Tìm hiểu về đầu đo chân không

KS - Lương Q. Tài
KS – Lương Q. Tài

Công nghệ chân không đã và đang được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: sản xuất giấy, thực phẩm, đúc khuôn, điện tử … Việc theo dõi và giám sát áp suất trong quy trình sản xuất là rất quan trọng, được thực hiện bằng đầu đo chân không. Đầu đo áp suất chân không, còn gọi là đồng hồ đo áp suất âm hay chân không kế, là thiết bị dùng để đo áp suất trong môi trường chân không hoặc dưới ngưỡng chân không. Bài viết này sẽ giúp người đọc hiểu được các công nghệ được sử dụng trong các loại đầu đo chân không trên thị trường hiện nay.

  • Áp kế Bourdon: làm từ một ống được uốn cong thành vòng tròn (ống Bourdon). Một đầu ống được nối với môi trường chân không và đầu còn lại được nối với kim chỉ thị thay đổi áp suất. Chân không kế Bourdon thường được dùng trong khoảng áp suất từ 10 mbar đến áp suất khí quyển.

1-Ap-ke-Bourdon

Hình 1: Áp kế Bourdon

  • Chân không kế dạng màng: là dạng áp kế có một màng ngăn cách giữa buồng chân không bên trong áp kế với môi trường chân không cần đo. Chênh lệch áp suất giữa hai môi trường làm màng ngăn cách bị uốn cong. Sự biến dạng này truyền đến một cơ cấu như tay đòn, kim đo hoặc bộ chuyển đổi sang tín hiệu điện. Khoảng đo của loại này là 1 mbar tới 2000 mbar.

2-Chan-khong-ke-dang-mang

Hình 2: Chân không kế dạng màng

  • Chân không kế dạng điện dung: hoạt động dựa trên nguyên tắc đo điện dung của hai bản cực tụ điện. Một bản cực được kết vào màng, bản cực còn lại được cố định. Áp suất đo được dựa vào giá trị điện dung của tụ điện, thay đổi áp suất kéo theo sự thay đổi khoảng cách bản cực và giá trị điện dung cũng thay đổi. Chân không kế điện dung có thể đo áp suất trong khoảng 10-5 mbar (Torr) đến áp suất khí quyển.

3-Chan-khong-ke-dang-dien-dung

Hình 3: Chân không kế dạng điện dung

  • Áp kế Pirani: hoạt động dựa trên đặc tính dẫn nhiệt của chất khí. Áp kế Pirani bao gồm một dây tóc kim loại (thường là platinum), treo lơ lửng bên trong một cái ống được đưa vào môi trường chân không cần đo. Dây tóc bên trong đầu đo là một phần của cầu điện trở Wheatstone. Điện áp đặt vào dây tóc làm cho nó nóng lên. Các phân tử khí trong ống chạm vào dây tóc làm mất đi năng lượng nhiệt. Điện áp cung cấp để bù cho sự suy giảm này được dùng để đo áp suất. Áp kế Pirani thường được dùng để đo trong vùng áp suất từ 10-4 mbar/Torr đến áp suất khí quyển. Độ chính xác của áp kế Pirani là không cao vì đặc tính dẫn nhiệt của mỗi loại khí là khác nhau và thay đổi phi tuyến theo áp suất.

4-ap-ke-pirani

Hình 4: Áp kế Pirani

  • Đầu đo chân không kiểu Penning (đầu đo ion hóa cathode lạnh): bao gồm một điện cực anode rỗng, được đặt giữa hai điện cực cathode. Các điện cực này được bao quanh bởi một từ trường tạo ra từ một năm châm vĩnh cửu. Một điện áp DC cao (dưới 3.3 kV) được áp vào giữa aonode và cathode. Một chuỗi điện trở có tác dụng giới hạn dòng điện và sự biến thiên của dòng điện này có quan hệ với áp suất chân không. Áp kế Penning có thể đo được áp suất trong khoảng 10-2 đến 10-9 mbar.

5-Ap-ke-Penning

Hình 5: Áp kế Penning

  • Đầu đo chân không ion hóa Bayard-Alpert (B-A): được phát minh bởi R.T Bayard và D. Alpert vào năm 1950, là đầu đo có độ chính xác cao nhất trong khoảng áp suất dưới 10-3 Torr . Đầu đo B-A bao gồm một dây tóc (cathode) được gia nhiệt, phát electron tới một cực lưới hình xoắn ốc (anode) và một cực thu ion. Các electron phát ra từ dây tóc được gia tốc và đi qua khoảng không của cực lưới. Trong khoảng không này, các electron va chạm với các phân tử khí trong môi trường chân không và sinh ra ion dương. Các ion dương được thu thập bằng một cực thu ion nằm bên trong cực lưới. Cường độ của dòng ion được dùng để đo áp suất môi trường.

6-Dau-do-Bayard-Alpert

Hình 6: Đầu đo Bayard-Alpert

DBM hiện đang cung cấp các loại đầu đo chân không, bộ hiển thị và các phụ kiện chân không của hãng INFICON. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ.