Princípios

Os sensores de vácuo digitais combinam efeitos físicos com eletrônica para converter as mudanças de pressão no ambiente de vácuo em sinais elétricos mensuráveis e, finalmente, mostrar os valores de vácuo em formato digital. Seus princípios fundamentais podem ser divididos em duas categorias:

Tipo de resistência à pressão: Usando o efeito de resistência à pressão de materiais semicondutores, quando as moléculas de gás em um ambiente de vácuo colidem com elementos sensíveis à pressão (como a membrana de silício), a deformação da membrana leva a mudanças de resistência, que são convertidas em sinais elétricos através da ponte de Whiston e, em seguida, são corrigidas não linearmente e compensadas pela temperatura através de chips inteligentes para emitir sinais padrão lineares. Por exemplo, um modelo de sensor com uma resolução de 0,1 Pa na faixa de 0,1-105 Pa pode capturar a escalada de microns na superfície do wafer.

Capacitante: membrana de silício como um componente sensível, sob a pressão atmosférica para cima, o grau de bateria muda com a mudança do vácuo, levando à mudança do espaço da placa polar capacitiva e a mudança do valor capacitivo. O nível de vácuo é calculado convertendo os valores de capacitor em sinais de tensão ou frequência através de circuitos de medição. Por exemplo, um modelo de sensor na faixa de 10³-105Pa com uma resolução de até 2,0Pa garante uma uniformidade da espessura do revestimento de <1%.

Seleção

A escolha deve considerar os seguintes fatores:

Medição e precisão: de acordo com o cenário de aplicação, escolha a medição adequada, como condutor térmico opcional de baixo vácuo (1000Pa-10Pa), médio vácuo (10Pa-10-3Pa) adequado para o tipo de resistência à pressão, alto vácuo (10-3Pa-10-9Pa) requer suspensão capacitiva ou magnética. Cenários que exigem alta precisão, como a fabricação de semicondutores, exigem a escolha de sensores com um erro < 1%.

Adaptabilidade ambiental: se a temperatura ambiente mudar muito, é necessário escolher o modelo com função de compensação de temperatura; Se houver gás ácido-alcalino, é necessário escolher um material resistente à corrosão.

Tempo de resposta e estabilidade: cenários de monitoramento de pressão dinâmica exigem a escolha de sensores com velocidades de resposta rápidas (por exemplo, em milésimos de segundos); Os cenários que exigem alta estabilidade a longo prazo precisam escolher modelos resistentes à deriva.

Aplicações

Sensores de vácuo digitais são amplamente utilizados em várias áreas:

Fabricação de semicondutores: monitorização em tempo real das mudanças de pressão dentro da cavidade de vácuo para garantir a precisão do processo de gravura, gravação e outros.

Revestimento a vácuo: controle preciso do vácuo para evitar buracos ou rachaduras na camada de revestimento.

Metalurgia a vácuo: monitorar o processo de desgasificação e refinação a vácuo fora do forno de aço líquido para otimizar os parâmetros do processo.

Experimentos científicos: monitoramento do processo de adsorção/desadesão de gases em ambientes de alto vácuo para fornecer suporte a dados para o desenvolvimento de novos materiais.