Vakum basıncı nasıl ölçülür?
Günümüzde vakum teknolojisinde ölçülen basınçlar 2000 mbar ila 10-12 mbar aralığındadır, yani 15 büyüklük sırasının üzerindedir. Buradaki muazzam dinamikler, Tablo 3,1'de gösterildiği gibi vakum basıncı ölçümü ve uzunluk ölçümünün bir analog analiziyle gösterilebilir.
Tablo 3,1 Vakum basıncı ölçümü ve uzunluk ölçümünün bir benzerlik analizi
Bu geniş basınç aralığında ölçüm için vakum ölçer olarak adlandırılan ölçüm cihazları kullanılır. Fiziksel nedenlerden dolayı tüm vakum aralığında nicel ölçümler yapabilen bir vakum ölçer oluşturmak mümkün olmadığından, her biri genellikle birkaç büyüklük sırası üzerinde uzanan karakteristik bir ölçüm aralığına sahip bir dizi vakum ölçer mevcuttur (bkz. Şekil 9.16a). Münferit vakum ölçer tiplerine mümkün olan en büyük ölçüm aralıklarını atayabilmek için, ölçüm belirsizliğinin aralık üst ve alt sınırlarında çok hızlı bir şekilde, bazı durumlarda %100'e kadar arttığı kabul edilir. Bu nedenle katalogda belirtilen ölçüm aralığı ve "hassas" ölçüm için ölçüm aralığı arasında ayrım yapılmalıdır. Münferit vakum ölçerlerin ölçüm aralıkları, üst ve alt aralıkta fiziksel etkiler nedeniyle sınırlıdır.
Şekil 9.16a Yaygın vakum göstergelerinin ölçüm aralıkları
Alçak basınç ölçümünün esasları
Vakum ölçerler, atmosferik basıncın hemen üstünden çok altına kadar gaz basıncını ölçen cihazlardır (DIN 28.400, Bölüm 3, 1992 baskısı). Çoğu durumda basınç göstergesi gazın niteliğine bağlıdır. Belirli gazların veya buharların kısmi basınçlarının kesin ölçümü, kütle spektrometresi prensibine göre çalışan kısmi basınç ölçüm cihazları yardımıyla yapılır ( bkz. gaz analizi ve kütle spektrometreleri bölümü).
Basınç göstergesinin gaz türüne bağlılığı
Aşağıdaki vakum göstergeleri arasında ayrım yapılmalıdır:
- Tanım gereği basıncı bir alana etki eden kuvvet olarak ölçen cihazlar, yani doğrudan veya mutlak vakum ölçerler. Gazların kinetik teorisine göre, parçacıkların duvara etkileri yoluyla uyguladığı bu kuvvet, yalnızca birim hacim başına gaz moleküllerinin sayısına (moleküler yoğunluk sayısı n) ve sıcaklıklarına bağlıdır, ancak molar kütlelerine bağlı değildir. Ölçüm cihazının okuması gaz türünden bağımsızdır. Bu tür birimler arasında sıvı dolu vakum göstergeleri ve mekanik vakum göstergeleri bulunur.
- Dolaylı basınç ölçümü yapan cihazlar. Bu durumda basınç, gazın basınca bağlı (veya daha doğrusu yoğunluğa bağlı) bir özelliğinin (termal iletkenlik, iyonlaşma olasılığı, elektriksel iletkenlik) bir fonksiyonu olarak belirlenir. Bu özellikler molar kütleye ve basınca bağlıdır. Ölçüm cihazının basınç okuması gaz türüne bağlıdır.
Bu basınç ölçüm cihazlarının ölçekleri her zaman test gazı olarak hava veya azot bazlıdır. Genellikle hava veya azot bazlı olan diğer gazlar veya buharlar için düzeltme faktörleri belirtilmelidir (bkz. Tablo 3,2). Elektrik enerjisi uygulanarak sayısal yoğunluğu belirleyen dolaylı ölçüm vakum ölçerleriyle hassas basınç ölçümü için (dolaylı basınç ölçümü), gaz bileşiminin bilinmesi önemlidir. Pratikte gaz bileşimi sadece kabaca bir yaklaşım olarak bilinir. Ancak çoğu durumda, basıncı ölçülecek olan gaz karışımında hafif veya ağır moleküllerin baskın olup olmadığını bilmek yeterlidir (örn. hidrojen veya pompa sıvısı buhar molekülleri).
Tablo 3,2 Düzeltme faktörleri
Ön izleme
Esasen pompa sıvısı moleküllerinden oluşan bir gazın basıncı bir iyonlaştırma vakum ölçer ile ölçülürse, Tablo 3,2'de gösterildiği gibi basınç okuması (hava veya N2'ye uygulanır) yaklaşık 10 kat fazla yüksek olur.
Kaba vakum basınç aralığında ölçüm - Atmosferden 1mbar'a kadar
Kaba vakum aralığındaki basınçların ölçümü, doğrudan basınç ölçümüne sahip vakum ölçerler kullanılarak nispeten hassas bir şekilde gerçekleştirilebilir. Diğer yandan <10 -3 olan düşük basınçların ölçümü, neredeyse her zaman ölçüm doğruluğunu en başından itibaren sınırlayan bir dizi temel hataya maruz kalır. Dolaylı ölçüm cihazlarıyla normalde elde edilen doğruluk derecesiyle karşılaştırılamaz
Kaba vakumda bir vakum ölçer tarafından gösterilen bir basınç hakkında anlamlı bir ifade yapabilmek için öncelikle ölçüm sisteminin hangi konumda ve hangi şekilde bağlandığı dikkate alınmalıdır. Laminer akışların hakim olduğu tüm basınç alanlarında (1013 > p > 10 -1 mbar), pompalama nedeniyle oluşan basınç gradyanları dikkate alınmalıdır. Pompanın hemen önünde (hazneden bakıldığında), haznede olduğundan daha düşük bir basınç oluşturulur. Yüksek iletkenliğe sahip bileşenler bile bu tür bir basınç gradyanı oluşturabilir. Son olarak, vakum sistemi ile ölçüm sistemi arasındaki bağlantı hattının iletkenliği çok küçük olmamalıdır, aksi takdirde hat, laminar akışın basınç bölgesinde çok yavaş boşaltılır ve bu nedenle gösterilen basınç çok yüksek olur.
Orta vakum basınç aralığında ölçüm - 1 mbar ila 10 -3 mbar
Orta vakumda ölçüm yapmak için ya düşük tam ölçekli bir kapasitans sensörü (CTR100 0,1Torr gibi) ya da genellikle THERMOVAC serisi göstergeler (TTR91RN gibi) gibi bir termal iletkenlik göstergesi kullanılması gerekir. Tipik olarak bu aralıkta laminer gaz akışından moleküler gaz akışına geçiş yapmaya başlarsınız ve bu nedenle en iyi performansı elde etmek için göstergenin nereye yerleştirileceğini düşünmeye başlamanız gerekir. Bu aralıktaki ölçümler genellikle bir termal iletkenlik ölçer kullanıldığında %+-15'tir, bu nedenle makul düzeylerde doğruluk elde edebilirsiniz, ancak kaba vakumda ayrıntılı olarak açıklanan doğrudan ölçerleri kullanabileceğiniz kadar yüksek değildir.
Yüksek ve ultra yüksek vakum basınç aralığında ölçüm 10 -3 mbar ila <10 -12
Yüksek ve ultra yüksek vakum durumunda durum daha karmaşıktır. Kurulumun özel özelliklerine bağlı olarak, vakum ölçer duvarlarının gazdan arındırılması veya ölçüm sisteminin yetersiz gazdan arındırılması nedeniyle çok yüksek bir basınç veya iyi gazdan arındırılmış ölçüm tüplerinde çok düşük bir basınç kaydedilebilir. Yüksek ve ultra yüksek vakumda, vakum sistemi ile ölçüm tüpleri arasındaki basınç dengelemesi uzun zaman alabilir. Ölçüm işleminin basınç ölçümü üzerindeki etkisine özellikle dikkat edilmelidir. Örneğin, sıcak katotla çalışan iyonlaştırma vakum ölçerlerinde, gaz partikülleri, özellikle de daha yüksek hidrokarbonların partikülleri termal olarak parçalanır. Bu gaz bileşimini değiştirir. Bu tür etkiler, ultra yüksek vakum aralığında basınç ölçümü ile bağlantılı olarak rol oynar. Aynısı iyonlaştırma vakum ölçerlerindeki, özellikle de soğuk katot ölçerlerdeki (10 -2 ila 10 -1 l/s aralığında) gaz temizliği için de geçerlidir. Ölçüm sisteminin kirlenmesi, elektriksel ve manyetik alanların bozulması, yalıtım hataları ve izin verilmeyen yüksek ortam sıcaklıkları basınç ölçümünü bozar.
%50'den az ölçüm belirsizliğiyle orta ve yüksek vakum aralıklarında basıncı ölçmek için deney yapan kişi son derece dikkatli olmalıdır. Birkaç yüzdeye kadar doğruluk gerektiren basınç ölçümleri büyük çaba ve genel olarak özel ölçüm cihazları gerektirir. Bu özellikle ultra yüksek vakum aralığındaki (p < 10 -7 mbar) tüm basınç ölçümleri için geçerlidir.
Uygun vakum ölçer nasıl seçilir?
İstenen basınç aralığı, uygun bir ölçüm cihazı seçerken dikkate alınan tek faktör değildir. Göstergenin çalıştığı çalışma koşulları da önemli bir rol oynar. Ölçümlerin zorlu çalışma koşullarında yapılması gerekiyorsa, yani kontaminasyon riski yüksekse, tüplerde titreşimler söz konusu değilse, hava püskürmesi bekleniyorsa, ölçüm cihazı sağlam olmalıdır. Endüstriyel tesislerde Bourdon göstergeleri, diyaframlı vakum göstergeleri, termal iletkenlik vakum göstergeleri, sıcak katot iyonizasyon vakum göstergeleri ve Penning vakum göstergeleri kullanılır. Bu ölçüm cihazlarının bazıları olumsuz çalışma koşullarına karşı hassastır. Bunlar ancak yukarıda belirtilen hata kaynakları mümkün olduğunca ortadan kaldırıldığında ve kullanım talimatlarına uyulduğunda başarılı bir şekilde kullanılabilir.
Vakum Teknolojisinin Temelleri
Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
Referanslar
- Vakum sembolleri
- Terimler Sözlüğü
- Referanslar ve kaynaklar
Vakum sembolleri
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
