“Tekanan vakum” adalah salah satu istilah yang menyebabkan kebingungan karena orang menggunakannya dalam dua cara berbeda:
- Vakum sebagai rezim tekanan (tekanan absolut rendah di dalam ruangan)
- Vakum sebagai pembacaan alat ukur (tekanan di bawah atmosfer, ditampilkan sebagai “pengukur negatif” atau “vakum inHg”)
Jika Anda memilih sensor tekanan, mengkalibrasi sistem vakum, atau menulis spesifikasi, Anda harus menyatakannya referensi (mutlak vs relatif terhadap atmosfer) dan unit (Pa, mbar, Torr, inHg).
1) Berapakah tekanan vakum?
Vakum berada “di bawah atmosfer” (dalam bahasa pengukur)
Pembuat instrumen sering mendefinisikan vakum sebagai a tekanan negatif lebih kecil dari tekanan atmosfer, menggunakan tekanan sekitar sebagai referensi.
Definisi tersebut praktis dalam lingkungan pabrik: jika tekanan atmosfer adalah “nol”, maka vakum berarti “di bawah nol”.
Vakum adalah “tekanan absolut rendah” (dalam teknologi vakum)
Dalam ilmu/teknik vakum, tekanan biasanya diperlakukan sebagai tekanan absolut (disebut vakum). Tekanan absolut tidak boleh negatif.
2) Tekanan absolut vs tekanan pengukur vakum (perbedaan utama)
Tekanan absolut (Pabs)
- Referensi: vakum mutlak (nol ideal)
- Contoh: 80 kPa(a), 20 mbar(a), 1 Torr (mutlak)
Ashcroft menggambarkan tekanan absolut mengacu pada vakum absolut (tekanan nol) dan mencatat bahwa tidak ada tekanan absolut negatif.
Tekanan pengukur (Hal)
- Referensi: tekanan atmosfer sekitar
- Pengukur dapat bernilai positif atau negatif, bergantung pada apakah Anda berada di atas atau di bawah atmosfer.
“Tekanan vakum” di banyak industri = pembacaan pengukur vakum
Nomor “vakum” yang umum sebenarnya adalah perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan absolut dalam sistem:
Hal ini sesuai dengan gagasan bahwa ruang hampa berada “di bawah atmosfer” dengan atmosfer sebagai acuannya.
Penting: Kondisi fisik yang sama dapat terlihat berbeda tergantung cara Anda melaporkannya:
- Tekanan ruang = 20 kPa(a)
- Jika Patm ≈ 101,3 kPa(a), maka pembacaan pengukur vakum ≈ vakum 81,3 kPa (atau ≈ vakum 24 inHg, tergantung pada unit)
Bacaan Terkait: Tekanan Absolut vs. Tekanan Pengukur vs. Tekanan Diferensial
3) Unit tekanan vakum yang akan Anda lihat (dan kapan menggunakannya)
Pekerjaan vakum mencakup rentang yang sangat luas, jadi pilihan unit sering kali berkaitan dengan kenyamanan:
- Pa (pascal): satuan SI; terbaik untuk dokumen teknis dan kalibrasi
- mbar: banyak digunakan dalam teknologi vakum (1 mbar = 100 Pa)
- Torr (mmHg): sangat umum di komunitas vakum dan film tipis
- dalamHg: umum pada pengukur HVAC/layanan dan beberapa pengukur vakum industri
- atm / psi(a): digunakan dalam beberapa konteks proses untuk ruang hampa “dekat atmosfer”.
NIST menyediakan tabel konversi yang banyak digunakan di Pa, mbar, Torr (mmHg), psi, atm, inH₂O, dan inHg.
Jangkar konversi cepat (dari NIST)
- 1 Torr (mmHg) = 133.3224 Pa
- 1atm = 101325 Pa = 760 Tor = 29,9213 inciHg
- 1 inciHg = 3386.389 Pa
4) “Level” vakum (kasar → UHV) dan artinya
Teknologi vakum sering kali membagi spektrum tekanan menjadi beberapa rezim. Leybold memberikan klasifikasi berbasis mbar yang umum dan secara eksplisit mencatat bahwa batas-batasnya agak sewenang-wenang.
Rezim vakum (berbasis mbar, umum dalam teknologi vakum)
| Rezim | Kisaran tekanan (mbar) | Arti yang khas |
|---|---|---|
| Vakum kasar | 1000 → 1bar | memompa keluar dari atmosfer, tugas vakum dasar |
| Vakum sedang | 1 → 10⁻³bar | pembuangan beban gas yang lebih baik, persiapan untuk pompa vakum tinggi |
| Vakum tinggi | 10⁻³ → 10⁻⁷ mbar | film tipis, optik elektron, proses yang lebih bersih |
| Vakum ultratinggi (UHV) | 10⁻⁷ → 10⁻¹⁴bar | ilmu permukaan, penelitian lanjutan |
Sumber: Halaman fundamental vakum Leybold.
Rezim vakum (berbasis Torr, biasa digunakan dalam catatan pemilihan pompa)
Kurt J. Lesker (catatan teknis pompa vakum) mencantumkan serangkaian rezim yang diakui industri di Torr:
| Rezim | Kisaran tekanan (Torr) |
|---|---|
| Vakum kasar | 760 → 1 Torr |
| Vakum kasar | 1 → 10⁻³ Torr |
| Vakum tinggi | 10⁻⁴ → 10⁻⁸ Torr |
| Vakum ultra-tinggi | 10⁻⁹ → 10⁻¹² Torr |
Kedua tabel ini terlihat berbeda karena batasan pastinya berbeda-beda menurut konvensi—jadi dalam spesifikasi, selalu nyatakan kisaran tekanan sebenarnya yang Anda butuhkan, bukan hanya nama rezim.
5) Bagaimana tekanan vakum diukur (dan alat pengukur mana yang berfungsi di mana)
Sistem vakum sering kali dibutuhkan beberapa jenis pengukur, karena tidak ada satu pun pengukur yang mencakup seluruh rentang dinamis secara akurat.
5.1 Pengukur diafragma / manometer kapasitansi (akurasi tinggi, tidak bergantung pada gas)
Manometer kapasitansi dihargai karena mengukur defleksi diafragma (pengukuran tekanan yang lebih langsung) dan sering dianggap lebih “mutlak” dalam akurasi dibandingkan banyak jenis pengukur vakum lainnya. Lesker mencatat manometer kapasitansi memiliki rentang berguna yang mencakup secara kasar 25.000 Torr turun menjadi 10⁻⁵ Torr (dengan batas rentang dinamis per kepala).
Terbaik untuk: kontrol tekanan yang akurat, kalibrasi, proses di mana komposisi gas berubah.
5.2 Pengukur konduktivitas termal (Pirani / termokopel)
MKS menjelaskan bahwa pada tekanan yang sangat rendah, defleksi diafragma menjadi terlalu tidak sensitif, dan pengukur untuk rezim tersebut didasarkan pada kepadatan gas dan sifat molekul—menyoroti konduktivitas termal alat pengukur sebagai kategori utama.
Terbaik untuk: pemantauan vakum kasar hingga sedang (pemompaan), sistem vakum umum yang tidak memerlukan akurasi ekstrim.
5.3 Pengukur ionisasi (katoda panas/dingin; Bayard–Alpert untuk vakum tinggi)
Untuk vakum tinggi, pengukur ionisasi menjadi penting. Lesker memberikan contoh praktis: pengukur Bayard – Alpert yang umum beroperasi dari sekitar 10⁻⁴ Torr turun menjadi ~10⁻⁹ Torr.
Terbaik untuk: vakum tinggi dan pengukuran UHV.
5.4 Peringatan penting: banyak pengukur vakum bergantung pada gas
Lesker memperingatkan hal itu sebagian besar pengukur vakum (kecuali manometer kapasitansi dan pengukur diafragma) mempunyai faktor respons yang berbeda untuk gas yang berbeda, dan tidak boleh dianggap sebagai “kebenaran mutlak” tanpa kalibrasi.
Ini sangat penting dalam:
- proses gas reaktif
- pengujian kebocoran dengan helium
- alat plasma/etsa
- sistem apa pun di mana komposisi gas berubah
6) Cara menentukan sensor/transduser vakum dengan benar
Saat pelanggan meminta “tekanan vakum”, jelaskan item berikut terlebih dahulu:
- Referensi
- absolut (Pa(a), Torr abs) atau pengukur vakum (vakum inHg, “kPa vakum”)
- Kisaran yang diperlukan
- Contoh: 1000 mbar → 1 mbar (pemompaan kasar) vs 10⁻⁶ mbar (vakum tinggi)
Gunakan angka sebenarnya; nama rezim berbeda-beda menurut konvensi.
- Contoh: 1000 mbar → 1 mbar (pemompaan kasar) vs 10⁻⁶ mbar (vakum tinggi)
- Harapan akurasi
- “% pembacaan” vs “%FS,” dan apakah komposisi gas berubah
Pilihan ukuran sangat mempengaruhi klaim akurasi.
- “% pembacaan” vs “%FS,” dan apakah komposisi gas berubah
- Gas/media dan kontaminasi
- udara kering bersih vs pelarut vs bahan korosif vs bahan yang dapat terkondensasi
- Lingkungan
- getaran, suhu, EMI, dan batasan pemasangan
- Keluaran/antarmuka
- jembatan mV/V (piezoresistif), tegangan/arus, atau digital (I²C/SPI) untuk sistem tertanam
7) Kesalahan umum tekanan vakum (dan cara menghindarinya)
Kesalahan 1: Menganggap “vakum inHg” sebagai tekanan absolut
InHg pada banyak pengukur layanan adalah a skala relatif mengacu pada suasana lokal; itu berubah seiring cuaca dan ketinggian. NIST menunjukkan 1 atm sama dengan 29,9213 inHg (mutlak).
Memperbaiki: nyatakan apakah nilainya mutlak dalam Hg atau “inHg vakum” (relatif).
Kesalahan 2: Menggunakan pengukur di luar jangkauan yang dimaksudkan
Jenis pengukur yang berbeda memiliki rentang penggunaan yang terbatas (konduktivitas termal vs ionisasi vs manometer kapasitansi).
Memperbaiki: pilih pengukur berdasarkan tekanan terendah yang harus Anda ukur dan itu diperlukan akurasi—Anda mungkin memerlukan lebih dari satu jenis pengukur.
Kesalahan 3: Mengabaikan ketergantungan pada gas
Banyak alat pengukur memerlukan faktor koreksi gas; membaca “tekanan” tanpa mempertimbangkan gas dapat menyesatkan.
FAQ
Apakah tekanan vakum negatif?
Itu bisa saja negatif dalam hal ukuran (di bawah atmosfer), tapi tekanan absolut tidak pernah negatif.
Apa perbedaan antara Torr dan Pa?
Mereka adalah unit yang berbeda untuk jumlah yang sama. daftar NIST 1 Torr = 133,3224 Pa.
Berapa tingkat vakum yang dimaksud dengan “vakum tinggi”?
Definisi berbeda-beda menurut konvensi. Satu set yang umum adalah 10⁻³ hingga 10⁻⁷ mbar (Leybold). Perangkat umum berbasis Torr lainnya menempatkan ruang hampa udara yang tinggi 10⁻⁴ hingga 10⁻⁸ Torr (Catatan pompa Lesker).
Pengukur vakum manakah yang paling akurat?
Manometer kapasitansi/pengukur diafragma umumnya dianggap sebagai pengukur “tekanan langsung” yang paling akurat dalam sistem vakum, sementara banyak pengukur lainnya bergantung pada gas dan memerlukan kalibrasi.
Mengapa saya memerlukan lebih dari satu pengukur vakum?
Karena alat pengukur yang berbeda mencakup rentang tekanan yang berbeda dan memiliki batasan yang berbeda; bahkan manometer kapasitansi seringkali memerlukan banyak kepala penginderaan untuk mencakup rentang yang sangat luas.
