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全面概述关于电接点压力表的选择和安装基础知识细节介绍

作者:发表时间:2019-06-05


      电接点压力表是测量的理想选择许多工业、医疗、半导体行业的压力和真空,LED和关键薄膜应用,如光学涂层、平板显示器和太阳能电池制造过程。它们通常由耐腐蚀材料制成。材料对工艺类型不敏感被测气体,非常精确和稳定在很长一段时间内。为了得到最大值电接点压力表的性能关键是使用适当的设计技术这些设备的选择和安装。下面全面概述关于电接点压力表的选择和安装基础知识。
背景
      精确和精确的测量最大和最低预期过程压力对成功至关重要过程监控。例如,如果进程设置点位于5.0和6.0 mTorr之间,压力读数必须精度为±0.5 mTorr。这意味着所需测量精度是读数的10%,或者在这种情况下100 mTorr电接点压力表,满量程的0.5%(FS)。如果选定的压力表无法达到这个水平精度,过程无法控制在所需的范围内过程“窗口”。
      电接点压力表信号用作输入闭环压力控制必须具有足够的分辨率区分过程中非常小的压力变化。另外,压力控制器和控制阀在循环必须具有有效使用它所需的分辨率数据来控制压力的微小变化。
早期的电接点压力表存在严重问题他们的读数波动是由变化引起的在环境温度下。这个问题已经最小化了通过改进传感器设计。然而,运动传感器膜片响应压力变化是如此微小(通常小于10-6英寸),甚至很小温度变化会导致足够的热膨胀改变输出信号并产生错误指示压力变化。
      压力和材料兼容性问题非常重要一些电接点压力表应用。例如,用户有时不确定是否需要阀门将其与“高”压力隔离开来(通常这意味着气压)。虽然存在某些阀门协议应用程序(见下文),没有一般需要隔离a电接点压力表来自大气压力。
      电接点压力表的设计就是这样的装置相对耐受湿润的化学损伤表面。然而,有些情况确实存在于材料中在选择a时必须考虑兼容性特别是压力表。基于卤素的工艺和工艺特别是使用诸如臭氧和氟的氧化气体需要仔细调查。
      此外,电接点压力表是电子设备强电磁场会影响它们的性能。所有压力表制造商都提供一定程度的在他们的产品中屏蔽,既防止干扰压力表电子设备和防止压力表电子设备影响外部设备。如果高电磁场存在于压力表附近确保屏蔽足够是很重要的。
      最后,同时安装电容的位置压力表通常不是问题,有一定的可以在安装上施加约束的实例组态。
      本应用笔记详细讨论了这些内容问题和上海cmp冠军体育 四厂仪器的正确建议选择和安装电接点压力表在大多数工艺设备配置中。

准确度和精度
      选择电容时首先要考虑的因素压力表是过程范围。为获得良好的测量精度设备范围应与预期压力相匹配或要测量的真空范围。理想情况下,压力表范围应该包含最高的预期压力,它最大化输出信号(模拟)并增加输出信号信噪比。考虑一个可以运行的真空过程介于5 mTorr(5.0 x 10-3 Torr)和80 mTorr(8.0 x 10-2托)。这个过程的最佳电接点压力表会具有100 mTorr的满量程范围。这个设备会有模拟输出为满量程的5%,预期最小值压力,提供良好的准确性和高信噪比在低压下保持足够的测量范围高系统压力。而电接点压力表用满量程的1 Torr也适用于此应用程序,5 mTorr的模拟输出将减少10倍。信号强度的这种变化将大大降低信噪比比率,降低了阅读精度。
      大多数现代电接点压力表将其输出作为输出模拟信号到主机,过程控制器或数据记录设备。信号有各种格式; 0-10VDC,0-5VDC,0-1VDC和4-20 mA是常见的。输出在大多数格式中与压力成线性关系压力表的输出在软件中易于扩展。
      模拟/数字(A / D)转换压力信号目的地必须有足够的分辨率来区分来自压力表正常背景噪音的信号。例如,压力表的12位A / D转换信号将区分0.02%的最小信号压力表的满量程模拟输出。对于1 Torr FS压力表,这意味着压力或压力的变化小于2 x 10-4 Torr无法检测到。表1显示了最小可检测压力与A / D转换精度各种压力表,假设模拟输出压力表为0-10 VDC。
      匹配压力表的输出非常重要并通过分辨率获得所需的过程测量精度主机,数据记录器或控制器。例如,如果一个过程在FS范围的1.0%和压力表的FS输出为10.000 VDC,主机必须是能够可靠地区分100 mV模拟信号。一个广告因此,数据采集系统需要至少12位分辨率在大多数测量范围内使用压力表。较高的位分辨率可以提高分辨率最低压力下的压力表测量。表格1显示不同A / D的最小可分辨模拟信号决议。 上海cmp冠军体育 四厂压力控制器均提供A / D转换至少16位,并能够解析低至的信号0.4 mV。


      使用数字通信的仪器DeviceNet?,Profibus?,以太网等协议也提供串行通信。这些设备发送表示测量到主机的压力的数字信号在命令。这消除了对A / D转换的需要在控制系统内。数字通信也允许传感器网络和可以收集的数据用于统计过程控制(SPC)。这可以有一个优化工艺产量的重要好处。指某东西的用途数字通信也有利于实施强大的诊断和故障排除功能进入先进的数字电接点压力表。这些功能大大减少了流程开发所需的时间,实施和修复。但是,请注意DeviceNet运行主电源和通信相同的电缆和电气连接器。所有其他协议要求两根电缆连接电接点压力表 - 一根用于电力和通信。这增加了费用某些用户可能不希望复杂化。
闭环压力控制
      需要区分关闭的小压力变化回路压力控制限制a的范围选择电接点压力表至少整整十年。考虑使用压力表控制的情况一个5毫托的过程。一个100 mTorr FS压力表就是可采用的最大压力范围。确实,较低FS范围的设备将是更好的选择,因为它们提供更容易检测的更高输出信号解决了,这将提高压力的准确性控制。表2列出了建议的最小控制一些常见电接点压力表真空的压力范围。


表2  -  FS压力表范围的最低控制压力
      加热与未加热的电接点压力表由环境引起的精度降低的问题温度的变化已经通过加热的出现得到了解决压力表。这些设备的传感器封装在一个保持在恒定温度以上的体积环境温度,通常为35°C至45°C。这个解决方案提高了压力表的准确性和可重复性,降低仪器通过减少或消除过程污染来漂移在压力表内。加热压力表操作温度高达200°C是市售的;他们用于光纤生产,半导体生产,冷冻干燥生物制药和食品,并在先进的材料加工。科学的模型和超高真空(UHV)应用可以烘烤温度高达350°C(662°F)。加热压力表因此是压力最准确和可重复的选择传感,建议用于那些应用要求最高精度和可重复性,在上面操作环境温度和使用的那些过程热气体。不精确的,未加热的电接点压力表继续用于要求较低的应用场合气体温度接近环境温度(72°F或23°C),和/或过程副产品污染的可能性较小。通常情况下,未加热的压力表在真空中运行最佳(低于1000)Torr),但有些装置可靠运行,最高可达500 psia(30巴)。工作温度范围为35°C至200°C。
      选择正确的加热温度压力表需要了解所有操作这个过程的条件。这包括工艺气体压力或真空,气体成分,工艺气体温度,过程的精度要求和循环时间设备。选择加热的一些基本规则压力表包括:
      压力表的工作温度应至少为比工艺气体高5°C。这是特别的在压力高于100 Torr(132 mbar)时很重要。对于例如,大气压退火过程在95°C下运行需要压力表运行温度至少为100°C。
      薄膜沉积工艺,特别是化学蒸汽沉积(CVD),要求的工作温度为至少45°C,某些情况下可能需要200°C或更高化学品。导电和绝缘/磨损的沉积薄膜通常需要高温,而电介质光学薄膜在较低温度下工作。该应联系压力表制造商以获取建议在为这些应用选择压力表时。
      薄膜去除或清洁过程,如干蚀刻,灭菌或等离子清洁需要这样做压力表可加热至至少45°C。组成清洁气体决定了最佳温度;通常氧气或氩气蚀刻使用压力表加热至45°C,同时以卤素或蒸汽为基础过程通常需要操作的压力表100°C或更高。
      自动泄漏测试仪等分析设备和电子显微镜通常不需要加热产品,但加热精度提高压力表可以改善分析仪器性能和准确性。
隔离阀和电接点压力表配置电接点压力表的安装时遵守以下建议非常重要:
      几乎不需要隔离阀电容表和大气,以防止损坏暴露在大气压下。所有上海cmp冠军体育 四厂 电接点压力表的爆破压力至少为其压力的10倍满量程压力范围。
      可能反复承受压力的压力表大于45的PSIA应配置一个压力表和系统之间的隔离阀。高于45 PSIA,压力表的隔膜可以遇到跨度偏移会影响其准确性。
      上海cmp冠军体育 四厂建议使用隔离阀当加热真空压力表用于加工时控制和处理室预计将是暴露在大气压下。这个建议不是因为有可能损坏压力表;相反,它保持了设备的输出精度。进入入口的环境空气或气体可降低入口压力表温度几度(取决于关于气体温度),它的输出略有变化。隔离阀编程为在压力时关闭增加到超过满量程范围压力表有助于保持设备的准确性。
      前面的考虑尤为重要快速循环过程(即短于30分钟)。如注意到,压力表暴露在大气压下由于温度变化而改变其输出。该然而,压力表会在几分钟内恢复在此期间,可能会出现一些小幅度的转变发生;这会影响闭环压力控制。一个隔离阀使这个问题最小化到a压力表可用于循环时间为的过程中低至10秒或更短。
化学相容性
      基本电接点压力表设计非常适合在腐蚀性气体存在下进行压力测量因为只有有限数量的材料暴露在外工艺气体。许多商业产品使用耐腐蚀性用于隔膜和其他的不锈钢或镍合金传感器部件。还提供电接点压力表采用陶瓷和聚合物隔膜;这些用于应用中耐腐蚀性一到两个具体需要气体或液体。
电磁干扰
      大多数电接点压力表都能正常工作在高达1-3高斯的磁场存在下没有附加屏蔽;有屏蔽,在田间作业高达60高斯可能是可能的。衡量很重要局部磁场的强度和检查压力表制造商,如果这个量级的场强预计在应用领域。
      同样,电场强度在附近必须测量压力表以确定它是否存在兼容压力表屏蔽。 CE认证要求压力表能承受10的场强伏/米,输出没有变化,但某些应用可使设备的场强超过100伏特/米 - 有时存在驻波。如果确定或怀疑非常高的电场强度在压力表附近,请联系上海cmp冠军体育 四厂了解具体情况建议。
安装
      电接点压力表对安装相对不敏感位置。 上海cmp冠军体育 四厂建议使用安装电接点压力表使入口管面对垂直向下(即入口管的高度较低)比电子产品)或水平的。这种方向有帮助防止任何重力引起的粒子或粒子的侵入可冷凝气体进入入口管和传感器。在低射程(FS≤1.0Torr)压力表,重力可能会影响偏转非常薄的传感器膜片。方向上的差异在校准期间可以诱导多达5%的变化这些设备的零位。这些的最终校准压力表应在预期的安装中进行取向。
      如前几节所述,未加热电容如果环境温度为,压力表输出可能会发生变化高于约24°C(75°F)。因此,始终安装电接点压力表在预期的位置温度将尽可能接近环境温度。
      加热设备应始终安装在某个位置有足够的气流,因为压力表依赖于此气流保持其内部和外部温度在可接受的范围内这条规则的必然结果是加热压力表只能安装和操作在预计环境温度的地方保持低于压力表内部温度。对于例如,不应使用45°C加热压力表环境温度高于的应用42°C(最好是环境温度应该更低)。操作在较高的环境温度下会导致不稳定压力表输出,因为它的加热器控制器将响应到环境温度而不是传感器温度。这可能导致不受控制的热膨胀和传感器收缩。
结论
      电接点压力表是压力的理想选择/许多工艺应用中的真空测量。为了在准确性方面实现最大性能和精度,必须考虑压力表特性并正确选择。这些包括电子特性这是压力表固有的,如范围,数据分辨率和对EMI的敏感性。这些必须适当匹配与任何系统中的环境和其他组件利用压力表数据。的物理结构压力表必须与工艺条件相匹配确定压力表的加热要求和材料兼容性。最后,最好的安装方向必须考虑某些应用中的压力表。一旦这些选择和安装标准已经正确实现了上海cmp冠军体育 四厂电接点压力表最好的压力测量技术许多行业的流程。