O medidor de vácuo de película fina capacitiva, com sua alta precisão, amplo alcance e propriedades independentes da composição do gás, é conhecido como "medição de pressão absoluta", ocupando um lugar central na fabricação de semicondutores, revestimentos a vácuo, experimentos científicos e outros campos. Seus princípios fundamentais podem ser desmontados em três pontos chave:

A deformação mecânica impulsionada pela pressão

O componente central do regulador de vácuo de película fina capacitiva é uma membrana metálica ultrafina (geralmente com liga de ferro-níquel cromo-Cornell ou cerâmica, com apenas algumas dezenas de micrômetros de espessura), cujos lados ligam a cavidade de vácuo e a cavidade de referência, respectivamente. Quando a pressão dentro da cavidade de vácuo muda, a membrana ocorre deformação elástica sob o efeito da diferença de pressão: se a pressão da cavidade de vácuo for inferior à cavidade de referência, a membrana se eleva para o vácuo; Em vez disso, encaixa para o lado de referência. Essa deformação reflete diretamente o valor da pressão absoluta e depende apenas do tamanho da diferença de pressão, independentemente do tipo de gás.

Detecção de precisão de mudanças de capacitor

A membrana e o eletrodo fixo formam um capacitor de placa paralela. Quando a membrana é deformada, há pequenas mudanças no espaço dos eletrodos (por exemplo, na escala de 0,1 micrão), causando flutuações significativas na capacidade (cerca de 0,3 pF). Para melhorar a precisão da medição, os medidores de vácuo modernos usam uma estrutura de duplo capacitor diferencial: os eletrodos são colocados simétricamente em ambos os lados da membrana para formar dois capacitores independentes. Quando a membrana é desviada, uma capacidade aumenta e outra diminui, convertendo a diferença de capacitação em sinal de tensão através do circuito da ponte, eliminando efetivamente a interferência ambiental.

Conversão de sinal e saída calibrada

O circuito de back-end converte as variações de capacitor em sinais elétricos padrão (como tensão ou corrente) e calcula os valores reais da pressão através de fórmulas predefinidas. Por exemplo, um modelo de medidor de vácuo alcança uma ampla cobertura de 10−³Pa a 105 Pa medindo a relação entre a tensão de compensação e a diferença de pressão (P = KU, K é a constante de regulação). Para eliminar o efeito da deriva de temperatura, alguns equipamentos usam substratos de silício policristalino para manter um ambiente de trabalho constante (por exemplo, 28 ° C) para garantir a estabilidade a longo prazo.

A linearidade e a repetibilidade do regulador de vácuo de película fina capacitiva são superiores a 0,1%, e a pressão de referência não é necessária, mesmo que a exposição repentina à atmosfera não danifique, tornando-se a ferramenta ideal para a medição da pressão absoluta.