오랜 구절을 들었습니다. 그러나 이 기사와 함께 앉아 있는 곳에서 500마일 이내에 약10-10 Torr로 추정되는 광활한 진공이 존재하기 때문에 매우 불공평한 진술입니다. 그건 단지 500 마일, 똑바로! GE의 Dushman 박사는 지구상에서 그 멋진 진공을 얻기 위한 독창적인 계획을 가지고 있었습니다. Doc은 "진공 파이프라인을 직접 구축하고 진공을 공장에 바로 파이프하는 것뿐입니다." 좋은 아이디어 닥,하지만 땅에 내려 와서, 아래로 작동하자.

이제 테라 피나에 발을 들여놓기 전에, 우리는 우리가 서고 싶은 곳을 알아야 합니다. 슬프지만 사실인데, 우리는 종종 행복하게 우리 자신의 작은 헛소리에 빠지고 다른 동료의 관점을 보거나 이해하지 못하는 것이 사실입니다. 그래서, 우리가 진공에 대해 이야기 할 때 보인다. 조 다크스는 27인치의 진공 상태에 대해 이야기하고, 동생 오키는 76밀리미터의 진공 상태라고 말한다. 76,000미크론의 진공이라고 부르는 사촌인 Mairzy Doats가 함께 제공되며, Dosey는 대기의 10분의 1이라고 말합니다. 리틀 램시 디비 (Little Lamsey Divey)는 토론에 참여하여 76 Torr이며 국제 표준화 기구 (ISO)가 길을 가면 약 100 밀리바 또는 10,000 개의 파스칼이 될 것이라고 말합니다. 그들은 모두 친척이기 때문에 논쟁이 계속되고 세대를 통해 계속됩니다. 점수를 결정하고 누가 이겼는지 확인할 수 있는지 살펴보겠습니다.

해수면의 정상적인 조건에서 지구의 대기가 평방 인치 당 15 파운드의 압력을 미친다는 것을 알게되었을 때 짧은 세션동안 학교로 돌아가봅시다 (즉, 헤어 스플리터를 위한 14.696파운드/2). 우리는 인간이 또한 내부적으로 평방 인치 당 15 파운드를 발휘하도록 진화했기 때문에이 압력을 느끼지 않으며, 따라서 두 압력이 동일화됩니다. 그러나 높은 고도에서 코피는 내부 압력이 외부 대기압을 초과하기 때문에 일반적이며, 너무 높게 가면 폭발할 책임이 있습니다.

우리는 학교에 있기 때문에, 우리는 지금 실험을 실시할 것입니다. 왼쪽에 표시된 유리 튜브를 봐주세요. 우리는 튜브 (AB)의 길이가 30보다 크다고 가정할 것입니다". 이제 우리는 오픈 엔드에 수은을 부어 전체 튜브를 채울 것입니다. 그런 다음 오른손의 검지 손가락을 열린 끝에 조심스럽게 잡고 튜브를 거꾸로 뒤집습니다.

반전된 수직 위치에, 오른쪽에 표시된 대로 수은을 포함하는 저수지에 삽입한다. 수은 표면 아래에 수은의 표면 아래에 열린 끝을 저장(또는 우물)에 놓습니다. 손가락을 제거합니다.

수은이 바닥 전체에 소진될 까요? 아니, 우물에서 수은에 가해지는 기압이 수은 30"높은 열을 지지하기 때문에. 이것은 "잘 유형"수은 기압계로 알려져있다. 이제 우리가 기술적인 위치를 얻을 수 있습니다. 실제로, 정상적인 조건에서 지원되는 열은 29.92126 인치이지만 30"은

당신이 척도로 진공을 측정 할 때 충분히 가까이. 우리는 또한 집에서이 실험을 시도하는 것이 좋습니다 - 수은은 당신과 환경에 매우 나쁘다.

실험적인 셋업을 통해 30인치 컬럼을 지원하는 우물에서 수은 표면에 압력을 가하고 있습니다. 이제 이 장치 전체가 밀폐된 챔버에 동봉되어 공기를 펌핑하기 시작하면, 우물의 수은 표면의 압력을 자연스럽게 감소시켜 튜브의 수은 기둥이 떨어지기 시작합니다.

그렇기 때문에 기상수꾼의 수은 기둥이나 기압계가 27로 떨어질 때 해치를 쓰러뜨리고 고양이를 데려오는 것이 좋습니다. 그것은 3"의 진공이 당신의 주변에 생성되고 고압 지역에서 주변 공기가 다른 사람들이 밟아 두려워 할 곳 돌진 할 것을 의미한다.

용어에 관한 논쟁에 대한 설명이 유용 할 수있는 곳은 다음과 같습니다. 진공이 3"인 경우 30"컬럼이 3"을 낮추고 수은 27"의 열을 높게 남겨 두는 것을 의미합니다. 사실, 실제 진공 기술의 관점에서, 그것은 전혀 진공이 아니다. "초안 게이지"로 알려진 계측기는 이 범주에 속하는 "진공"을 측정하는 개발되었습니다. 그들은 공기의 상승 기둥으로 이러한 현상에 의해 생성 된 초안 또는 흡입을 측정하는 데 사용됩니다. 이 게이지는 연기 더미에서 초안의 측정에 유용하며 용광로 연소의 효율성뿐만 아니라 다른 공정을 결정하는 데 사용됩니다.

지금, 많은 사람들이 돈을 절약에 관심이, 수은, 그리고 30"직선 튜브의 정확성을 복제에 대해 특히 걱정하지 않습니다. 이러한 검소한 경향을 실천하기 위해 잘 알려진 수은 U-튜브가 도입되었습니다.

여기서, 진공의 모든 1"변화에 대해, U-tube의 오른쪽에 있는 수은의 기둥은 1/2"상승하고 왼쪽에 있는 열Iowers 1/2", 결과와 함께 두 개의 열에 있는 수은의 수준은 1" 서로 가까이 가져온다는 것을. 따라서 오른쪽 열의 수은이 15로 올라와 왼쪽 열의 수은이 15"로 낮아져 두 열의 수준이 동일해지면 "완벽한" 진공이 표시됩니다. 이것은 30"진공입니다.

U-튜브는 여전히 튜브 30"높은 필요합니다. 엔지니어가 주로 더 나은 진공에 관심이 있는 경우, 더 짧은 U-튜브를 사용할 수 있으며, 이는 게이지의 상한으로 표시된 진공에 도달한 경우에만 스케일로 제공됩니다. 따라서, U-튜브 6"높은 24"의 진공이 얻어질 때까지 규모에 오지 않을 것이다. 그 전에는 진공 펌프가 만족스럽게 작동하기를 바랄 뿐입니다.

수은 기둥의 포켓 사이즈 에디션으로, 우리는 또한 용어에 대한 혼란에 빠진다. 예를 들어, 대기 제로에서 "3"진공, 그것은 3"절대 제로 또는 3"입니까?" 당신이 우리와 함께 머물 경우, 우리는이 혼란을 정리하기 위해 노력할 것입니다.

어떤 사람들은 크기에 의해 귀찮게하지 않습니다, 그리고 증가 정확도를 얻기 위해 그들은 수은에 대한 오일을 대체, 오일은 알려진 특정 중력을 가지고 있기 때문에. 따라서, 30" 컬럼의 길이를 증가시키고 보다 정확한 판독값을 얻을 수 있다. 수은의 무게가 1/10에 달하는 오일을 사용하면 대기압은 10개의 30" 열 또는 단일 컬럼 300"에 해당하는 것을 지원할 것입니다. 그런 다음 수은 기둥으로 측정된 1"의 변화는 오일 기압계에서 10"의 변화로 표시됩니다.

초안의 미세한 변화가 발생하는 경우 수은 인치가 아닌 수의 인치 측면에서 진공을 참조하는 것이 좋습니다. 물 열에서 1"의 변화는 30"수은 열에서 약 0.07"의 1"변경과 같습니다. 따라서 진공 용어 "물 인치"는 단지 "수은 인치"의 정제 또는 배율일 뿐입니다.

정확도를 높이기 위해 튜브는 일반적으로 오른쪽 스케치에 표시된 대로 경사 평면에 장착됩니다. 이 시스템을 사용하면 경사 튜브의 길이가 3" 이상 확장됩니다.

이 방법을 사용하여, 물의 0.01"의 순서에 대한 정확도 (즉, 0.0007"수은)를 얻을 수 있으므로 작은 변화의 매우 정확한 표시를 제공 할 수 있습니다. 그러나 수은 기압계는 0"에서 30까지의 전체 범위에 맞게 조정할 수 있기 때문에 상대적으로 높은 진공 측정에도 사용됩니다."

그러나 우리는 아직 노틴을 볼 수 없습니다 – 몇 인치의 물의 측면에서 진공은 정말 진공이 아니기 때문에, 노틴에 조금 더 가까운 규모를 아래로 이동하자'. 우리는 위에서 언급 한 3"진공 (-3" 게이지 압력) 수은의 30 "열을 낮출 것 3" 따라서 수은 열은 27" 높은 서 있을 것 이다. 그 후, 우리는 진공이 우물에서 수은의 표면에 가해지는 압력이 더 이상 열의 수은을 지원하지 않을 때까지 계속 개선되는 경우, 우리는 30 "(-30"게이지 압력)의 "높은 진공"에 도달했다는 것을 쉽게 이해할 수 있습니다.

진공 용어에 대한 대부분의 논쟁이 발생하는 것은 30"(또는 0 Torr)의 범위입니다. 30인치 진공 챔버에 공기를 쉽게 넣고 약간의 공기를 흘리고 수은 기둥 1/2"를 올리므로 이제 29 1/2" 진공 청소기를 섭취할 수 있습니다. 이것은 많은 산업 응용 분야에서 "거친 진공" 또는 "높은 진공"으로 간주됩니다. 우리는 나중에 우리가 아직 노틴을 볼 수 없다는 것을 증명할 것입니다.

29"에서 30" 진공 범위에서, 우리는 일반적으로 메트릭 시스템으로 용어를 전환합니다. 그런 다음 절대 제로 라인 ("완벽한"진공)에서 1/2 "를 측정하면 29 1/2 "진공은 12.7 mm (1/2"= 12.7 mm)의 압력 (또는 진공)이라는 것을 발견합니다. 이제 규모가 반전되고 누군가가 머리에 서 있는 것 일 수 있습니다. 수은 인치의 관점에서, 0은 일반적으로 대기압 (제로 진공) 및 30"이 완벽한 진공 (-30"게이지 압력)임을 의미합니다.

그러나 밀리미터 측면에서 0 압력은 완벽한 진공 (절대 제로)이며 모든 측정은이 기준점에서 이루어집니다. 대기압은 물론 760mm (+29.92126"절대 압력)이므로 76mm는 대기의 1/10과 같습니다(우리의 올팔 도시 도트를 기억하십니까?) 우리의 특별한 경우, 우리는 수은의 관점에서 29 1/2 "진공을 가지고 있으며 동시에 수은 밀리미터 측면에서 12.7mm 진공을 가지고 있다는 사실에 만족합시다. 미터법 시스템을 사용하기를 꺼리는 일부 사람들은 머리에 서서 1/2 "진공이 있다고 주장 할 것입니다. 불행히도, 그들은 또한 정확합니다.

업계의 대부분은 수은의 밀리미터에 대한 용어 "토르"(토리첼리를 존중)를 받아 들였다. 마이크론 (밀리미터의 천 분의)은 밀리토르로 표현된다. 언급 하기 전에 언급, 그것은 널리 순환 되기 전에이 논문은 쓸모 와, 우리는 완전히 다른 규모마지 못해 (적어도 우리에 의해) 밀리바 또는 파스칼 (다른 오래 된 과학자를 인식)라고 할 수 있습니다 채택 될 수 있습니다 언급 해야 합니다. 이 후자는 미터가 마당에가지고있는 밀리미터 또는 토르에 대한 많은 관계를 가지고있다. 30" = 760mm = 760 Torr에 대해 궁금해하는 경우; 곧 1 bar 또는 1,000 밀리바와 동일합니다. 역경에 굴하지 않다!

때로는 진공 엔지니어가 자신의 좁은 범주와 관행에 눈이 멀어 다른 동료가 말하는 것을 헤아릴 수 없습니다. 당신은 여전히 우리와 함께? 그렇지 않은 경우 다음 페이지의 사진을 참조하면 정리해야 합니다.

당신은 지금 모든 인치와 수은과 토르의 밀리미터 측면에서 진공에 대해 밖으로 똑바르게하기 때문에, 우리는 당신이 더 거의 아무것도의 진정한 의미를 이해할 수있는 미크로네 부서로 전송됩니다. 하지만 실제로 이 영역에 들어가기 전에 종래0"에서 30까지의 범위 내에서 진공 청소기를 나타내는 데 사용되는 다른 유형의 게이지를 언급하는 데 도움이 될 수 있습니다.

30 "유리 기압계 튜브에 많은 물체 - 취약성과 수은의 존재는 일부 사람들을 불편하게 만듭니다. 또한 워싱턴의 빅 브라더 (OSHA)는 제조 환경에서 수은의 존재를 위험으로 간주합니다. 다이얼의 진공을 나타내는 더 견고한 장비를 사용하여 여러 가지 목적에 대한 충분한 정확도를 얻을 수 있습니다. 이러한 다이얼형 계측기는 이러한 서로 다른 시스템 중 하나를 사용하여 작동합니다. 부르돈 튜브, 벨로우즈 또는 다이어프램. 이러한 모든 장치는 변화하는 압력이 측정 요소를 확장, 수축, 비틀기 또는 왜곡시키는 것과 동일한 기본 원리를 사용하며, 이는 다이얼을 스윕하는 지시 바늘에 연결됩니다. 이러한 유형의 게이지의 가장 큰 단점은 대기압과 온도의 변화가 시스템의 "버그"로 작용하여 정확한 표시를 유지하기 위해 보상해야한다는 것입니다.

또 다른 "버그"가 있습니다 - 히스테리시스. 이는 왜곡된 후 모든 재료가 원래모양이나 위치로 돌아가지 않는 경향이 있습니다. 작동 요소 및 메커니즘의 구성에 사용되는 재료가 신중하게 선택되지 않는 한 왜곡이 점차 발전하고 잘못된 판독으로 끝납니다. 당신이 그것을 알기 전에 - 히스테리!

대기압 변화에 의해 제기된 문제는 민감한 측정 요소를 높은 진공으로 대피시킴으로써 오히려 쉽게 극복할 수 있습니다. 따라서 절대 0 이상의 압력이 증가하면 요소의 원하는 표시 또는 움직임을 줄 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 게이지는 과압에 민감하며 대기 위의 갑작스런 우발적 인 압력이 급격히 급증하여 손상을 입을 수 있습니다.

현대 마이크로프로세서 기반 의 전자 장치 덕분에 다이어프램 형 게이지가 개발되어 1 Torr (또는 1 mm의 수은)까지 의 범위를 제공합니다. (나는 또 다른 판매 피치가 오고 느낀다). 또한 ±1 Torr의 정확도로 이 작업을 수행하며 최대 30 psi의 과압을 받습니다. 덧붙여, 우리는 진공 측정 기술의 이 작은 기적을 Televac® 1E 피에조 다이어프램 진공 게이지라고부릅니다.

지금 보자 ... 우리는 어디에 있었는가? – 오, 그래! – 우리는 미크로네 학과로 당신을 졸업하려고했다. 우리는 이 혼란이 네 명의 맹인과 코끼리의 이야기를 떠올리게 한다고 설명했습니다. 점보에 소개되었을 때, 모든 동물이 동물을 느끼고 그것이 어땠는지 결정하기 위해 손을 내밀었습니다. 한 마리는 코끼리의 다리를 잡고 코끼리가 나무와 같다고 주장했다. 또 다른 한 명은 코끼리의 트렁크에 미트를 올려놓고 동물이 뱀과 같다고 주장했다. 세 번째 남자는 코끼리 옆에 서 있었고 평평한 지역의 광활한 부분을 느꼈을 때 그는 자연스럽게 코끼리가 벽 (치장 벽장)과 유사하다고 주장했습니다. 네 번째 동료는 일반적으로 북쪽에 묶인 코끼리 (꼬리)의 남쪽 끝에 개최 해부학의 그 부분을 잡고, 코끼리는 밧줄처럼 주장했다. 네 명 모두 옳았지만, 그들은 함께 모일 수 없었다. "수은 인치"라는 용어는 진공을 측정하기 위해 척도를 사용하는 사람들을 위한 것이었습니다. 이 용어는 일반적으로 0"에서 30까지의 전체 범위에 걸쳐 진공 청소기에 적용됩니다. "수은의 밀리미터" 또는 "Torr"는 단순히 척도 위에 캘리퍼 한 쌍의 정제와 유사한 이 측정의 정제입니다.

"마이크론"은 Torr보다 더 미세한 측정을 지정하고 전자 현미경 (이론적으로, 물론)을 사용합니다. 1 토르는 인치의 1/25와 같으며 미크론은 토르의 1/1,000번째와 같습니다. 행성, 엠파이어 스테이트 빌딩, 개미, 또는 어쩌면 그의 작은 발가락 (물론 개미발가락이 필요하지 않습니다... 그래서 당신은 나와 함께 일해야합니다). 진공청소기를 1미크로n(0.00001 미크로론) 또는 10분의 1로 측정하기 때문에-8 토르, 당신은 우리가 빠르게 "아무것도"접근것을 볼 수 있습니다 - 그러나 우리는 아직 거기에 있지 않습니다.

그냥 당신의 기억을 새로 고침,10-8 토르는 말하는 편리한 방법입니다 0.0000000001 토르. 전환을 기억하는 쉬운 방법은 소수점을 이동해야 하는 장소 수를 계산하는 것입니다. 예를 들어 0.001은 1*10-3입니다. 이러한 모든 관계가 여전히 혼란스럽다면 웹 사이트의 진공 측정 변환 도구에서 gander를 사용하십시오. 이제 공식적으로 미크로네에 도입되었으므로 자신을 선택 된 소수의 일부로 간주 할 수 있으며 펑크 압력의 최고 Potentate라고 불수 있습니다.

여기에서 주요 문제는 Torr 및 micron 측면에서 진공을 측정하는 방법에 관심이 있습니다. 12.7 토르 진공이 12,700 미크론과 동일하다는 것을 잊지 마십시오. 위에서 언급했듯이, 우리의 문학 노력은 0.000001μ 또는 0.00000001 Torr 또는 10-8mm Hg (Hg는 화학적으로 원소 수은을 표현하는 누군가의 아이디어입니다)까지 진공을 측정하는 방법과 수단을 공개합니다. 그들은 잉크를 절약 할 것이라고 생각했습니다. 그리고 "μ"그런데, 미크론에 대한 잉크 보호기입니다.)

지금까지 통치자와 진공을 측정한 사람들에게이 수치는 역으로 국가 부채와 같은 것처럼 보일 것이고, 따라서 별로 의미가 없지만 적어도 우리는 우리의 용어에 동의했습니다. 이제 우리는 클래스의 머리에 있는 여러분과 함께 높은 진공의 측정에 대해 자유롭게 논의할 수 있습니다.

다이어프램 게이지

이 게이지는 가해진 압력으로 인한 유연한 다이어프램의 움직임을 측정합니다. 이 편향을 측정하기 위해 다양한 기술을 사용합니다. 한 가지 기술은 고정 전극과 움직이는 다이어프램 (커패시턴스 다이어프램 게이지라고 함) 사이의 정전 용량 변화를 측정합니다. 두 번째 기술은 다이어프램에 직접 부착된 스트레인 게이지의 신호를 사용합니다. 다이어프램 게이지는 일반적으로 760 Torr와 0.001 Torr 사이의 압력 (또는 1 Atm에서 Atm의 약 1/1,000,000까지)을 측정하는 데 사용됩니다. 그러나 여러 트랜스듀서를 사용하면 10-5Torr 이하의 압력을 판독할 수 있도록 이 범위를 확장할 수 있습니다.

이 게이지는 가스 유형에 민감하지 않습니다. 이러한 센서는 온도 보정되지만 온도의 급격한 변화에 대응합니다. 온도 변화로 인해 변동이 발생할 수 있습니다. 사용자는 이러한 유형의 센서로 정확도를 유지하기 위해 0점을 가끔 조정하는 것이 정상이며 설치에 이 조정을 위한 프로비저닝을 제공해야 합니다.

열 전도도 게이지

진공 게이지의 일반적인 분류에는 시장에 게이지의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 하나는 피라니 게이지로 알려져 있으며 다른 하나는 열전대 게이지로 알려져 있습니다. 두 유형 모두 열 전도도 원칙에 따라 작동하며, 이제 설명해야 할 것입니다. 이 게이지는 잔류 가스의 열 전도도를 측정합니다. 진공 시스템에서 가스가 필라멘트(또는 "핫 와이어")로부터 열을 수행하는 능력은 가스의 열 전도도의 기능이다. 이러한 게이지는 이를 측정하므로 "핫 와이어 게이지"라고도 합니다.

열 전도도 방법에 의한 진공을 측정하기 위해 진공 시스템에 연결된 게이지 내에 장착된 필라멘트에 일정한 전압과 전류를 적용합니다. 필라멘트의 온도는 결국 평형을 가정합니다. 필라멘트에 의해 생성 된 열은 그것을 둘러싼 가스의 분자에 의해 필라멘트의 바로 부근에서 멀리 수행되고있다. 진공 게이지에서 가스를 펌핑하기 시작하면 필라멘트에서 열을 수행하기 위해 존재하는 가스 분자가 적기 때문에 와이어가 뜨거워집니다.

게이지가 더 많이 배출될수록 필라멘트는 동일한 적용 된 전압과 전류로 뜨거워집니다. 결국, 우리는 높은 진공 (0.1 미크로함)에 도달함에 따라, 우리는 필라멘트가 열을 멀리 수행하기 위해 게이지 내에 남아있는 가스의 분자가 상대적으로 적기 때문에 최대 온도에 도달했다고 가정 할 수 있습니다. 사실, 여전히 수십억 명이 존재하지만, 그들은 미국 달러와 같아서 너무 작기 때문에 별로 의미하지는 않습니다.

피라니 게이지와 열전대 게이지의 차이점은 필라멘트의 변화하는 온도를 측정하는 데 사용되는 방법입니다. 피라니 게이지는 일반적으로 단일 필라멘트를 사용합니다. 필라멘트의 온도가 증가함에 따라 저항도 증가하고 와이어의 온도는 실제로 저항의 관점에서 측정됩니다. 그런 다음 게이지는 건조한 공기 (또는 게이지를 교정하려는 다른 건조 가스)를 사용하여 정확한 정전 용량 다이어프램 게이지로 교정 할 수 있습니다. 당연히 게이지는 스케일의 다양한 포인트가 설정된 후 미크론으로 직접 교정 될 수 있습니다 - 주어진 온도 (또는 저항)는 커패시턴스 다이어프램 게이지로 표시된 것처럼 주어진 진공과 같습니다.

열전대 게이지를 사용하면 저항 대신 필라멘트의 온도가 측정된다는 점을 제외하고는 동일한 원리가 수반됩니다. 이것은 필라멘트 와이어에 용접 된 열전대를 통해 달성됩니다. 열전대는 자연적으로 필라멘트와 동일한 온도를 가정하고 확실한 잠재력이 개발됩니다. 밀리볼트 단위의 이 전위는 미크론으로 직접 교정할 수 있습니다. (열전대 또는 잠재력이 무엇을 의미하는지 알고 있다면 다음 섹션을 읽는 것을 귀찮게하지 마십시오.)

열전대 게이지

열전대와 잠재력과 같은 용어는 주니어가 그냥 가는 것을 지켜보는 "알고 있는" 사람들에 의해 너무 난잡하게 주변에 번져 있습니다. 열전대는 서로 다른 재료로 만든 전선의 단지 몇 가지에 불과합니다. 어떤 조합이 다른 금속보다 더 잘 작동하지만, 어떤 두 가지 금속은 할 것입니다. "검은 마법"이 두 전선이 함께 결합될 때 시작됩니다. 서로 다르기 때문에 지금처럼 전압 또는 잠재력을 생성하기 시작합니다. 그러나 열전대의 독특한 점은 열(또는 다른 온도 변화)을 받게 될 때 이 두 가지 금속에 의해 생성된 밀리전압이 비례적으로 변한다는 것입니다.

열전대는 뜨거워지면 더 많은 밀리볼트를 생성하며 이러한 변화하는 잠재력을 쉽게 측정할 수 있습니다. 열전대에서 생성된 밀리볼트의 관점에서 핫 와이어의 변화하는 온도를 보정하고 열전대 형 진공 게이지가 있으면 됩니다. 이제 커패시턴스 다이어프램 게이지가 다시 재생되고, 당신은 진공의 수준과 같은 잠재력을 알아야합니다.

열전대형 게이지의 경우, 필라멘트 전류와 전압을 신중하게 유지하여 안정적인 교정을 보장해야 합니다. 또한 필라멘트가 진공 시스템 내에 존재하는 오염 증기의 응축으로 인해 둔해지거나 변색되지 않아야합니다. 전선이 약간 둔해지 자마자 방사선 손실이 보입니다. 방사선 손실은 게이지의 교정에 영향을 미칩니다.

이 어려움을 극복하기 위해, 음식과 옷에 내 가족을 유지하는 회사 (당신은 뒷면 표지에 자신의 이름을 찾을 수 있습니다) 필라멘트를 보호하는 독특한 방법을 고안했다. 우리의 설립자는 필라멘트가 게이지의 교정 전에 미리 코팅된 경우, 그 교정은 진공 시스템의 증기로 인한 추가 오염에 의해 영향을받지 않을 것이라고 이론화했습니다. 이 방법은 Televac® 열전대 게이지에 도입되었습니다. (또 다른 판매 피치, 유혹은 너무 컸다!)

게이지는 두 가지 방법 중 하나로 구성될 수 있으며, 사용되는 첫 번째 방법은 0.1 미크로진공으로 대피하고 밀폐된 기준 게이지(또는 표준)입니다. 측정 게이지(진공 시스템에 연결된 게이지)의 와이어에 적용되는 동일한 전류 및 전압도 밀봉된 참조 튜브 내의 와이어에 적용됩니다.

그런 다음 두 히터 와이어의 온도를 비교하고 그 차이를 진공을 결정하기위한 기초로 사용합니다. 측정 튜브의 진공이 기준 튜브의 진공에 접근함에 따라 열선의 온도는 평등에 접근합니다. 기준 튜브를 사용하면 두 셀이 항상 동일한 온도에 있기 때문에 주변 온도 변화에 대한 보상이 가능합니다. 따라서, 이퀄라이징 효과는 주변 온도에서 비정상적인 변화가 일어나는 경우에 도입된다.

열전도도 원리를 사용하는 두 번째 방법은 기준관의 사용을 무시하고 측정 관내 필라멘트의 온도를 측정하기만 한다. 주변 온도 보정은 계량 회로에서 음극계계수 저항기(NTC, 또한 테르미저라고도 함)를 사용하여 달성된다.

특수 회로가 더 높은 압력에서 신호를 증가시키기 위해 사용되지 않는 한, 핫 와이어 게이지는 약 20,000 미크론의 상한 (10-3 ~ 20 Tor의 범위)의 상한으로 제한된다. 500-미크론 점 위의 정확도는 500~20,000미크론 사이의 잔류 가스의 열 전도도의 변화가 매우 작기 때문에 다소 제한적이다. 개발이 이 범위를 상당히 확장했지만 열 전도도의 미세한 차이를 정확하게 결정할 수 있을 만큼 요소를 민감하게 만드는 것은 여전히 매우 어렵습니다. 제한은 또한 규모의 하단에 사실 보유 – 아래 1 미크로네, 열 전도도의 변화는 매우 분이다.

핫 와이어 유형 게이지의 사용자를 혼동하는 또 다른 문제는 게이지가 원래 보정된 가스 이외의 가스가 계측기의 정확도에 영향을 줄 수 있다는 사실입니다. 예를 들어, 건조한 공기는 열 전도도율이 1이지만, 반면에 수소는 공기보다 훨씬 큰 열 전도도를 갖는다. 따라서 게이지가 수소 의 대기를 받는다면, 동일한 압력으로 공기에 의해 수행 될 것처럼 필라멘트에서 약 5 배 의 열이 수행 될 것입니다. 따라서 필라멘트는 동일한 압력으로 시원할 것이므로 진공이 나 더 높은 진공 (또는 더 높은 압력)의 잘못된 표시를 줄 것입니다.

물론 수소는 극단적인 예이다. 대부분의 진공 시스템에는 이러한 고전도도 가스가 과량 포함되어 있지 않습니다. 그러나 CO2, 수증기, 질소, 알코올, 수은 및 오일 증기와 같은 다른 가스는 게이지 교정에 약간의 영향을 미치며 매우 자주 존재합니다.

이러한 가스의 다양한 조합의 열전도율은 공기와 동일하지는 않지만 산업 진공 엔지니어가 판독 값을 복제하고 열선 게이지를 사용하여 상대적으로 적은 문제로이 사이클링 프로세스를 수립 할 수있을 정도로 충분히 가깝습니다. 많은 진공 공정이 주로 주어진 챔버에서 공기 또는 질소를 펌핑하는 것과 관련이 있다고 말하는 것이 안전합니다. 따라서 게이지의 교정은 매우 정확한 것으로 간주 될 수 있습니다.

대류 게이지

대류 게이지 감지 요소는 일정한 온도를 유지하는 전류의 통과에 의해 가열 된 와이어 쌍으로 구성됩니다. 열전대는 직접 온도를 측정하는 수단을 제공함으로써 전선의 중앙에 용접됩니다.

일정한 온도를 유지하기 위해 가열 된 와이어를 냉각하기 위해 더 많은 공기가 가능하기 때문에 센서의 압력이 증가함에 따라 전류가 증가합니다.

센서의 응답은 가스 유형에 따라 다릅니다. 이 센서는 실내 온도 변화에 대해 보정되며 수직 위치에서의 작동을 위해 보정됩니다. 이 센서의 범위는 10-3 에서 103 Torr까지입니다. 제로 및 대기(대기압) 교정 지점은 필요에 따라 가끔 조정을 위해 제공됩니다.

이온화 게이지

지금까지 논의된 게이지는 오늘날 진공 공정에서 발생하는 많은 유용한 범위를 다루지만,10-10 또는 0.0000001 미크론까지 정확한 측정이 필요한 "높은" 진공 부서를 고려하지 않았습니다. (통치자로 측정하려는 경우는 토르의 1억 분의 1입니다). 이를 위해 이온화 게이지는 일반적으로 사용되며, 제대로 구성된 게이지로 과학자는1*10-11 Torr의 낮은 진공을 측정할 수 있습니다. (이 범위에서 진공 청소기를 측정한 경우 과학자입니다).

뜨거운 음극 이온화 게이지가 지속적으로 적용될 수 있는 가장 높은 압력은 1 미크로인의 순서에 있으며, 이는 이 주제 위의 압력이 빈번한 소진을 일으키고 나쁜 언어를 장려하는 산화 효과에 필라멘트가 있기 때문이다. 따라서 뜨거운 음극 이온화는 1 미크로톤 보다 훨씬 낮은 초고 진공을 필요로하는 공정에 주로 적응됩니다.

뜨거운 음극 이온화 게이지

우리는 당신의 진공 시스템에 부착 된 게이지 내에서 조 일렉트론 이온화 게이지의 뒤에 있는 주체는 캔디시로 가열되고 조와 같은 음전하 전자를 방출합니다. 어떻게, 왜 신경 쓰지 마세요 - 그냥 발생합니다. 이 전자가 필라멘트에서 방출된 후에, 그(것)들은 아무도 모르는 곳에 묶여 있는 직선으로 여행하고 접촉하고 시스템에 남아 있는 무슨 공기의 분자와 충돌합니다.

Bayard와 Alpert는 그리드 (일종의 원형 계단처럼 보임)라고 불리는 와이어의 나선형이 필라멘트 옆에 건설되고 전기로 양전으로 충전되면 필라멘트에서 이동하는 음의 전자가 "팔에 쏘아"우주를 여행하는 데 속도가 빨라진다는 것을 알게되었습니다. 이 속도 향상 과정 (가속)은 음의 전자가 양극 격자에 대해 갖는 엄청난 매력에 의해 발생합니다. 그리드는 자석으로 다소 작용합니다. 그러나 필라멘트에서 나오는 이러한 전자가 너무 많아서 대다수가 그리드에 접근 할 때 브레이크를 밟지 못합니다. 대신, 그들은 그리드 내부에 배치 된 금속 와이어를 향해 그것을 지나칩니다. 이 금속 와이어는 "수집가"라고하며 음으로 충전됩니다.

음, 조 일렉트는 이제 거드를 통해 윙윙 거리고, 바지를 입고, 수집가를 향해 고속으로 여행하고 있습니다. 공기의 분자 '지금 중립되었습니다, 그리고 양성 양성자는 분자를 구성하기 위해 결합 하는 부정적인 전자의 균형. 필라멘트의 전자가 수집가로 향하면서 공기 분자가 그의 방식으로 그리고 - Wham! 그들은 충돌!

그런 일이 발생하면, 음전하 조 전자는 공기분자로부터 음전자를 노크하고, 분자는 이제 양전하된다(마이너스 1개의 음의 전자이기 때문에). 이 프로세스를 이온화라고 합니다. 조 일렉트론은 자신의 여행을 계속 (히트 앤 런 드라이버 더 적은); 그는 부정적인 충전 수집가에 접근으로, 그는 또한 부정적인 때문에 격퇴된다.

조는 돌아서서 양전하 그리드로 돌아갔고, 결국 다시 나선형 격자를 통해 던져지는 바람을 맞힌다. 공기의 양전하 분자, 마이너스 1 개의 음의 전자, 음전하 수집기에 대 한 머리 및 열린 팔로 수신 됩니다. 수집가는 가난한 분자에 대해 유감스럽게 생각하여 하나의 전자를 뺀 것이므로, 차례로 자신의 음전자 중 하나를 포기하고 분자를 원래 의 중립 상태로 복원합니다. 우리가 측정하는 수집가에서 전자의 이 흐름입니다 (마이크로 앰퍼의 관점에서) 우리에게 진공의 정도를 제공하기 위해. 진공 게이지에서 공기 분자의 수는 일어나는 이온화에 직접 비례하므로 수집가가 포기한 전자의 흐름에 직접적으로 비례합니다.

에르고, 진공이 좋을수록 존재하는 공기 분자가 적고 충돌이 적으며 수집기에서 흐르는 전자가 줄어 듭니다. 사실, 매우 낮은 압력에서 10-11 Torr 순서로 콜렉터 전류를 증폭하고 측정하기 위해 특수 장비가 필요합니다. 이 상태는 일요일 운전자에게 부풀어 오른 날이되며 남편처럼 히트 앤 런 드라이버가되기를 열망하는 Joe의 아내 인 Jane Electron조차도 타격 할 공기 분자를 많이 찾을 수 없습니다. 돌을 우주로 곧장 던질 수 있고 직선으로 계속 여행한다면, 목표로 삼을 별이 수십억 개가 있더라도 별을 칠 가능성은 매우 희박 할 것입니다. 마찬가지로, 공기 분자는 너무 작아서 높은 진공에 수백만 개가 존재하지만 그 사이의 공간은 너무 커서 충돌이 거의 없으며 멀리 떨어져 있습니다. 따라서 고진공 설정에서 우리는 우주의 초소형 버전을 가지고 있습니다.

이온화 게이지를 보정할 때 발생하는 문제 중 하나는 필라멘트 전류를 제어하여 전자의 일정한 흐름이 방출되어야 한다는 것입니다. 양극 그리드는 전자의 속도가 손상되지 않도록 충분히 충전되어야 합니다. 이 전하가 약해지면 필라멘트의 음압전자는 공기 분자를 이온화하기에 충분한 속도(force)를 얻지 못할 것입니다.

이러한 유형의 게이지의 또 다른 단점은 압력이 약 10미크론으로 상승하거나 게이지가 1 또는 2 미크론 이상으로 연속적인 사용을 받는 경우 필라멘트가 손상된다는 것입니다. 사고, 또는 다른 원인으로 인해 필라멘트는 즉시 타버릴 것입니다. 당신은 ol' 톰 Edison 대기압에 빛나는 필라멘트를 유지하려고 했던 힘든 시간을 기억합니다. 어쨌든 필라멘트는 버티지 않았다. 그는 전구를 대피 할 때 – 프레스토! 전구가 태어났습니다.

특히 산업 유저들에게 호소하는 Televac® 이온화 게이지의 흥미로운 특징은 Televac® 게이지의 필라멘트가 사고 나 압력의 급격한 증가를 초래하는 다른 원인으로 인해 소진 될 수 없다는 것입니다. 진공 시스템의 압력이 1 또는 2 미크론 이상으로 상승하자마자 필라멘트의 전류가 즉시 자동으로 차단됩니다. 이를 통해 필라멘트가 절약되고 비용이 많이 드는 종료 및 빈번한 게이지 교체를 방지할 수 있습니다. 또한 신경과 성질에 마모와 마모를 줄입니다.

콜드 캐터호드 이온화 게이지

뜨거운 필라멘트 (또는 뜨거운 음극) 이온화 게이지는 "높은"진공을 측정하기위한 실험실에서 허용 된 표준이지만 산업 용 단점이 있습니다. 게이지 튜브는 일반적으로 섬세한 유리 구조 중 하나이거나 진공 챔버로 투사되는 보호되지 않은 요소로 구성된 "누드"튜브입니다. 이러한 "감지 헤드"는 모두 시스템의 손상이나 오염의 대상이 되어 쓸모없게 만듭니다.

따라서, 이온화 게이지의 또 다른 유형은 진공로 및 전자 빔 용접기와 같은 산업 환경에 대한 최근 몇 년 동안 호의를 발견했습니다. 이것은 차가운 음극 게이지이며, 그 중 페닝 게이지와 이중 반전 마그네트론 게이지를 포함한 여러 유형이 있습니다. 두 개의 병렬 연결 음극이 사용되고 양극은 그 사이의 중간에 배치됩니다. 음극은 금속판 또는 모양의 금속 보스입니다. 양극은 평평한 금속 와이어의 루프이며, 평면은 음극의 평면과 평행합니다. 애노드와 캐소드 사이에 2kV 내지 4kV의 전위차가 유지된다. 또한, 자기장은 영구자석에 의해 캐소드 사이에 적용되며, 이는 일반적으로 게이지 튜브 몸체 외부에 있다.

음극 중 하나에서 방출된 전자는 (자기장으로 인해) 길가에서 이동하여 결국 양극에 도달하여 높은 양성 전하를 전달합니다. 긴 전자 경로를 따라 이동하는 동안 많은 전자가 잔류 가스 분자와 충돌하여 음극으로 직접 이동하는 양성 이온을 생성합니다. 그에 의해 생성되는 이온화 전류는 압력의 관점에서 마이크로 암미터에 직접 판독된다.

이 계측기의 안정적인 압력 범위는 일반적으로 10-3 ~ 10-8 Torr이지만 새로운 디자인은 위쪽과 아래쪽 범위를 모두 확장했습니다. 상한은 나타나는 광선 방전에 의해 설정되며, 잔류 가스의 조성 또는 게이지 튜브 요소의 청결에 의해 다소 달라질 수 있다. 하한은 실질적으로 측정할 수 있는 가장 작은 이온 전류와 씰에 의해 설정됩니다. 이온화 게이지의 이유형의 장점은 차가운 음극 게이지가 매우 견고하고 청소를 위해 쉽게 분해될 수 있다는 것입니다. 악기는 유리 구슬 연마 블라스팅 요소또는 간단한 연마 패드를 사용하여 청소 할 수 있습니다.

폐막식...

시장에는 많은 좋은 허용 게이지가 있습니다. 나는 그들 모두가 자신의 장점과 단점을 가지고 같아요. 그것은 실험실과 산업에서 사용할 수있는 다목적 진공 게이지를 고안하는 일부 천재 남아; 즉, 인간의 요소가 생각해 올 수있는 모든 뼈 머리 실수에도 불구하고 안정적인 교정을 유지합니다; 그것은 실패없이 압력의 갑작스런 급증을 견딜 수 있습니다; 주니어가 진공 을 방출하는 것을 잊어 버린 후 시스템에 백업 된 진공 펌프 오일로 채워지면 해를 입지 않을 것입니다. 온도 와 대기 조건 또는 길 잃은 때로는 부식성 가스의 존재에 의해 영향을받지 않습니다; 그것은 독서가 잘못되었다고 생각하는 엔지니어가 조깅하고 도청하고 맹세 할 수 있습니다. 10-11 토르와 대기압 사이의 모든 진공 범위에 맞게 조정할 수 있으며 몇 달러만 판매됩니다.

이 것을 읽는 천재가 그러한 악기를 고안 할 수 있다면, 지금 은퇴 서류를 작성하기 시작하십시오! 당신이 볼 수 있듯이, 진공 측정에 관련된 많은 문제가 여전히 있다. 그들 중 수백 도이 책자에서 언급 되지 않습니다.; 그들이 있더라도, 당신은 아마 새로운 것들의 몇 가지를 만났다. 우리가 말할 수있는 것은 높은 진공 처리가 참으로 매혹적이며, 우리는 진공 절차를 사용하는 산업 개발의 새로운 시대의 문턱에 서 있다는 것입니다. 많은 새로운 문제가 발생할 것입니다. 이러한 과제를 열린 마음으로 해결하는 것은 고진공 엔지니어에게 달려 있습니다. 새로운 아이디어가 필요하며 업계는 여러분을 찾고 있습니다.

– 제이 고든 세이터

정중하게 업데이트
존 제이 (잭) 보릭케, 1976년
윌리엄 에이치 (빌) 베일즈, 1993
숀 오어와 조나단 랜스, 2019