Конденсорный тонкопленочный вакуумный калибр с его высокой точностью, широким диапазоном и характеристиками, не связанными с газовым составом, известен как « абсолютное измерение давления», в производстве полупроводников, вакуумном покрытии, научных экспериментах и других областях занимает центральное место. Его основные принципы можно разбить на три ключевых звена:

Механическая деформация под давлением

Основным компонентом конденсаторного мембранного вакуумного калибра является ультратонкая металлическая мембрана (обычно с использованием хромово - никелевого сплава Инконеля или керамического материала толщиной всего в несколько десятков микрон), которая соединяет вакуумные и эталонные полости по обе стороны. При изменении давления в истинной полости происходит упругая деформация мембраны под действием перепада давления: если давление в вакуумной полости ниже, чем в опорной полости, мембрана выпуклая в сторону вакуума; Напротив, впадает в сторону отсчета. Эта деформация непосредственно отражает величину абсолютного давления и не связана с типом газа и зависит только от величины перепада давления.

Точное обнаружение изменений емкости

Диафрагма и стационарный электрод образуют конденсатор с параллельной пластиной. При деформации мембраны происходит небольшое изменение расстояния между электродами (например, 0,1 микрон), что приводит к значительным колебаниям емкости (около 0,3 pF). Для повышения точности измерений современные вакуумные конденсаторы в основном используют дифференциальную двухконденсаторную структуру: симметрично размещают электроды по обе стороны мембраны, образуя два независимых конденсатора. Когда диафрагма смещается, одна емкость увеличивается, а другая уменьшается, и разница емкости преобразуется в сигнал напряжения через схему моста, эффективно устраняя помехи окружающей среды.

Преобразование сигнала и калибровка выхода

Задняя цепь преобразует изменение емкости в стандартный электрический сигнал (например, напряжение или ток) и вычисляет истинное значение давления по заданной формуле. Например, вакуумный калибр определенного типа обеспечивает широкий диапазон покрытия от 10 ⁻Па до 10 ⁵Па путем измерения соотношения между компенсирующим напряжением и перепадом напряжения (P = KU, K - регуляторная константа). Чтобы устранить влияние дрейфа температуры, некоторые устройства используют поликристаллическую кремниевую терморегулирующую матрицу для поддержания постоянной рабочей среды (например, 28°C) для обеспечения долгосрочной стабильности.

Линейность и повторяемость конденсаторных мембранных вакуумных калибров превосходят 0,1% и не требуют эталонного эталонного давления, даже если они внезапно подвергаются воздействию атмосферы, они не будут повреждены и станут идеальным инструментом для измерения абсолютного давления.