진공 압력 설명: 절대압과 진공 게이지, 단위(Pa/mbar/Torr/inHg), 진공 레벨 및 측정 방법

"진공압력"은 사람들이 두 가지 다른 방식으로 사용하기 때문에 혼란을 일으키는 용어 중 하나입니다.

압력 체제로서의 진공 (챔버 내부의 절대압력이 낮음)
게이지 판독값으로서의 진공 (압력 대기압 이하, "네거티브 게이지" 또는 "inHg 진공"으로 표시됨)

압력 센서를 선택하거나, 진공 시스템을 교정하거나, 사양을 작성하는 경우 다음 사항을 명시해야 합니다. 참조 (절대 대 대기 대비) 및 단위 (Pa, mbar, Torr, inHg).

1) 진공압력이란 무엇입니까?

진공이 "대기압보다 낮습니다"(게이지 언어)

계측기 제조업체는 종종 진공을 다음과 같이 정의합니다. 대기압보다 낮은 음압, 주변 압력을 기준으로 사용합니다.

이 정의는 공장 환경에서 실용적입니다. 대기압이 "0"이면 진공은 단순히 "0 미만"입니다.

진공은 "낮은 절대 압력"입니다(진공 기술에서).

진공 과학/공학에서 압력은 일반적으로 다음과 같이 취급됩니다. 절대 압력 (진공을 참조). 절대압력은 음수가 될 수 없습니다.

2) 절대 압력 대 진공 게이지 압력(주요 차이점)

절대 압력(Pabs)

참조: 절대 진공 (이상적인 제로)
예: 80kPa(a), 20mbar(a), 1Torr(절대)

Ashcroft는 절대 진공(제로 압력)을 기준으로 절대 압력을 설명하며 음의 절대 압력이 없다고 언급합니다.

게이지 압력 (Pg)

참조: 주변 대기압
게이지는 대기권보다 높은지 낮은지에 따라 양수일 수도 있고 음수일 수도 있습니다.

많은 산업 분야의 "진공 압력" = 진공 게이지 판독값

일반적인 "진공" 숫자는 실제로 시스템의 대기압과 절대 압력의 차이:

이는 대기를 기준으로 진공이 "대기압보다 낮다"는 생각과 일치합니다.

중요한: 동일한 신체 상태라도 신고 방법에 따라 다르게 보일 수 있습니다.

챔버 압력 = 20kPa(a)
Patm ≒ 101.3 kPa(a)이면 진공 게이지 판독값 ≒ 81.3kPa 진공 (또는 ≒ 24inHg 진공, 단위에 따라 다름)

관련 읽기: 절대압력 vs. 게이지압력 vs. 차압

3) 보게 될 진공 압력 단위(및 사용 시기)

진공 작업은 광범위한 범위에 걸쳐 있으므로 단위 선택은 종종 편의성에 관한 것입니다.

Pa(파스칼): SI 단위; 기술 문서 및 교정에 가장 적합
MBAR: 진공 기술에서 널리 사용됨 (1 mbar = 100 Pa)
토르(mmHg): 진공 및 박막 커뮤니티에서 매우 흔함
inHg: HVAC/서비스 게이지 및 일부 산업용 진공 게이지에 공통
기압 / psi(a): "대기 근처" 진공을 위한 일부 공정 환경에서 사용됩니다.

NIST Pa, mbar, Torr(mmHg), psi, atm, inH2O 및 inHg에 걸쳐 널리 사용되는 변환표를 제공합니다.

빠른 변환 앵커(NIST)

1토르(mmHg) = 133.3224 Pa
1기압 = 101325 파 = 760토르 = 29.9213inHg
1인치Hg = 3386.389 Pa

4) 진공 "수준"(거친 → UHV) 및 그 의미

진공 기술은 종종 압력 스펙트럼을 여러 영역으로 분할합니다. 레이볼트 일반적인 mbar 기반 분류를 제공하고 경계가 다소 임의적임을 명시적으로 나타냅니다.

진공 체제(mbar 기반, 진공 기술에서 일반적임)

정권	압력 범위(mbar)	일반적인 의미
거친 진공	1000 → 1mbar	대기로부터의 펌프다운, 기본 진공 작업
중간 진공	1 → 10⁻³mbar	가스 부하 제거 개선, 고진공 펌프 준비
고진공	10⁻³ → 10⁻⁷mbar	박막, 전자광학, 세정공정
초고진공(UHV)	10⁻⁷ → 10⁻¹⁴mbar	표면 과학, 첨단 연구

출처: Leybold의 진공 기본 사항 페이지.

진공 방식(Torr 기반, 펌프 선택 참고 사항에 일반적으로 사용됨)

커트 J. 레스커 (진공 펌프 기술 노트)에는 업계에서 인정받는 Torr 체제 세트가 나열되어 있습니다.

정권	압력 범위(Torr)
거친 진공	760 → 1토르
거친 진공	1 → 10⁻³토르
고진공	10⁻⁴ → 10⁻⁸토르
초고진공	10⁻⁹ → 10⁻¹² 토르

이 두 테이블은 규칙에 따라 정확한 경계가 다르기 때문에 서로 다르게 보입니다. 따라서 사양에는 항상 실제 압력 범위 정권 이름뿐만 아니라 필요합니다.

5) 진공 압력 측정 방법(그리고 어떤 게이지가 어디에 작동하는지)

진공 시스템에는 종종 다음이 필요합니다. 다양한 게이지 유형, 단일 게이지가 전체 동적 범위를 정확하게 포괄할 수 없기 때문입니다.

5.1 다이어프램 게이지/정전용량 압력계(고정확도, 가스 독립적)

커패시턴스 압력계는 다이어프램 편향(보다 직접적인 압력 측정)을 측정하고 다른 많은 진공 게이지 유형보다 정확도가 더 "절대적"인 것으로 취급되기 때문에 가치가 있습니다. Lesker는 용량식 압력계가 대략적으로 유용한 범위를 가지고 있다고 지적합니다. 25,000 Torr를 10⁻⁵ Torr로 줄였습니다. (헤드당 동적 범위 제한 포함)

가장 적합한 대상: 정확한 압력 제어, 교정, 가스 구성이 변하는 프로세스.

5.2 열전도율 게이지(피라니/열전대)

MKS는 매우 낮은 압력에서는 다이어프램 편향이 너무 둔감해지며 해당 체제에 대한 게이지는 가스 밀도와 분자 특성을 기반으로 한다고 설명합니다. 열전도도 게이지를 주요 카테고리로 사용합니다.

가장 적합한 대상: 중간 정도 진공 모니터링(펌프다운), 극도의 정확성이 요구되지 않는 일반 진공 시스템.

5.3 이온화 게이지(열/냉 음극, 고진공용 Bayard-Alpert)

고진공의 경우 이온화 게이지가 중요해집니다. Lesker는 실제적인 예를 제시합니다. 일반적인 Bayard-Alpert 게이지는 약 10⁻⁴ Torr에서 ~10⁻⁹ Torr까지 감소.

가장 적합한 대상: 고진공 및 UHV 측정.

5.4 중요한 경고: 많은 진공 게이지는 가스에 의존합니다.

레커는 이렇게 경고한다. 대부분의 진공 게이지 (커패시턴스 압력계 및 다이어프램 게이지 제외)는 다양한 가스에 대해 서로 다른 반응 인자를 가지므로 교정 없이 "절대적인 진실"로 취급되어서는 안 됩니다.

이는 다음과 같은 경우에 매우 중요합니다.

반응성 가스 공정
헬륨을 이용한 누출 테스트
플라즈마/식각 도구
가스 구성이 변하는 모든 시스템

6) 진공 센서/변환기를 올바르게 지정하는 방법

고객이 "진공 압력"을 요청하는 경우 다음 사항을 미리 명확히 하십시오.

참조
- 절대값(Pa(a), Torr 절대값) 또는 진공 게이지(inHg 진공, “kPa 진공”)
필수 범위
- 예: 1000mbar → 1mbar(거친 펌프다운) 대 10⁻⁶mbar(고진공)
  실제 숫자를 사용하세요. 제도 이름은 관례에 따라 다릅니다.
정확도 기대
- "판독값의 %" 대 "%FS" 및 가스 구성 변경 여부
  게이지 선택은 정확성 주장에 큰 영향을 미칩니다.
가스/매체 및 오염
- 깨끗하고 건조한 공기 vs 용제 vs 부식성 물질 vs 응축성 물질
환경
- 진동, 온도, EMI 및 장착 제약
출력/인터페이스
- 임베디드 시스템용 mV/V 브리지(압저항), 전압/전류 또는 디지털(I²C/SPI)