Tyhjiömittaustekniikoita

Tyhjiömittaustekniikat viittaavat menetelmiin ja laitteisiin, joita käytetään tyhjiön paineen mittaamiseen. Tyhjiö on tila, jossa kaasunpaine on merkittävästi matalampi kuin ilmakehän paine. Tyhjiömittauksia tarvitaan monilla teollisuudenaloilla ja tutkimuksessa, kuten puolijohdeteollisuudessa, tyhjiöpinnoituksessa, avaruustekniikassa ja hiukkaskiihdyttimissä.

Eri tyhjiöalueilla käytetään erilaisia mittaustekniikoita. Matalaan tyhjiöön (noin 100 Pa - 100 Pa) voidaan käyttää mekaanisia mittareita, kuten Bourdon-putkimittareita tai kalvopaineantureita. Nämä perustuvat paineen aiheuttamaan mekaaniseen muodonmuutokseen.

Keskitiedon tyhjiön (noin 100 Pa - 10^-3 Pa) mittaamiseen käytetään yleisesti termisiä mittareita, kuten Pirani-mittareita. Pirani-mittari perustuu siihen, että kuuman filamentin lämpötila riippuu ympäröivän kaasun tiheydestä ja sitä kautta paineesta. Toinen yleinen tyyppi on konduktanssimittari, joka mittaa kaasun lämmönjohtavuutta.

Korkean tyhjiön (noin 10^-3 Pa - 10^-7 Pa) ja erittäin korkean tyhjiön (alle 10^-7 Pa) mittaamiseen käytetään ionisaatiomittareita. Yleisimpiä ovat kylmäkatodimittarit (kuten Penning-mittari) ja kuumakatodimittarit (kuten Bayard-Alpert -mittari). Nämä mittarit mittaavat kaasumolekyylien ionisaatiosta syntyvää ionivirtaa, joka on suoraan verrannollinen paineeseen.

Tyhjiömittareiden valinta riippuu vaaditusta mittausalueesta, tarkkuudesta, vasteajasta ja ympäristöolosuhteista. Usein yhdistellään eri tyyppisiä mittareita laajemman mittausalueen kattamiseksi. Mittareiden kalibrointi on tärkeää tarkkojen mittaustulosten varmistamiseksi.