„Presiunea de vid” este unul dintre acei termeni care provoacă confuzie, deoarece oamenii îl folosesc în două moduri diferite:
- Vidul ca regim de presiune (presiune absolută scăzută în interiorul unei camere)
- Aspirați ca măsură de citire (presiune sub atmosferă, afișat ca „indicator negativ” sau „vid inHg”)
Dacă selectați un senzor de presiune, calibrați un sistem de vid sau scrieți specificații, trebuie să precizați referinta (absolut vs relativ la atmosferă) și unitatea (Pa, mbar, Torr, inHg).
1) Ce este presiunea de vid?
Vidul este „sub atmosferă” (în limbajul manometrului)
Producătorii de instrumente definesc adesea vidul ca a presiune negativă mai mică decât presiunea atmosferică, folosind presiunea ambientală ca referință.
Această definiție este practică în mediile de plante: dacă presiunea atmosferică este „zero”, atunci vidul este pur și simplu „sub zero”.
Vidul este „presiune absolută scăzută” (în tehnologia de vid)
În știința/ingineria vidului, presiunea este de obicei tratată ca presiune absolută (referit la vid). Presiunea absolută nu poate fi negativă.
2) Presiune absolută vs presiunea manometrului vidului (diferența cheie)
Presiune absolută (Pabs)
- Referinţă: vid absolut (zero ideal)
- Exemple: 80 kPa(a), 20 mbar(a), 1 Torr (absolut)
Ashcroft descrie presiunea absolută ca referință la vid absolut (presiune zero) și notează că nu există o presiune absolută negativă.
Presiunea gabaritului (pag.)
- Referinţă: presiunea atmosferică ambientală
- Indicatorul poate fi pozitiv sau negativ, în funcție de faptul că vă aflați deasupra sau sub atmosferă.
„Presiune de vid” în multe industrii = o citire a vacuometrului
Un număr comun „vid” este într-adevăr diferența dintre presiunea atmosferică și presiunea absolută din sistem:
Acest lucru se potrivește cu ideea că vidul este „sub atmosferă” cu atmosfera ca referință.
Important: Aceeași condiție fizică poate arăta diferit, în funcție de modul în care o raportați:
- Presiunea camerei = 20 kPa(a)
- Dacă Patm ≈ 101,3 kPa(a), atunci citirea vacuometrului ≈ 81,3 kPa vid (sau ≈ 24 inHg vid, în funcție de unități)
Legat de citire: Presiune absolută față de presiunea manometrică față de presiunea diferențială
3) Unități de presiune de vid pe care le veți vedea (și când să le utilizați)
Lucrările cu vid se întinde pe o gamă largă, așa că alegerea unității este adesea legată de comoditate:
- Pa (pascal): unitate SI; cel mai bun pentru documente tehnice și calibrare
- mbar: utilizat pe scară largă în tehnologia vidului (1 mbar = 100 Pa)
- Torr (mmHg): foarte frecvent în comunitățile de vid și film subțire
- inHg: comun la manometre HVAC/service și unele vacuometre industriale
- atm / psi(a): utilizat în unele contexte de proces pentru vid „apropiat de atmosferă”.
NIST oferă un tabel de conversie utilizat pe scară largă în Pa, mbar, Torr (mmHg), psi, atm, inH₂O și inHg.
Ancore de conversie rapidă (de la NIST)
- 1 Torr (mmHg) = 133,3224 Pa
- 1 atm = 101325 Pa = 760 Torr = 29,9213 inHg
- 1 inHg = 3386,389 Pa
4) „Nivelele” de vid (aspre → UHV) și ce înseamnă acestea
Tehnologia de vid împarte adesea spectrul de presiune în regimuri. Leybold oferă o clasificare comună bazată pe mbar și notează în mod explicit că granițele sunt oarecum arbitrare.
Regimuri de vid (bazate pe mbar, frecvente în tehnologia vacuumului)
| Regim | Interval de presiune (mbar) | Sensul tipic |
|---|---|---|
| Aspirator dur | 1000 → 1 mbar | pompare din atmosferă, sarcini de bază în vid |
| Vid mediu | 1 → 10⁻³ mbar | îndepărtare mai bună a încărcăturii de gaz, pregătire pentru pompe de vid mare |
| Vid ridicat | 10⁻³ → 10⁻⁷ mbar | pelicule subțiri, optica electronică, procese mai curate |
| Vid ultraînalt (UHV) | 10⁻⁷ → 10⁻¹⁴ mbar | știința suprafeței, cercetare avansată |
Sursa: pagina Leybold despre fundamentele vacuum.
Regimuri de vid (pe bază de Torr, utilizate în mod obișnuit în notele de selecție a pompei)
Kurt J. Lesker (note tehnice pompe de vid) enumeră un set de regimuri recunoscut de industrie în Torr:
| Regim | Interval de presiune (Torr) |
|---|---|
| Vacuum grosier | 760 → 1 Torr |
| Aspirator dur | 1 → 10⁻³ Torr |
| Vid ridicat | 10⁻⁴ → 10⁻⁸ Torr |
| Vacuum ultra-înalt | 10⁻⁹ → 10⁻¹² Torr |
Aceste două tabele arată diferit, deoarece limitele exacte variază în funcție de convenție - deci, în specificații, menționați întotdeauna intervalul de presiune real ai nevoie, nu doar de numele regimului.
5) Cum se măsoară presiunea în vid (și ce manometru funcționează unde)
Un sistem de vid are adesea nevoie mai multe tipuri de gabarit, deoarece nici un singur indicator nu acoperă cu exactitate întregul interval dinamic.
5.1 Manometre cu diafragmă / manometre de capacitate (precizie ridicată, independent de gaz)
Manometrele de capacitate sunt evaluate deoarece măsoară deformarea diafragmei (o măsurătoare mai directă a presiunii) și sunt adesea tratate ca fiind mai „absolute” în precizie decât multe alte tipuri de manometre de vid. Lesker notează că manometrele de capacitate au o gamă utilă care se întinde aproximativ 25.000 Torr până la 10⁻⁵ Torr (cu limite ale intervalului dinamic pe cap).
Cel mai bun pentru: control precis al presiunii, calibrare, procese în care compoziția gazului se modifică.
5.2 Indicatori de conductivitate termică (Pirani / termocuplu)
MKS explică că la presiuni foarte scăzute, deformarea diafragmei devine prea insensibilă, iar manometrele pentru acel regim se bazează pe densitatea gazului și proprietățile moleculare - evidențiind conductivitate termică calibre ca categorie majoră.
Cel mai bun pentru: monitorizarea vacuumului aproximativ până la mediu (pompare), sisteme generale de vid unde nu este necesară o precizie extremă.
5.3 Manometre de ionizare (catod cald/rece; Bayard–Alpert pentru vid înalt)
Pentru vid înalt, manometrele de ionizare devin importante. Lesker oferă un exemplu practic: un ecartament Bayard–Alpert obișnuit operează de la aproximativ 10⁻⁴ Torr până la ~10⁻⁹ Torr.
Cel mai bun pentru: măsurarea vidului înalt și UHV.
5.4 Un avertisment critic: multe vacuometre sunt dependente de gaz
Lesker avertizează că majoritatea vacuometrelor (cu excepția manometrelor de capacitate și a manometrelor cu diafragmă) au factori de răspuns diferiți pentru diferite gaze și nu trebuie tratate ca „adevăr absolut” fără calibrare.
Acest lucru contează foarte mult în:
- procese gazoase reactive
- testarea scurgerilor cu heliu
- instrumente cu plasmă/gravare
- orice sistem în care compoziția gazului se modifică
6) Cum să specificați corect un senzor/transductor de vid
Când un client solicită „presiune de vid”, clarificați aceste elemente din față:
- Referinţă
- absolut (Pa(a), Torr abs) sau vacuometru (vid inHg, „vid kPa”)
- Interval obligatoriu
- Exemplu: 1000 mbar → 1 mbar (pompare brută) vs 10⁻⁶ mbar (vid mare)
Utilizați numere reale; numele regimurilor variază în funcție de convenție.
- Exemplu: 1000 mbar → 1 mbar (pompare brută) vs 10⁻⁶ mbar (vid mare)
- Aşteptări de acurateţe
- „% din citire” vs „%FS” și dacă compoziția gazului se modifică
Alegerea indicatorului afectează puternic afirmațiile privind precizia.
- „% din citire” vs „%FS” și dacă compoziția gazului se modifică
- Gaze/medii și contaminare
- aer curat uscat vs solvenți vs corozivi vs condensabili
- Mediu
- vibrații, temperatură, EMI și constrângeri de montare
- Ieșire/interfață
- punte mV/V (piezorezistiv), tensiune/curent sau digital (I²C/SPI) pentru sistemele încorporate
7) Greșeli frecvente legate de presiunea în vid (și cum să le evitați)
Greșeala 1: Tratarea „vidului inHg” ca o presiune absolută
InHg pe multe indicatori de serviciu este a scară relativă referitor la atmosfera locală; se schimbă cu vremea și altitudinea. NIST arată că 1 atm corespunde cu 29,9213 inHg (absolut).
Remediere: precizați dacă valoarea este inHg absolută sau „vid inHg” (relativ).
Greșeala 2: Utilizarea unui manometru în afara intervalului prevăzut
Diferite tipuri de manometre au intervale de utilizare limitate (conductivitate termică vs ionizare vs manometru de capacitate).
Remediere: alege ecartamentul(e) pe baza cea mai joasă presiune pe care trebuie să o măsurați iar cel precizie necesară— este posibil să aveți nevoie de mai mult de un tip de manometru.
Greșeala 3: Ignorarea dependenței de gaz
Multe manometre necesită factori de corecție a gazului; citirea „presiunii” fără a lua în considerare gazul poate fi înșelătoare.
Întrebări frecvente
Presiunea vidului este negativă?
Poate fi negativ în termeni de gabarit (sub atmosferă), dar presiunea absolută nu este niciodată negativă.
Care este diferența dintre Torr și Pa?
Sunt unități diferite pentru aceeași cantitate. liste NIST 1 Torr = 133,3224 Pa.
Ce nivel de vid este „vid mare”?
Definițiile variază în funcție de convenție. Un set comun este 10⁻³ până la 10⁻⁷ mbar (Leybold). Un alt set comun bazat pe Torr plasează un vid mare în jur 10⁻⁴ până la 10⁻⁸ Torr (Note pompei Lesker).
Care vacuometru este cel mai precis?
Manometrele de capacitate/manometrele cu diafragmă sunt tratate în mod obișnuit ca fiind cele mai precise manometre „directe” în sistemele de vid, în timp ce multe alte manometre sunt dependente de gaz și necesită calibrare.
De ce am nevoie de mai mult de un vacuometru?
Deoarece manometre diferite acoperă diferite domenii de presiune și au limitări diferite; chiar și manometrele de capacitate necesită adesea mai multe capete de detectare pentru a acoperi intervale foarte largi.
