Krystalový manometr • princip: změna frekvence kmitů krystalu • rozsah: 0.1 Pa - 105 Pa • přesnost: ~ 15% • na podobném principu velmi přesné barometry ~ 0.01% Vakuová fyzika 1 1 / 32 Tepelné manometry Princip je založen na závislosti tepelné vodivosti plynu na tlaku. Podstatnou částí manometru je nějaký citlivý element, který je elektrickým příkonem P vyhříván na teplotu 7~, vyšší než je teplota okolí 7~o. Nejčastěji měříme teplotu T: • z velikosti odporu - odporové manometry • pomocí termočlánku - termočlánkové manometry • z deformace bimetalu - dilatační manometry Vakuová fyzika 1 2/32 Odporové manometry - Pirani U' i_ 1J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 Odpor vlákna R = f(T) Pe = UI = I2R=^ ; R = R0(1+/3(T-T0)) Pe = Pc + Pz + Pp • Pc - výkon odváděný molekulami plynu • Pz - výkon odváděný zářením vlákna • P p - výkon odváděný přívody vlákna Pz = S0a£(T4 - Tq) Pc = [aAT(p)]S0(T - T0) a - akomodační koeficient \j{p) ~ tepelná vodivost Vakuová fyzika 1 4/32 10^ Kr4 10"3 10"! 10"' Pressure [mbar] 10 100 I Thermal dissipation due to radiation and conduction in the metallic ends II Thermal dissipation due to the gas, pressure-dependent III Thermal dissipation due to radiation and convection 2_ 2firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 5/32 3_ 3J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 198fr ► < > ► < a ► 1 ■Qq.P Vakuová fyzika 1 Tab. 5.3. Mírný odpor e a teplotní součinitel odporu 0 (orientační údaje) Kov e (t = o°c) 0 (r = 0 až 100 °C) (Q cm) (K"1) konstantan (60 % Cu, 40 % Ni) 50 . 10"6 ~0 měď (obyčejná, vyžíhaná) 1,6.10-0 4,5.10"3 molybden (vyžíhaný) 4,5.10" 6 3,3.10-3 nikl (obyčejný) 6,5.10-" 6 .10-3 platina 10 .KT6 3 .HT3 slitina Pt-Rh (90 % Pt) 21 .10"6 4 .10-3 stříbro elektrolytické 1,5. KT6 4 . 10~3 tantal 15 .MT6 4,5.10" 3 wolfram (vyžíhaný) 4,5-5,5.10"6 4,5.10" 3 železo (čisté) 9 .10"6 5 . 10"3 4J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 Vakuová fyzika 1 7/32 Metody měření • Metoda konstantního proudu • Metoda konstantní teploty (odporu) Vakuová fyzika 1 Metoda konstantního proudu U' 5_ 5J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ► i ono 9/32 Vakuová fyzika 1 a) b) U(v) u(v) O 5 10 15 20 tO'2 10'* 10° V1 10* tO9 ' p (Po) p(Pa) Obr. 5.19. Závislost U = /(p) u manometru měřícího při / = konst a) lineami stupnice, b) semilogarítmická stupnice 6__ 6J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 - i oco Vakuová fyzika 1 10 / 32 Metoda konstantní teploty (odporu) L--0~0-1 7_ 7J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 ► < 1 ► 8_ 8J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 Vakuová fyzika 1 12 / 32 Uf(mV) Tepelný vakuometr s konstantním odporem J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Ug(V) 10'' 10° 101 102 10 3 10* 105 p(Pa) Vlákno d = 50 fim, L = 50 mm, teplota T = 470 K, měřící obor 10 - 5000 Pa 10 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Kompenzace teploty 11 11 L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968< □ ► *s ► Vakuová fyzika 1 15 / 32 Pirani manometr velmi jednoduchá konstrukce • merici rozsah 1CT2 - 105Pa • chyba měření asi ~ 15% • závisí na druhu plynu a na okolní teplotě Vakuová fyzika 1 MicroPirani firemní materiály firmy MKS Vakuová fyzika 1 17 / 32 • MKS 910 • technologie MEMS - Micro-Electro-Mechanical Systems • rozsah 5 x 10~4 Torr — atm • přesnost • 5 x 1CT4 - 1CT3 Torr, ±10% 1CT3 - 100 Torr, ±5% • 100 Torr - atm, ±25% 4 □ ► 4 (5 ► 4 Vakuová fyzika 1 Convectron Vakuová fyzika 1 19 / 32 využíva i tepelnou konvekci plynu předepsaná orientace merici rozsah 1CT2 - 105Pa chyba měření asi ~ 15% Termistorový manometr J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 21 / 32 Vakuová fyzika 1 15_ 15J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 198* Vakuová fyzika 1 22 / 32 Termočlánkový-manometr Dilatační manometr Obr. 5.26. Dvojkovový dilatační vakuometr (dle Klumba a Haase, 1936). Dvě dvojkovové (bimetalové) spirály jsou upevněny na svých koncích xx a jejich druhé konce jsou spojeny s ručičkou. Spirálami prochází proud, který je zahřívá. Ručička se otáčí v závislosti na tlaku 5W, 0.1-100Pa 17 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 24 / 32 3ouze přibližná metoda. P[Pa] Tvar výboje 5 x 103 - 103 hadovitý výboj 103 - 5 x 102 elektrody se pokryjí doutnavým světlemj 102 kladný sloupec vyplní 2/3 trubice 5 x 101 vrstvy v kladném sloupci 10 vrstvy mizí, záporné světlo 1/2 trubice 5 záporné světlo v celé trubici, fluorescence skla 1 fluorescence mizí Vakuová fyzika 1 26 / 32 Manometr na principu dynamické expanze Do kalibrační komory vpouštíme známý proud plynu a komoru čerpáme známou čerpací rychlostí. Pak platí I P = š Mezi vývěvu a kalibrační komoru se zařazuje kruhová clona se známou vodivostí. Vodivost clony je řádově menší než čerpací rychlost (eliminace fluktuací čerpací rychlosti). Nutno zajistit izotermičnost měření. Je nutné udržet konstantní proud plynu I, konstantní čerpací rychlost vývěvy, molekulární režim proudění plynu clonou. Vakuová fyzika 1 27 / 32 Rozprašovač plynu Průtokoměr OPředčerpávací vývěva 19_ 19P.KIenovský, bakalářská práce, MU, 2006 Vakuová fyzika 1 28 / 32 í + } Speciální clony NPL (vyrábí National Physical Laboratory) 20 P.Klenovský, bakalárska práce, MU, 2006 Vakuová fyzika 1 29 / 32 Vakuová fyzika 1 30 / 32 P.Klenovsky, Bakalárska práce, Brno 2006 Vakuová fyzika 1 31 / 32 Etalon na principu dynamické expanze rozsah l.HT1 - ÍCT6 Pa chyba měření 0.6% - 2% p^=i(|+é T Vi - V2 I = p- ti - t2 Vakuová fyzika 1