Bagaimana cara kerja pengukur vakum tekanan tidak langsung?

Bagikan lewat

Pengukur vakum dengan pembacaan tekanan yang bergantung pada gas

Jenis pengukur vakum ini tidak mengukur tekanan secara langsung sebagai gaya terkait area, tetapi secara tidak langsung melalui variabel fisik lainnya yang proporsional terhadap densitas jumlah partikel dan dengan demikian terhadap tekanan. Pengukur vakum dengan pembacaan tekanan yang bergantung pada gas mencakup: pengukur penurunan, pengukur vakum konduktivitas termal, dan pengukur vakum ionisasi dengan desain yang berbeda.

Instrumen terdiri dari sensor aktual (kepala pengukur, sensor) dan unit kontrol yang diperlukan untuk mengoperasikannya. Skala tekanan atau tampilan digital biasanya didasarkan pada tekanan nitrogen; jika tekanan p_T sebenarnya dari gas (atau uap) harus ditentukan, tekanan p_I yang ditunjukkan harus dikalikan dengan faktor yang karakteristik untuk gas ini. Faktor-faktor ini berbeda, tergantung pada jenis instrumen, dan diberikan dalam bentuk tabel sebagai faktor independen dari tekanan (lihat Tabel 3,2) atau, jika bergantung pada tekanan, harus ditentukan berdasarkan diagram (lihat Gbr. 3,11).

Tabel 3,2 Faktor sambungan

Gambar 3,11 Kurva kalibrasi pengukur THERMOVAC untuk berbagai gas, berdasarkan bacaan setara nitrogen

Secara umum berlaku:
Tekanan sebenarnya p_T = tekanan yang diindikasikan p_I · faktor koreksi
Jika tekanan dibaca pada "skala nitrogen" tetapi tidak dikoreksi, nilai yang dimaksud adalah "setara nitrogen".

Pada semua pengukur vakum listrik (termasuk pengukur vakum yang bergantung pada jenis gas), peningkatan penggunaan komputer telah menyebabkan keinginan untuk menampilkan tekanan secara langsung di layar, misalnya untuk memasukkannya di tempat yang tepat dalam diagram aliran proses. Untuk dapat menggunakan antarmuka komputer yang paling terstandardisasi, pemancar (konverter sinyal dengan output arus terstandardisasi) dibangun sebagai pengganti sensor dan unit tampilan (misalnya pemancar THERMOVAC, pemancar Penning, pemancar IONIVAC, dll.). Pemancar memerlukan tegangan pasokan (misalnya +24 volt) dan memberikan sinyal arus yang bergantung pada tekanan yang linear di seluruh rentang pengukuran dari 4 hingga 20 mA atau 0 - 10 V. Bacaan tekanan tidak diberikan hingga setelah sinyal ini disuplai ke komputer dan diproses oleh perangkat lunak yang sesuai dan kemudian ditampilkan langsung di layar.

Pengukur vakum konduktivitas termal

Fisika klasik mengajarkan dan memberikan konfirmasi eksperimen bahwa konduktivitas termal gas statis tidak tergantung pada tekanan pada tekanan yang lebih tinggi (densitas nomor partikel), p > 1 mbar. Namun, pada tekanan yang lebih rendah, p < 1 mbar, konduktivitas termal tergantung pada tekanan.

Tingkat vakum berkurang pada kisaran vakum sedang mulai sekitar 1 mbar secara proporsional terhadap tekanan dan mencapai nilai nol dalam kisaran vakum tinggi. Ketergantungan tekanan ini digunakan dalam pengukur vakum konduktivitas termal dan memungkinkan pengukuran tekanan yang akurat (tergantung pada jenis gas) dalam kisaran vakum sedang.

Instrumen pengukuran yang paling banyak digunakan semacam ini adalah pengukur vakum Pirani. Filamen pembawa arus dengan radius r₁ dipanaskan hingga sekitar 212 hingga 302°F (100 hingga 150°C) (Gbr. 3,10) mengeluarkan panas yang dihasilkan di dalamnya ke gas di sekitarnya melalui radiasi dan konduktivitas termal (serta, tentu saja, ke penyangga di ujung filamen). Pada kisaran vakum kasar, konduktivitas termal melalui konveksi gas hampir independen dari tekanan (lihat Gbr. 3,10). Namun, jika pada beberapa mbar, jalur bebas rata-rata gas memiliki urutan magnitudo yang sama dengan diameter filamen, jenis perpindahan panas ini semakin menurun, menjadi bergantung pada densitas dan dengan demikian pada tekanan. Di bawah 10 _-3 mbar, jalur bebas rata-rata gas kira-kira sesuai dengan ukuran radius r₂ tabung pengukur. Filamen penginderaan di kepala pengukur membentuk cabang dari jembatan Wheatstone.

3.10 Ketergantungan jumlah panas yang dibuang oleh filamen yang dipanaskan (radius r1) dalam tabung (radius r2) pada perbedaan suhu konstan pada tekanan gas (diagram skematis).

I Pelepasan panas akibat radiasi dan konduktivitas pada ujung logam
II Pelepasan panas akibat gas, tergantung tekanan
III Pelepasan panas akibat radiasi dan konveksi

Pada pengukur konduktivitas termal THERMOVAC dengan resistansi konstan yang menjadi tipe dominan saat ini, filamen penginderaan juga merupakan cabang dari jembatan Wheatstone. Tegangan pemanasan yang diterapkan ke jembatan ini diatur sehingga resistansi dan oleh karena itu suhu filamen tetap konstan, terlepas dari kehilangan panas. Ini berarti jembatan selalu seimbang. Mode regulasi ini melibatkan konstanta waktu beberapa milidetik sehingga instrumen tersebut, tidak seperti instrumen dengan resistansi variabel, merespons dengan sangat cepat terhadap perubahan tekanan. Tegangan yang diterapkan ke jembatan adalah ukuran tekanan. Tegangan pengukuran dikoreksi secara elektronik sehingga diperoleh skala logaritmik sekitar di seluruh rentang pengukuran. Pengukur vakum konduktivitas termal dengan resistansi konstan memiliki kisaran pengukuran dari 10_^-4 hingga 1013 mbar. Karena waktu respons yang sangat singkat, sensor ini sangat cocok untuk aplikasi kontrol dan pemantauan tekanan. Dalam kisaran yang paling sensitif, yaitu antara 10 ^-3 dan 10 mbar, ini sesuai dengan sekitar 15% dari pembacaan tekanan. Ketidakpastian pengukuran secara signifikan lebih besar di luar kisaran ini.

Seperti semua pengukur vakum tergantung pada jenis gas, skala instrumen indikator dan tampilan digital pada pengukur vakum konduktivitas termal juga berlaku untuk nitrogen dan udara. Dalam batas kesalahan, tekanan gas dengan massa molekul serupa, yakni O₂, CO, dan lainnya, dapat dibaca secara langsung. Kurva kalibrasi untuk serangkaian gas ditampilkan pada Gambar 3.11.

Contoh ekstrem perbedaan antara tekanan pT yang sebenarnya dan tekanan pI yang ditunjukkan dalam pengukuran tekanan adalah masuknya udara ke sistem vakum dengan argon dari silinder tekanan untuk menghindari kelembapan (waktu pemompaan). Menurut Gambar 3,11, Anda akan mendapatkan pembacaan p_I hanya 40 mbar saat mencapai "Ar tekanan atmosfer" p_T dengan THERMOVAC sebagai instrumen pengukur tekanan. Argon mungkin keluar dari bejana (penutup terbuka, botol bel naik). Untuk aplikasi semacam itu, sakelar tekanan atau pengukur vakum yang terpisah dari jenis gas harus digunakan.

Pengukur vakum ionisasi

Pengukur vakum ionisasi adalah instrumen terpenting untuk mengukur tekanan gas dalam kisaran vakum tinggi dan ultratinggi. Mereka mengukur tekanan dalam hal densitas jumlah partikel yang proporsional terhadap tekanan. Gas yang tekanannya akan diukur memasuki kepala pengukur instrumen dan sebagian diionisasi dengan bantuan medan listrik. Ionisasi terjadi ketika elektron dipercepat dalam medan listrik dan mencapai energi yang cukup untuk membentuk ion positif saat terkena molekul gas. Ion-ion ini mentransmisikan muatannya ke elektroda pengukuran (pengumpul ion) dalam sistem. Arus ion, yang dihasilkan dengan cara ini (atau, lebih tepatnya, arus elektron dalam saluran umpan elektroda pengukur yang diperlukan untuk menetralkan ion-ion ini) adalah ukuran tekanan karena hasil ion proporsional terhadap kepadatan nomor partikel dan dengan demikian terhadap tekanan.

Pembentukan ion adalah konsekuensi dari pelepasan pada kekuatan medan listrik yang tinggi (kategori dingin adalah istilah payung untuk pelepasan magnetron terbalik/penning, lihat pengukuran tekanan langsung) atau dampak elektron yang dipancarkan dari katode panas (istilah payung untuk Bayard-Alpert/Extractor/triode) ( lihat pengukuran tekanan langsung)

Dalam kondisi konstan lainnya, hasil ion dan arus ion bergantung pada jenis gas karena beberapa gas lebih mudah diionisasi daripada yang lain. Seperti semua pengukur vakum dengan pembacaan tekanan yang tergantung pada jenis gas, pengukur vakum ionisasi dikalibrasi dengan nitrogen sebagai gas referensi (tekanan setara nitrogen, lihat pengukuran tekanan langsung). Untuk memperoleh tekanan sebenarnya untuk gas selain nitrogen, bacaan tekanan harus dikalikan dengan faktor koreksi yang diberikan dalam Tabel 3,2 untuk gas terkait. Faktor yang disebutkan dalam Tabel 3,2 diasumsikan tidak tergantung pada tekanan, meskipun agak bergantung pada geometri sistem elektrode. Oleh karena itu, nilai ini harus dianggap sebagai nilai rata-rata untuk berbagai jenis pengukur vakum ionisasi (lihat Gbr. 3,16).

Pengukur vakum ionisasi katoda dingin

Pengukur vakum ionisasi yang beroperasi dengan pelepasan dingin disebut pengukur vakum katode dingin atau Penning/magnetron terbalik. Proses pelepasan dalam tabung pengukuran, pada prinsipnya, sama seperti dalam sistem elektroda pompa ion sputter. Fitur umum dari semua jenis pengukur vakum ionisasi katoda dingin adalah bahwa mereka hanya berisi dua elektroda yang tidak dipanaskan, sebuah katoda dan anoda, di antaranya apa yang disebut pelepasan dingin dimulai dan dipertahankan melalui tegangan d.c. (sekitar 2 kV) sehingga pelepasan berlanjut pada tekanan yang sangat rendah. Hal ini dicapai dengan menggunakan medan magnet untuk membuat jalur elektron cukup panjang sehingga laju tabrakan elektron dengan molekul gas cukup besar untuk membentuk jumlah pembawa muatan yang diperlukan untuk mempertahankan pelepasan. Medan magnet (lihat Gbr. 3,12) diatur sedemikian rupa sehingga garis medan magnet melintasi garis medan listrik. Dengan cara ini, elektron dibatasi ke jalur spiral. Pembawa muatan positif dan negatif yang dihasilkan oleh tabrakan bergerak ke elektroda yang sesuai dan membentuk arus pelepasan yang tergantung pada tekanan, yang ditampilkan pada meteran. Bacaan dalam mbar tergantung pada jenis gas. Batas atas rentang pengukuran ditentukan oleh fakta bahwa di atas tingkat beberapa 10-2 mbar, pelepasan katoda dingin berubah menjadi pelepasan cahaya intens di mana arus (pada tegangan konstan) hanya bergantung sedikit pada tekanan dan oleh karena itu tidak cocok untuk tujuan pengukuran. Pada semua pengukur katoda dingin terdapat penyerapan gas yang jauh lebih tinggi daripada pada pengukur vakum ionisasi yang beroperasi dengan katoda panas. Tabung pengukuran katoda dingin memompa gas seperti pompa ion sputter (S ≈ 10 ^-2 l/dtk). Sekali lagi, ion yang dihasilkan dalam pelepasan dipercepat ke arah katoda di mana mereka sebagian ditahan dan sebagian menyebabkan sputtering bahan katoda. Bahan katoda sputtering membentuk film permukaan yang bergetar pada dinding tabung pengukur. Terlepas dari kelemahan ini, yang mengakibatkan tingkat ketidakakuratan pembacaan tekanan yang relatif tinggi (hingga sekitar 50%), pengukur ionisasi katoda dingin memiliki tiga keunggulan yang sangat luar biasa. Pertama, instrumen ini paling murah dari semua instrumen pengukuran vakum tinggi. Kedua, sistem pengukuran tidak sensitif terhadap masuknya udara secara tiba-tiba dan getaran; dan ketiga, instrumen ini mudah dioperasikan.

Gambar 3,12 Bagian penampang pengukur PENNINGVAC PR25.

Flensa kecil DN 25 KF; DN 40 KF
Housing
Anoda cincin dengan pin pengapian
Cincin keramik
Penerusan arus
Bushing sambungan
Pin anoda
Pelat katoda

Pengukur vakum ionisasi katoda panas

Secara umum, pengukur tersebut merujuk pada sistem pengukuran yang terdiri dari tiga elektroda (katode, anode, dan kolektor ion) di mana katode adalah katode panas. Katode dulu terbuat dari tungsten, tetapi kini biasanya terbuat dari iridium berlapis oksida (Th₂ O₃, Y2O₃) untuk mengurangi output elektron dan membuatnya lebih tahan terhadap oksigen. Pengukur vakum ionisasi jenis ini bekerja dengan tegangan rendah dan tanpa medan magnet eksternal. Katoda panas adalah sumber elektron dengan hasil yang sangat tinggi. Elektron dipercepat dalam medan listrik dan menerima energi yang cukup dari medan untuk mengionisasi gas tempat sistem elektrode berada. Ion gas positif yang terbentuk diangkut ke kolektor ion, yang bersifat negatif terhadap katoda, dan melepaskan muatannya di sana. Arus ion yang dihasilkan adalah ukuran kepadatan gas dan dengan demikian tekanan gas. Jika i- adalah arus elektron yang dipancarkan oleh katoda panas, arus proporsional tekanan i+ yang dihasilkan dalam sistem pengukuran ditentukan oleh:

(3,3)

(3.3a)

Variabel C adalah konstanta pengukur vakum dari sistem pengukuran. Untuk nitrogen, variabel ini umumnya sekitar 10 mbar ^-1. Dengan arus elektron konstan, sensitivitas S head pengukur ditentukan sebagai kuoten arus ion dan tekanan. Untuk arus elektron 1 mA dan C = 10 mbar-1, maka sensitivitas S kepala pengukur adalah:

Pengukur vakum ionisasi katoda panas juga menunjukkan penyerapan gas (tindakan pemompaan), namun, yang jauh lebih kecil daripada dengan sistem katoda dingin, yaitu sekitar 10 ^-3 l/dtk. Pada dasarnya, penyerapan gas ini terjadi di dinding kaca kepala pengukur dan, pada tingkat yang lebih kecil, di kolektor ion. Di sini digunakan pengukur telanjang yang mudah dioperasikan karena magnet eksternal tidak diperlukan. Batas atas rentang pengukuran pengukur ionisasi katoda panas adalah sekitar 10-2 mbar (kecuali untuk desain khusus). Ini pada dasarnya ditentukan oleh proses penyebaran ion pada molekul gas karena jalur bebas yang lebih pendek pada tekanan yang lebih tinggi (ion tidak lagi mencapai kolektor ion = hasil ion yang lebih rendah). Selain itu, pemanasan atau pelepasan busur yang tidak terkendali dapat terbentuk pada tekanan yang lebih tinggi dan pelepasan listrik statis dapat terjadi pada tabung kaca. Dalam kasus ini, tekanan p_I yang ditunjukkan dapat menyimpang secara substansial dari tekanan p_T yang sebenarnya.

Pada tekanan rendah, rentang pengukuran dibatasi oleh dua efek: efek sinar X dan efek desorpsi ion. Efek ini mengakibatkan hilangnya proporsionalitas ketat antara tekanan dan arus ion dan menghasilkan ambang batas tekanan rendah yang tampaknya tidak dapat dilewati (lihat Gbr. 3,14).

Gambar 3,14 Batas tekanan rendah yang terlihat karena efek sinar-X pada pengukur vakum ionisasi normal.

I - Bacaan tekanan tanpa efek sinar-X
II - Batas tekanan rendah yang terlihat karena efek sinar-X
III - Jumlah I dan II

Efek sinar X (lihat Gbr. 3,15)

Gambar 3,15 Penjelasan tentang efek sinar X pada pengukur ionisasi konvensional. Elektron yang dipancarkan oleh katoda C bertabrakan dengan anoda A dan memicu radiasi sinar-X lembut (foton) di sana. Radiasi ini membentur, sebagian, kolektor ion dan menghasilkan fotoelektron e-s di sana.

C - Katode
A - Anoda
I - Kolektor ion

Elektron yang dipancarkan dari katoda membentur anoda, melepaskan foton (sinar-X lembut). Foton-foton ini, pada gilirannya, memicu fotoelektron dari permukaan yang terkena. Fotoelektron yang dilepaskan dari kolektor ion mengalir ke anoda, yaitu, kolektor ion memancarkan arus elektron, yang ditunjukkan dengan cara yang sama seperti arus ion positif yang mengalir ke kolektor ion. Arus foto ini mensimulasikan tekanan. Efek ini disebut efek sinar X positif, dan tergantung pada tegangan anoda serta ukuran permukaan kolektor ion.

Namun, dalam keadaan tertentu, efek sinar-X juga negatif. Foton yang menabrak dinding di sekitar kepala pengukur melepaskan fotoelektron di sana, yang kembali mengalir ke arah anoda, dan karena anoda adalah struktur kisi, foton tersebut juga mengalir ke dalam ruang di dalam anoda. Jika dinding di sekitarnya memiliki potensi yang sama dengan kolektor ion, misalnya potensi arde, sebagian elektron yang dilepaskan di dinding dapat mencapai kolektor ion. Hal ini menghasilkan aliran arus elektron ke kolektor ion, yaitu aliran arus negatif yang dapat mengkompensasi arus ion positif. Efek sinar-X negatif ini tergantung pada potensi dinding luar kepala pengukur.

Efek desorpsi ion

Gas yang diserap dapat diserap dari permukaan dengan benturan elektron. Untuk pengukur ionisasi, ini berarti bahwa jika ada lapisan gas yang diserap pada anoda, gas-gas ini sebagian diserap sebagai ion oleh elektron yang menabrak. Ion mencapai kolektor ion dan mengarah ke indikasi tekanan yang pada awalnya tidak tergantung pada tekanan, tetapi meningkat saat arus elektron meningkat. Jika arus elektron sekecil ini digunakan sehingga jumlah elektron yang terjadi di permukaan kecil dibandingkan dengan jumlah partikel gas yang diserap, setiap elektron akan dapat mendeserpsi ion positif. Jika arus elektron kemudian meningkat, desorpsi awalnya akan meningkat karena lebih banyak elektron berdampak pada permukaan. Hal ini pada akhirnya menyebabkan pengurangan partikel gas yang diserap di permukaan. Bacaan turun lagi dan umumnya mencapai nilai yang mungkin jauh lebih rendah daripada bacaan tekanan yang diamati dengan arus elektron kecil. Sebagai konsekuensi dari efek ini dalam praktiknya, Anda harus memastikan apakah pembacaan tekanan telah dipengaruhi oleh arus desorpsi. Hal ini dapat dilakukan dengan mudah dengan mengubah arus elektron sementara dengan faktor 10 atau 100. Bacaan untuk arus elektron yang lebih besar adalah nilai tekanan yang lebih akurat.

Selain pengukur ionisasi konvensional, yang struktur elektrodanya mirip dengan triode umum, ada berbagai sistem pengukur vakum ionisasi (sistem Bayard-Alpert, sistem ekstraktor) yang lebih atau kurang menekan kedua efek tersebut, tergantung pada desainnya, dan oleh karena itu digunakan untuk pengukuran dalam kisaran vakum tinggi dan ultratinggi. Saat ini sistem Bayard-Alpert biasanya adalah sistem standar.

Gambar 3,16 Gambar skematis pengaturan elektrode berbagai sistem pengukuran pengukur vakum ionisasi.

a) Sistem pengukur vakum ionisasi Bayard-Alpert
b) Sistem pengukur vakum ionisasi konvensional.
c) sistem pengukur vakum ionisasi untuk tekanan yang lebih tinggi (hingga 1 mbar)
d) sistem pengukur vakum ionisasi extractor

I - kolektor ion
Layar Sc
M - modulator
A - anoda
C - katoda
R - reflektor

a) Pengukur vakum ionisasi Bayard-Alpert (sistem pengukuran standar yang digunakan saat ini)

Untuk memastikan linearitas antara tekanan gas dan arus ion pada kisaran tekanan seluas mungkin, efek sinar-X harus ditekan sejauh mungkin. Dalam pengaturan elektrode yang dikembangkan oleh Bayard dan Alpert, hal ini dicapai berkat fakta bahwa katode panas terletak di luar anoda dan kolektor ion adalah kawat tipis yang membentuk sumbu sistem elektrode (lihat Gbr. 3,16 a). Efek sinar X berkurang dua hingga tiga urutan besarnya karena pengurangan luas permukaan kolektor ion yang besar. Saat tekanan dalam kisaran vakum ultratinggi diukur, permukaan dalam kepala pengukur dan sambungan ke bejana memengaruhi pembacaan tekanan. Berbagai efek adsorpsi, desorpsi, disosiasi, dan fenomena aliran tidak dapat ditangani dalam konteks ini. Dengan menggunakan sistem Bayard-Alpert sebagai sistem pengukur nude yang ditempatkan langsung di dalam bejana, kesalahan pengukuran dapat dihindari secara luas karena efek yang disebutkan di atas.

b) Pengukur vakum ionisasi konvensional

Triode dengan desain konvensional (lihat Gbr. 3,16 b) digunakan sebagai head pengukur, tetapi sedikit dimodifikasi sehingga elektroda luar berfungsi sebagai kolektor ion dan kisi di dalamnya sebagai anoda. Dengan pengaturan ini, elektron dipaksa mengambil jalur yang sangat panjang (berosilasi di sekitar kabel kisi anoda) sehingga probabilitas tabrakan ionisasi dan dengan demikian sensitivitas pengukur relatif tinggi. Karena sistem triode umumnya hanya dapat digunakan dalam vakum tinggi karena efek sinar-X yang kuat, efek penyerapan gas (pemompaan) dan kandungan gas sistem elektrode hanya memiliki efek kecil pada pengukuran tekanan.

c) Pengukur vakum ionisasi tekanan tinggi (hingga 1 mbar)

Sekali lagi, triode digunakan sebagai sistem elektrode (lihat Gbr. 3,16 c), tetapi kali ini dengan desain konvensional yang tidak dimodifikasi. Karena pengukur dirancang untuk memungkinkan pengukuran tekanan hingga 1 mbar, katode harus tahan terhadap tekanan oksigen yang relatif tinggi. Oleh karena itu, sensor ini dirancang sebagai katoda non-burnout, yang terdiri dari pita iridium berlapis yttria. Untuk memperoleh karakteristik linier (arus ion sebagai fungsi linear tekanan) hingga tekanan 1 mbar, resistor ohmik tinggi dipasang di sirkuit anoda.

d) Pengukur vakum ionisasi extractor

Efek gangguan yang memengaruhi pengukuran tekanan juga dapat dihilangkan secara luas dengan sistem optik-ion yang pertama kali disarankan oleh Redhead. Dengan sistem ekstraktor ini (lihat Gbr. 3,16 d) ion dari silinder anoda terfokus pada kolektor ion yang sangat tipis dan pendek. Kolektor ion dipasang di dalam ruang, yang dinding belakangnya dibentuk oleh elektroda berbentuk cangkir yang dipertahankan pada potensi anoda sehingga tidak dapat dijangkau oleh ion yang berasal dari ruang gas. Karena geometri sistem serta potensi elektrode individu, pengaruh gangguan melalui efek sinar X dan desorpsi ion hampir sepenuhnya dikecualikan tanpa perlu modulator. Sistem ekstraktor mengukur tekanan antara 10 ^-4 dan 10 ^-12 mbar. Keuntungan lainnya adalah bahwa sistem pengukuran dirancang sebagai pengukur telanjang dengan diameter hanya 35 mm sehingga dapat dipasang dalam perangkat kecil.

Pengukur rotor berputar (SRG)

Gambar 3,9 Penampang kepala pengukur dari pengukur rotor berputar (SRG).

Bola
Tabung pengukur, tertutup di satu ujung, dilas ke flensa sambungan 7
Magnet permanen
Koil stabilisasi
4 koil penggerak
Level gelembung
Flensa sambungan

Gesekan gas yang bergantung pada tekanan pada tekanan gas rendah dapat digunakan untuk mengukur tekanan dalam kisaran vakum sedang dan tinggi. Dalam instrumen teknis semacam ini, bola baja dengan diameter beberapa milimeter digantung tanpa kontak dalam medan magnet (lihat Gbr. 3,9) digunakan sebagai elemen pengukuran. Bola dimasukkan ke dalam rotasi melalui medan berputar elektromagnetik: setelah mencapai kecepatan awal (sekitar 425 Hz), bola ditinggalkan sendiri. Kecepatan kemudian menurun dengan laju yang bergantung pada tekanan yang ada di bawah pengaruh gesekan gas yang bergantung pada tekanan. Tekanan gas diturunkan dari penurunan relatif kecepatan f (memperlambat) menggunakan persamaan berikut:

(3,2)

p = tekanan gas
r = radius bola ρ = massa jenis material bola
c- = kecepatan rata-rata partikel gas, tergantung pada jenis gas
σ = koefisien gesekan bola, terlepas dari jenis gas, hampir 1.

Selama ketidakpastian pengukuran sebesar 3% cukup, yang biasanya terjadi, dapat diterapkan σ = 1 sehingga sensitivitas pengukur rotor berputar (SRG) dengan bola baja berputar diberikan oleh ukuran fisik bola yang dapat dihitung, yaitu radius produk x massa jenis r · ρ (lihat persamaan 3,2). Setelah bola "dikalibrasi", bola tersebut cocok untuk digunakan sebagai "standar transfer", yaitu sebagai perangkat referensi untuk mengkalibrasi pengukur vakum lain melalui perbandingan, dan ditandai dengan stabilitas jangka panjang yang tinggi.

Sementara dalam kasus teori kinetik gas dengan SRG, penghitungan partikel secara langsung mewakili prinsip pengukuran (mentransfer denyut partikel ke bola yang berputar, sehingga memperlambat).
Dengan metode pengukuran listrik lainnya yang bergantung pada jenis gas, massa jenis nomor partikel diukur secara tidak langsung dengan jumlah panas yang hilang melalui partikel (pengukur vakum konduktivitas termal) atau dengan jumlah ion yang terbentuk (pengukur vakum ionisasi).

Pengukur vakum kombinasi

Dengan semua jenis pengukur di atas, kisaran yang dapat diukur terbatas. Dengan berkembangnya peralatan yang lebih kecil dan lebih kecil, ruang untuk memiliki beberapa port untuk mengakomodasi berbagai jenis pengukuran untuk mencakup rentang lengkap telah menjadi tidak tertahankan. Oleh karena itu, Anda sekarang melihat pengukur dengan kombinasi untuk mencakup seluruh kisaran. Ini biasanya adalah Pirani / katoda dingin, Pirani / Katoda panas untuk menutupi atmosfer hingga vakum Tinggi/Ultra tinggi. Atau Anda juga akan melihat pengukur Pirani/Piezo di mana piezo meningkatkan akurasi di ujung atmosfer pengukuran.

Blog & Wiki Vacuum Fundamentals Vacuum measurement