Q:傾斜、水平、倒立安裝電容薄膜規(guī)后,真空讀數(shù)出現(xiàn)明顯偏差是什么原因?
A:INFICON 專業(yè)工程師解答:電容薄膜規(guī)測(cè)量精度非常高,讀數(shù)誤差可達(dá)千分、萬(wàn)分級(jí)別,設(shè)備對(duì)安裝姿態(tài)十分敏感。不同安裝角度下,重力會(huì)讓內(nèi)部膜片產(chǎn)生附加形變,直接帶來(lái)零點(diǎn)偏移、測(cè)量失真。

電容薄膜規(guī)簡(jiǎn)稱 CDG,核心傳感部件為精密金屬膜片。膜片兩側(cè)分別布置電極,一側(cè)為測(cè)量腔、一側(cè)為密封參考腔,共同構(gòu)成可變電容。

電容計(jì)算公式:C= εS/d
式中:ε 為介質(zhì)介電常數(shù)、S 為電極面積、d 為兩極間距;ε 與 S 為固定常量,僅間距 d 隨壓力發(fā)生變化。
1. 常壓狀態(tài):氣體分子撞擊膜片,膜片向參考腔凹陷,d 減小,電容變大;
2. 高真空狀態(tài):氣體分子作用力微弱,膜片回彈,d 增大,電容變小; 設(shè)備通過(guò)采集電容變化換算精準(zhǔn)真空壓力讀數(shù)。


理想工況下僅氣壓改變膜片形態(tài),實(shí)際使用中膜片自身重力、環(huán)境溫度都會(huì)造成額外形變,重力帶來(lái)的偏移誤差不可忽略。
1. 垂直安裝(出廠校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)) 膜片呈水平擺放,重力垂直作用于膜片,產(chǎn)生額外位移 Δd,電容出現(xiàn)固定偏移;原廠出廠全部垂直調(diào)零。
2. 水平安裝 膜片豎直放置,重力與膜片平面平行,無(wú)附加形變,Δd=0,無(wú)重力零點(diǎn)偏移。
3. 傾斜、倒立安裝 重力分力持續(xù)拉扯膜片,偏移量介于垂直、水平兩者之間,量程越小偏差越嚴(yán)重。

薄膜規(guī)滿量程 | 垂直與水平安裝讀數(shù)差值 |
1000 Torr | 0.2 Torr |
100 Torr | 0.1 Torr |
10 Torr | 50 mTorr |
1 Torr | 30 mTorr |
0.1 Torr | 18 mTorr |
規(guī)律總結(jié):滿量程越小,重力帶來(lái)的測(cè)量偏差越大,微量程薄膜規(guī)更換安裝方向后必須重新調(diào)零。
1. INFICON 全系 CDG 薄膜規(guī)出廠統(tǒng)一采用垂直姿態(tài)校準(zhǔn);
2. 若現(xiàn)場(chǎng)只能水平 / 傾斜 / 倒立安裝,無(wú)需更換設(shè)備,按設(shè)備說(shuō)明書(shū)完成現(xiàn)場(chǎng)一鍵零點(diǎn)校準(zhǔn);
3. 調(diào)零操作會(huì)讓儀表程序自動(dòng)補(bǔ)償重力造成的 Δd 偏移,消除安裝姿態(tài)帶來(lái)的讀數(shù)誤差,恢復(fù)測(cè)量精度。
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