‘Vacuümdruk’ is een van die termen die voor verwarring zorgt omdat mensen het op twee verschillende manieren gebruiken:
- Vacuüm als drukregime (lage absolute druk in een kamer)
- Vacuüm als meterstand (druk beneden atmosferisch, weergegeven als “negatieve meter” of “inHg vacuüm”)
Als u een druksensor selecteert, een vacuümsysteem kalibreert of specificaties schrijft, moet u dit vermelden de referentie (absoluut versus relatief ten opzichte van de atmosfeer) en de eenheid (Pa, mbar, Torr, inHg).
1) Wat is vacuümdruk?
Vacuüm is “onder atmosferisch” (in metertaal)
Instrumentmakers definiëren vacuüm vaak als een onderdruk kleiner dan de atmosferische druk, waarbij de omgevingsdruk als referentie wordt gebruikt.
Die definitie is praktisch in fabrieksomgevingen: als de atmosferische druk ‘nul’ is, dan is het vacuüm eenvoudigweg ‘onder nul’.
Vacuüm is “lage absolute druk” (in vacuümtechnologie)
In de vacuümwetenschap/-techniek wordt druk gewoonlijk behandeld als absolute druk (verwezen naar vacuüm). Absolute druk kan niet negatief zijn.
2) Absolute druk versus vacuümmeterdruk (het belangrijkste verschil)
Absolute druk (Pabs)
- Referentie: absoluut vacuüm (ideaal nul)
- Voorbeelden: 80 kPa(a), 20 mbar(a), 1 Torr (absoluut)
Ashcroft beschrijft absolute druk als verwijzing naar absoluut vacuüm (nuldruk) en merkt op dat er geen negatieve absolute druk is.
Buikdruk (Pg)
- Referentie: omgevingsatmosferische druk
- De meter kan positief of negatief zijn, afhankelijk van of u zich boven of onder de atmosfeer bevindt.
“Vacuümdruk” in veel industrieën = een vacuümmeterwaarde
Een veel voorkomend ‘vacuüm’-nummer is eigenlijk het verschil tussen de atmosferische druk en de absolute druk in het systeem:
Dit komt overeen met het idee dat vacuüm “onder de atmosferische druk” ligt, waarbij de atmosfeer de referentie is.
Belangrijk: Dezelfde fysieke toestand kan er anders uitzien, afhankelijk van hoe u deze meldt:
- Kamerdruk = 20 kPa(a)
- Als Patm ≈ 101,3 kPa(a), dan geeft de vacuümmeter ≈ aan 81,3 kPa vacuüm (of ≈ 24 inHg vacuüm, afhankelijk van eenheden)
Gerelateerd lezen: Absolute druk versus manometerdruk versus differentiële druk
3) Vacuümdrukeenheden die u zult zien (en wanneer u ze moet gebruiken)
Vacuümwerk omvat een enorm bereik, dus de keuze van de eenheden gaat vaak over gemak:
- Pa (pascal): SI-eenheid; het beste voor technische documenten en kalibratie
- mbar: veel gebruikt in vacuümtechnologie (1 mbar = 100 Pa)
- Torr (mmHg): zeer gebruikelijk in vacuüm- en dunnefilmgemeenschappen
- inHg: gebruikelijk op HVAC/servicemeters en sommige industriële vacuümmeters
- atm / psi(a): gebruikt in sommige procescontexten voor vacuüm in de buurt van de atmosfeer
NIST biedt een veelgebruikte conversietabel voor Pa, mbar, Torr (mmHg), psi, atm, inH₂O en inHg.
Snelle conversie-ankers (van NIST)
- 1 Torr (mmHg) = 133,3224 Pa
- 1 atm = 101325 Pa = 760 Torr = 29,9213 inchHg
- 1 inHg = 3386.389 Pa
4) Vacuüm “niveaus” (ruw → UHV) en wat ze betekenen
Vacuümtechnologie splitst het drukspectrum vaak op in regimes. Leybold geeft een gemeenschappelijke op mbar gebaseerde classificatie en merkt expliciet op dat de grenzen enigszins willekeurig zijn.
Vacuümregimes (gebaseerd op mbar, gebruikelijk in vacuümtechnologie)
| Regime | Drukbereik (mbar) | Typische betekenis |
|---|---|---|
| Ruw vacuüm | 1000 → 1 mbar | wegpompen uit de atmosfeer, basisvacuümtaken |
| Middelmatig vacuüm | 1 → 10⁻³ mbar | betere verwijdering van gasbelasting, voorbereiding voor hoogvacuümpompen |
| Hoog vacuüm | 10⁻³ → 10⁻⁷ mbar | dunne films, elektronenoptica, schonere processen |
| Ultrahoog vacuüm (UHV) | 10⁻⁷ → 10⁻¹⁴ mbar | oppervlaktewetenschap, geavanceerd onderzoek |
Bron: Leybold’s vacuümfundamentals-pagina.
Vacuümregimes (gebaseerd op Torr, vaak gebruikt in pompselectie-aantekeningen)
Kurt J. Lesker (technische aantekeningen vacuümpompen) somt een door de industrie erkende reeks regimes op in Torr:
| Regime | Drukbereik (Torr) |
|---|---|
| Grof vacuüm | 760 → 1 Torr |
| Ruw vacuüm | 1 → 10⁻³ Torr |
| Hoog vacuüm | 10⁻⁴ → 10⁻⁸ Torr |
| Ultrahoog vacuüm | 10⁻⁹ → 10⁻¹² Torr |
Deze twee tabellen zien er anders uit omdat de exacte grenzen per conventie variëren. Vermeld dus in de specificaties altijd de werkelijke drukbereik je hebt niet alleen de naam van het regime nodig.
5) Hoe de vacuümdruk wordt gemeten (en welke meter waar werkt)
Een vacuümsysteem heeft vaak behoefte meerdere soorten meters, omdat geen enkele meter het gehele dynamische bereik nauwkeurig bestrijkt.
5.1 Membraanmeters / capaciteitsmanometers (hoge nauwkeurigheid, gasonafhankelijk)
Capaciteitsmanometers worden gewaardeerd omdat ze de doorbuiging van het membraan meten (een directere drukmeting) en vaak als "absoluuter" qua nauwkeurigheid worden behandeld dan veel andere typen vacuümmeters. Lesker merkt op dat capaciteitsmanometers een bruikbaar bereik hebben dat grofweg beslaat 25.000 Torr tot 10⁻⁵ Torr (met dynamische bereiklimieten per hoofd).
Beste voor: nauwkeurige drukregeling, kalibratie, processen waarbij de gassamenstelling verandert.
5.2 Warmtegeleidingsmeters (Pirani / thermokoppel)
MKS legt uit dat bij zeer lage drukken de doorbuiging van het diafragma te ongevoelig wordt, en dat meters voor dat regime gebaseerd zijn op gasdichtheid en moleculaire eigenschappen. thermische geleidbaarheid meters als hoofdcategorie.
Beste voor: ruwe tot middelmatige vacuümbewaking (pump-down), algemene vacuümsystemen waarbij extreme nauwkeurigheid niet vereist is.
5.3 Ionisatiemeters (warme/koude kathode; Bayard-Alpert voor hoogvacuüm)
Voor hoog vacuüm worden ionisatiemeters belangrijk. Lesker geeft een praktisch voorbeeld: een gewone Bayard-Alpert-meter werkt vanaf ongeveer 10⁻⁴ Torr tot ~10⁻⁹ Torr.
Beste voor: hoogvacuüm- en UHV-meting.
5.4 Een kritische waarschuwing: veel vacuümmeters zijn gasafhankelijk
Lesker waarschuwt daarvoor de meeste vacuümmeters (behalve capaciteitsmanometers en diafragmameters) hebben verschillende responsfactoren voor verschillende gassen en mogen zonder kalibratie niet als “absolute waarheid” worden behandeld.
Dit maakt veel uit bij:
- reactieve gasprocessen
- lektesten met helium
- plasma/etsgereedschappen
- elk systeem waarbij de gassamenstelling verandert
6) Hoe u een vacuümsensor/transducer correct specificeert
Wanneer een klant om ‘vacuümdruk’ vraagt, verduidelijk dan vooraf deze punten:
- Referentie
- absoluut (Pa(a), Torr abs) of vacuümmeter (inHg vacuüm, “kPa vacuüm”)
- Vereist bereik
- Voorbeeld: 1000 mbar → 1 mbar (ruw leegpompen) versus 10⁻⁶ mbar (hoog vacuüm)
Gebruik werkelijke cijfers; namen van regimes variëren per conventie.
- Voorbeeld: 1000 mbar → 1 mbar (ruw leegpompen) versus 10⁻⁶ mbar (hoog vacuüm)
- Nauwkeurigheidsverwachtingen
- “% van meetwaarde” versus “%FS” en of de gassamenstelling verandert
De meterkeuze heeft een grote invloed op de nauwkeurigheidsclaims.
- “% van meetwaarde” versus “%FS” en of de gassamenstelling verandert
- Gas/media en vervuiling
- schone, droge lucht versus oplosmiddelen versus corrosieve stoffen versus condenseerbare stoffen
- Omgeving
- trillingen, temperatuur, EMI en montagebeperkingen
- Uitgang/interface
- mV/V-brug (piëzoresistief), spanning/stroom of digitaal (I²C/SPI) voor embedded systemen
7) Veelvoorkomende fouten bij vacuümdruk (en hoe u deze kunt vermijden)
Fout 1: ‘inHg-vacuüm’ behandelen als een absolute druk
InHg is op veel servicemeters a relatieve schaal verwezen naar de lokale sfeer; het verandert met het weer en de hoogte. NIST laat zien dat 1 atm overeenkomt met 29,9213 inHg (absoluut).
Repareren: Geef aan of de waarde dat is absoluut inHg of “inHg vacuüm” (relatief).
Fout 2: Gebruik van een meter buiten het beoogde bereik
Verschillende typen meters hebben een beperkt bruikbaar bereik (thermische geleidbaarheid versus ionisatie versus capaciteitsmanometer).
Repareren: kies meter(s) op basis van de laagste druk die u moet meten en de nauwkeurigheid nodig—u heeft mogelijk meer dan één metertype nodig.
Fout 3: Gasafhankelijkheid negeren
Veel meters vereisen gascorrectiefactoren; het lezen van “druk” zonder rekening te houden met het gas kan misleidend zijn.
Veelgestelde vragen
Is de vacuümdruk negatief?
Het kan zijn negatief qua maatstaf (onder atmosferisch), maar absolute druk is nooit negatief.
Wat is het verschil tussen Torr en Pa?
Het zijn verschillende eenheden voor dezelfde hoeveelheid. NIST-lijsten 1 Torr = 133,3224 Pa.
Welk vacuümniveau is “hoogvacuüm”?
Definities variëren per afspraak. Een veel voorkomende set is 10⁻³ tot 10⁻⁷ mbar (Leybold). Een andere veel voorkomende op Torr gebaseerde set plaatst een hoog vacuüm rondom 10⁻⁴ tot 10⁻⁸ Torr (Lesker-pompaantekeningen).
Welke vacuümmeter is het meest nauwkeurig?
Capaciteitsmanometers/membraanmeters worden gewoonlijk beschouwd als de meest nauwkeurige “drukdirecte” meters in vacuümsystemen, terwijl veel andere meters gasafhankelijk zijn en gekalibreerd moeten worden.
Waarom heb ik meer dan één vacuümmeter nodig?
Omdat verschillende meters verschillende drukbereiken bestrijken en verschillende beperkingen hebben; zelfs capaciteitsmanometers vereisen vaak meerdere detectiekoppen om een zeer breed bereik te bestrijken.
