电子真空度计

[size=16px][color=#339999][b][font='微软雅黑',sans-serif]摘要：为了实现[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p]液相[/url]电子显微镜的更广泛和更便捷应用，需要对微芯片中的液体样本厚度进行精密调控。本文基于透射显微镜中被检液体样本内外压差对应于液体厚度这一凸起变形膨胀的基本现象，提出了通过精确控制液体池内部真空度来实现液体厚度精密调控的解决方案。真空度的高精度控制将采用动态平衡法，可在宽区间[/font]0.1~100kPa[font='微软雅黑',sans-serif]范围内的任意真空度下实现±[/font]1%[font='微软雅黑',sans-serif]的控制精度，最终实现液体样本厚度的高精度自动调节和控制。[/font][/b][/color][/size][size=16px][color=#339999][b][font='微软雅黑',sans-serif][/font][/b][/color][/size][align=center][size=16px][font='微软雅黑',sans-serif][img=真空度精密控制技术在液相透射电子显微镜液体厚度调节中的应用,550,328]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302201108567445_1826_3221506_3.jpg!w690x412.jpg[/img][/font][/size][/align][size=16px][font='微软雅黑',sans-serif][/font][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=24px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px] 近年来，基于透射电子显微、微纳加工和薄膜制造技术的液相透射电子显微技术，为构建多种纳米级分辨率尺度下的微实验平台，发展新型纳米表征技术和众多领域的相关研究提供了有效途径。如图[/size][/font][size=16px]1[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]所示，一个标准的液体池是由隔离材料支撑起两片电子透明氮化硅（[/size][/font][size=16px]SiN[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）薄膜窗口的硅微芯片，液体样品被填充在这两个窗口之间。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][/font][align=center][size=14px][b][color=#339999][img=液相透射额电子显微镜液体腔基本结构示意图,500,321]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302201111174803_9349_3221506_3.jpg!w690x444.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][color=#339999][/color][/size][/font][align=center][b][font='微软雅黑',sans-serif]图[/font][size=16px]1 [/size][font='微软雅黑',sans-serif]液相透射额电子显微镜液体腔基本结构示意图[/font][/b][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]理论上，液体厚度可以通过微芯片之间的间隔垫片来设定，但在实际观察中需要将微芯片放置在透射电子显微镜的超高真空环境中，使得膜窗口内外的压力不同，此压差会造成膜窗口凸起变形膨胀而造成液体厚度发生改变，而这种改变往往超过了好几倍。因此，除非产生气泡，这种厚度变化将严重影响观测的分辨率。另外，可以用柱子连接顶部和底部膜窗口以最小化膨胀，但这种固定厚度的液体池无法加载不同的样本进行观测，并不具有通用性和适用性。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]由此可见，液体池在透射电子显微镜超高真空环境下的凸起变形膨胀，反而是一种可利用的特性，通过这种膨胀可实现不同厚度的液体样品以使得在保证高分辨率的条件下对多种液体样本进行观测，更具有通用性和适用性，但这种液体厚度可调的前提是液体厚度可精确控制。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]因此，为了实现液相电子显微镜中液体样本厚度可调，就必须设法对液体池膜窗口内外的压差进行精密控制。本文将针对液体池内部的真空度控制提出相应的解决方案，真空度的高精度控制将采用动态平衡法，可在[/size][/font][size=16px]0.1~100kPa[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]范围内的任意真空度下实现±[/size][/font][size=16px]1%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]的控制精度，由此实现液体样本厚度的精密可调和恒定控制。[/size][/font][b][size=24px][color=#339999]2. [font='微软雅黑',sans-serif]解决方案[/font][/color][/size][/b][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]采用控制液体样本的真空度来调节微芯片内外压差实现液体样本厚度变化控制的方法，实际上早在文献[/size][/font][size=16px][1,2][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]中进行过简单描述，如图[/size][/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]和图[/size][/font][size=16px]3[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]所示。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][/font][align=center][size=14px][b][color=#339999][img=文献1所述的真空压力控制系统结构示意图,690,311]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302201111448082_9675_3221506_3.jpg!w690x311.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][color=#339999][/color][/size][/font][align=center][b][font='微软雅黑',sans-serif]图[/font][size=16px]2 [/size][font='微软雅黑',sans-serif]文献[/font][size=16px]1[/size][font='微软雅黑',sans-serif]所述的真空压力控制系统结构示意图[/font][/b][/align][align=center][size=14px][b][color=#339999][/color][/b][/size][/align][align=center][size=14px][b][color=#339999][img=文献2所述的真空压力控制系统,550,570]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302201112014834_1301_3221506_3.jpg!w690x716.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][color=#339999][/color][/size][/font][align=center][b][font='微软雅黑',sans-serif]图[/font][size=16px]3 [/size][font='微软雅黑',sans-serif]文献[/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif]所述的真空压力控制系统[/font][/b][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]文献[/size][/font][size=16px][1][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]中基本给出了采用真空度控制来实现液体厚度调节的整个装置结构示意图，但并没有给出调节厚度用的真空度控制范围。文献[/size][/font][size=16px][2][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]虽然仅给出了示意草图和控制值装置的照片，但对应不同液体厚度的调节给出了相应的真空度范围为[/size][/font][size=16px]5~100kPa[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]我们从真空度控制的基本原理分析，文献[/size][/font][size=16px][1,2][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]采用的是相同的控制方法，即动态平衡法，也就是通过分别调节图[/size][/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]所示的进气和出气流量来实现不同设定真空度的动态平衡控制。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]另外，之所以采用动态平衡法控制真空度，这主要是因为一是可以实现很高的控制精度，控制精度可以轻松达到±[/size][/font][size=16px]1%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]以内；二是因为这种方法非常适用于小尺寸空间内的真空度控制。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]本文所述的解决方案也是采用上述动态平衡法进行液体样本的真空度控制，不同之处在于进行了进一步的细化，给出了工程化的具体实施方案和详细描述。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]根据上述文献中所述的调节液体厚度所对应的真空度控制范围，我们首先确定出解决方案所需覆盖的真空度控制范围为[/size][/font][size=16px]0.1~100kPa[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，这样基本可以满足液相透射电子显微镜下液体样本所有厚度调节的需要，同时真空度控制精度要求优于±[/size][/font][size=16px]1%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]。具体实施方案所述装置如图[/size][/font][size=16px]4[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]所示。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][/font][align=center][size=14px][b][color=#339999][img=真空度控制装置结构示意图,600,312]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302201112219088_5274_3221506_3.jpg!w690x359.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][color=#339999][/color][/size][/font][align=center][b][font='微软雅黑',sans-serif]图[/font][size=16px]4 [/size][font='微软雅黑',sans-serif]用于液体样本厚度调节的真空度控制系统结构示意图[/font][/b][/align][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]图[/size][/font][size=16px]4[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]所示的液相电子显微镜中用于液体样本厚度调节的真空度控制系统主要包括真空计、电子针阀、真空泵、真空压力控制器和计算机及其软件，他们各自的功能和及其详细说明如下：[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]1[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）真空计：用于精密测量液体样本的真空度。真空计采用测量精度较高的薄膜电容真空计，为满足全量程真空度测量需要，配备了两只不同量程的真空计。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）电子针阀：用于精密调节进气和排气流量。电子针阀是一种步进电机驱动的高速针型阀，通过[/size][/font][size=16px]0~10V[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]的模拟电压信号可在小于[/size][/font][size=16px]1s[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]的时间内精密快速的调节针型阀开度以实现高精度流量调节，非常适合小尺寸空间内的真空度控制。配备了两只[/size][/font][size=16px]NCNV[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]系列的电子针阀分别用来进行进气和排气流量的调节以最终达到真空度的高精度控制。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]3[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）真空泵：用作真空源。作为真空源的真空泵，一般采用低污染的干式真空泵，并降低震动和噪音对整个透射电子显微镜的影响。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]4[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）真空压力控制器：用来接收真空计测量信号，根据真空度设定值对电子针阀进行[/size][/font][size=16px]PID[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]自动控制，使液体样品的真空度快速达到设定值并可长时间保持恒定。对于[/size][/font][size=16px]0.1~1kPa[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]范围内的高真空度控制，控制器需采集[/size][/font][size=16px]10Torr[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]量程的真空计[/size][/font][size=16px]1[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]信号，同时将排气用电子针阀固定为全开状态，控制器对进气用电子针阀的开度进行自动调节。对于[/size][/font][size=16px]1~100kPa[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]范围内的低真空度控制，控制器需采集[/size][/font][size=16px]1000Torr[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]量程的真空计[/size][/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]信号，同时将进气用电子针阀固定为某个开度状态，控制器对排气用电子针阀的开度进行自动调节。为了实现这种宽量程范围内的真空度控制，配备了独立双通道的[/size][/font][size=16px]VPC2021[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]系列高精度真空压力[/size][/font][size=16px]PID[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]控制器，其中的两个通道分别对应两只真空计的信号采集，并组成两路独立的闭环控制回路对不同范围内的真空度进行自动控制。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]5[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）计算机和软件：计算机用来与真空压力控制器进行通讯，计算机软件则可通过界面形式对真空压力控制器进行各种参数设定、运行控制以及过程参数的数字显示、图形显示、存储和调用。尽管单独使用真空压力控制器也可以进行真空度控制，但需要通过控制器上的按钮进行手动操作，操作比较繁复，而通过计算机软件进行控制器操作，则更直观和简便。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]为了满足液体厚度调节控制的高精度要求，上述关键部件的主要技术指标如下：[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]1[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）真空计：薄膜电容真空计，量程分别为[/size][/font][size=16px]10Torr [/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]和[/size][/font][size=16px]1000Torr[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，任意真空度测量值的精度为[/size][/font][size=16px]0.25%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]2[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）电动针阀：步进电机驱动，控制信号为模拟电压或电流信号，从全闭到全开的全程响应时间小于[/size][/font][size=16px]1s[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，重复精度优于±[/size][/font][size=16px]0.1%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，阀芯具有耐腐蚀作用。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]（[/size][/font][size=16px]3[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）真空压力控制器：[/size][/font][size=16px]24[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]位[/size][/font][size=16px]AD[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]16[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]位[/size][/font][size=16px]DA[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]0.01%[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]最小输出百分比，[/size][/font][size=16px]PID[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]参数具有自整定功能，[/size][/font][size=16px]RS 485[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]通讯和标准[/size][/font][size=16px]MODBUS[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]通讯协议，随机配备计算机操控软件。[/size][/font][b][size=24px][color=#339999]3. [font='微软雅黑',sans-serif]总结[/font][/color][/size][/b][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]液相透射电子显微镜已经成为实时监测液体中纳米材料过程的基本技术，由于液体和透射电子显微镜高真空之间存在的压力差，氮化硅膜窗口通常会发生弯曲，可通过调节液体池的内部真空压力来动态调节液体厚度，从而在用于高分辨率成像的中心窗区域中产生超薄液体层。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]通过本文提出的解决方案，可搭建起独立的真空度控制装置，用于对液相透射电子显微镜的微芯片液体样本进行各种厚度的自动调节和恒定控制，而且可以达到很高的控制精度。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]此外，液体池内部的高精度真空度自动控制，也为液体厚度按程序方式的动态改变提供了可能，这非常有利于克服扩散限制，达到本体溶解条件。[/size][/font][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px][font=微软雅黑, sans-serif] [/font]总之，解决方案提供了在液相透射电子显微镜实验中测量和动态调整液体厚度的基本方法，使得新的实验设计和溶液化学的更好控制成为可能。[/size][/font][b][size=24px][color=#339999]4. [font='微软雅黑',sans-serif]参考文献[/font][/color][/size][/b][size=16px][1] Inayoshi Y, Minoda H, Arai Y, et al. Directobservation of biological molecules in liquid by environmental phase-platetransmission electron microscopy[J]. Micron, 2012, 43(11): 1091-1098.[/size][size=16px][2] Keskin S[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]Kunnas P[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]De Jonge N[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]。[/size][/font][size=16px]Liquid-phaseelectron microscopy with controllable liquid thickness[J][/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]。[/size][/font][size=16px]Nano Letters[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]2019[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]，[/size][/font][size=16px]19[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]（[/size][/font][size=16px]7[/size][font='微软雅黑',sans-serif][size=16px]）：[/size][/font][size=16px] 4608-4613.[/size][size=16px][font='微软雅黑',sans-serif][/font][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=16px] [/size]

[size=16px][color=#339999][b]摘要：大量MEMS真空密封件具有小体积、高真空和无外接通气接口的特点，现有的各种检漏技术无法对其进行无损形式的漏率和内部真空度测量。基于压差法和高真空度恒定控制技术，本文提出了解决方案。方案的具体内容是将被测封装器件放置在一个比器件内部真空度更高的真空腔体内，采用电动可变泄漏阀和控制器自动调节微小进气流量进行高真空度控制，由此在被测器件内外建立恒定压差，通过测量此压差下的漏率可得到器件内部真空度。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#339999][b]=========================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 真空密封器件通常需要在特定的真空度下才能正常工作，即需要高真空度和长时间的真空保持度。例如杜瓦组件作为广泛使用的绝热容器在制冷、 红外探测以及超导中都有应用，而杜瓦的绝热效果与其夹层真空度直接相关。有机发光二极管对水蒸气和氧气含量特别敏感，工作时需要真空条件，含量超标的水蒸气和氧会严重影响其寿命和稳定性。高精度的MEMS惯性器件如MEMS陀螺仪、MEMS谐振式加速度计等需要工作在高真空环境中，其内部真空度的好坏决定其品质因数的大小。由此可见，为了保证真空密封器件的密封性能，需要对漏率和真空度的变化进行测试评价，但由于存在以下几方面的原因，使得这种评价技术成为目前迫切需要解决的难题：[/size][size=16px] （1）对于大多数真空密封器件而言，其几何尺寸一般很小，且不能配置真空度和漏率测量接口，这导致了很多现有真空测量领域的传感器和仪器都无法直接使用。[/size][size=16px] （2）对于个别真空封装器件，可通过在外部形成高压将示踪气体（如氦气）加载到真空封装器件内，然后再在外部抽真空条件下采用检漏仪测量真空封装器件的漏率。但这种方法往往会破坏真空封装器件内部的真空度，且不可逆转，可能会造成真空封装器件性能的降低。[/size][size=16px] （3）直接在真空密封器件内集成真空度传感器不失为一种有效手段，如集成如皮拉尼计和音叉石英晶振等，国内外的各种研究也曾在这方面做过努力，但由于所集成传感器自身特性（如结构形状、尺寸、真空度测量范围和精度等）以及所带来附加影响，使得这种技术仅勉强适用于个别真空密封器件，根本无法作为一种通用技术得以应用。[/size][size=16px] 为了解决目前真空封装器件存在的检漏问题，特别是实现对真空封装器件内部真空度的测量，本文基于压差法提出了一种间接测量的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 对于内部具有一定真空度的真空封装器件，其漏率和内部真空度的测量将基于压差法。具体是即将被测真空封装器件放置在一个要比器件内部真空度更高的密闭腔体内，由此在封装器件内外形成压差。通过测量获得此压差下的漏率，然后再通过漏率计算出器件内部真空度。[/size][size=16px] 依据解决方案设计的真空封装器件漏率和真空度测量装置结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=真空密封器件漏率和真空度测试系统结构示意图,690,253]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309041023569886_4228_3221506_3.jpg!w690x253.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 真空密封器件漏率和真空度测试系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 依据检漏中的压差法原理，漏率的测量结果与压差（P1-P0）呈线性关系。因此，如图1所示，只要精确控制密闭腔体内的真空度P1，在测量得到漏率后，就可以计算出真空封装器件内部的真空度。由此可见，测试真空密封器件漏率和真空度需要解决以下两个关键问题：[/size][size=16px] （1）腔体真空度P1的精确控制：对于具有高真空（如P01E-03Pa）的封装器件，腔体真空度需要达到P11E-03Pa的更高真空度，以形成尽可能大的压差，这就要求对超高真空度能实现准确控制，控制精度越高则计算得到器件内部真空度的精度越高。[/size][size=16px] （2）漏率测量：漏率测量也是决定精度的关键因素，具体实施时可以采用各种高灵敏度的漏率测量方法，如氦质谱检漏仪。为了实现定量和高精度的漏率测量，也可以采用特殊设计的漏率测试系统，但这部分内容不在本文阐述的内容之内。[/size][size=16px] 本文的重点是介绍解决方案中的超高真空度精密控制技术。如图1所示，超高真空度的控制采用调节进气流量来实现，具体采用了VLV2023型号的电动可变泄漏阀，进气流量的调节范围是1E-8PaL/s~500PaL/s，调节信号为0~10V。超高真空度控制回路有真空计、真空控制器和电动可变泄漏阀组成，真空控制器采集真空计信号并与设定值进行比较后，输出PID控制信号对可变泄漏阀进行驱动来调节微小的进气流量，由此使腔体真空度快速恒定在设置值处。[/size][size=16px] 在超高真空控制中还面临另外一个问题是真空计输出信号的非线性，为此本文解决方案中采用了具有线性化处理功能的VPC2021系列真空压力控制器，通过在真空和电压的关系曲线中取八个数据点进行拟合，可很好的解决线性PID控制非线性信号的问题。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案很好的突破了真空密封件漏率和内部真空度测量难题，关键是实现了高真空度精密控制中的微小进气流量自动调节以及传感器非线性输出信号的PID控制器线性化处理。解决方案中的高真空度控制装置可广泛应用于任何真空系统，PID控制器线性化技术可广泛应用于各种非线性传感器测量控制场合。[/size][size=16px] 本解决方案对高真空微小压差下的漏率测试技术并未做详细的介绍，这部分内容将在后续研究报告中给出详细的测试系统描述。[/size][size=16px][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align]

[align=center][img=冷热台真空度控制,690,451]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071147131858_3924_3384_3.png!w690x451.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：针对气密真空冷热台目前存在的真空度控制精度差和配套控制系统价格昂贵的问题，本文介绍采用国产产品的解决方案，介绍了采用数控针阀进行上游和下游双向控制模式的详细实施过程。此方案已经得到了应用和验证，可实现宽范围内的真空度精密控制，真空度波动可控制在±1%以内，整个控制系统具有很高的性价比。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size]气密真空冷热台是同时可用于真空和气密环境的精密温控冷热平台，具有加热和制冷功能，适合显微镜和光谱仪等应用对样品在可控的真空度环境下进行精确加热或制冷。根据用户要求，针对目前的各种气密真空冷热台，在真空度控制方面，还需要解决以下几方面的问题：（1）无论是进口还是国产真空冷热台，真空度测量和控制还采用皮拉尼真空计，使得配套的控制系统无法实现真空度的精密控制，如无法满足研究和模拟冷冻干燥过程的精度要求。（2）气密真空冷热台普遍体积较小，在宽泛的真空度范围内，实现精确控制一直存在较大难度，真空度的波动性较大，而真空度的波动性又反过来影响温度的稳定性。（3）进口配套的真空度控制系统，不仅控制精度达不到要求，而且价格昂贵。针对气密真空冷热台存在的上述问题，本文将介绍采用国产产品并具有高性价比的解决方案，并介绍了详细的实施过程。[size=18px][color=#990000]二、解决方案[/color][/size]气密真空冷热台真空度精密控制系统的整体结构如图1所示，整个系统主要包括真空计、数控针阀、PID控制器和真空泵。[align=center][color=#990000][img=冷热台真空度控制,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071148328248_6901_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 冷热台真空度精密控制系统结构示意图[/color][/align]为提高真空度测控精度，采用了测量精度更高（可达满量程0.2%）的电容式真空计，可覆盖0.01~760Torr的真空度区间。如果需要更高真空度环境，也可以同时采用皮拉尼真空计进行测控。为实现全宽量的真空度控制，将两只数控针阀分别安装在冷热台的进气口和排气口。通过分别采用上游和下游控制模式，可实现全量程波动率小于±1%的精密控制。控制器是精密控制的关键，方案中采用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，独立的双通道便于进行上游和下游气体流量调节和控制。总之，通过此经过验证的真空度控制方案，可实现高性价比的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#ff0000]摘要：为了满足低压渗碳工艺中对真空度精密控制的要求，本文提出了相应的解决方案，其中包括增加一个混气罐用于渗透气体混合、采用上游和下游形式的动态控制方法和真空度与温度同时配合控制方法，由此可实现渗透工艺中真空度和温度的快速和精密控制。[/color][size=18px][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][/size]低压渗碳又称为真空渗碳，是在低压真空状态下，向高温炉内通入渗碳介质进行快速渗碳的工艺过程。真空渗碳工艺可分为一段式、脉冲式、摆动式几种形式，其中真空度、温度和渗碳时间等随具体要求的不同会发生相应变化，特别是真空度会随着温度变化发生剧烈变化。因此在真空渗碳工艺中，真空度控制方面需要解决以下几方面的问题：（1）真空度的快速精确控制问题，如定点控制、程序控制和快速脉冲控制，都要求真空控制系统具有较高的响应速度和控制精度。特别是在真空度全量程范围实现精密控制，势必要根据不同量程采用不同的真空度传感器和相应的上游和下游控制模式。（2）真空度和温度的同时控制问题，这是渗碳是在高温环境下进行，要求真空度和温度的同时协调控制。为满足低压渗碳工艺中对真空度精密控制的要求，本文提出了真空度精密控制解决方案，并采用双通道PID控制实现温度的同步控制。[size=18px][color=#ff0000]二、解决方案[/color][/size]低压渗透工艺中的真空度和温度控制系统，其整体结构如图1所示。[align=center][color=#ff0000][img=低压渗碳中的真空度控制,690,482]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204260835413442_9140_3384_3.png!w690x482.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图1 低压渗碳工艺中的真空度和温度控制系统结构示意图[/color][/align]真空度精密控制的基本原理是动态控制方法，即根据控制设定值和真空计测量值，分别调整渗碳室的进气流量和排气流量，使这进出流量达到动态平衡。如果要进行自动化控制，则需采用PID控制算法和相应控制器。如图1所示，本文提出的真空度精密控制解决方案就是采用了动态控制方法，采用电动针阀调节进气流量，采用电动球阀或电动针阀调节抽气流量，真空泵用作真空源，整个真空度的自动控制采用了PID控制器。对于不同的低压渗碳工艺，其真空度的控制范围为1Pa~100kPa范围。因此在具体工艺中，不同真空度范围内的控制需要采用不同的动态控制模式。对于1Pa~1kPa高真空区间内的真空度控制，采用固定抽气流量、调节进气流量的上游控制模式；对于1kPa~100kPa低真空区间内的真空度控制，采用固定进气流量、调节抽气流量的下游控制模式。如图1所示，为了实现对进气流量的调节和控制，在渗碳室的进气端增加一个混气罐，采用气体质量流量计分配各种渗透气体进入混气罐，混合后的渗透气体再通过电动针阀进行流量调节和控制。为了同时实现温度控制功能，本方案采用了双通道的PID控制器，一个通道用来控制真空度，另一个通道用来控制温度。此双通道PID控制器如图2所示。此PID控制具有24位A/D和16位D/A，具有47种（热电偶、热电阻、直流电压）输入信号形式，可连接各种真空度和温度传感器进行测量、显示和控制。2路独立测量控制通道，两线制RS485，标准MODBUSRTU 通讯协议。[align=center][color=#ff0000][img=低压渗碳中的真空度控制,363,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204260836105451_4665_3384_3.png!w515x567.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图2 VPC2021系列双通道PID控制器[/color][/align]为实现真空度控制过程中的高精度调节，采用了数控步进电机进行精细调节的电子针阀，如图3所示。此系列数控针阀的磁滞远小于电磁阀，并具有1秒以内的高速响应，特别是采用了氟橡胶（FKM）密封技术，使阀具有超强的耐腐蚀性。与数控电子针阀配备有一个步进电机驱动电路模块，给数控针阀提供了所需电源（24VDC）和控制信号（0~10VDC），同时也可提供 RS485 串口通讯的直接控制。[align=center][color=#ff0000][img=低压渗碳中的真空度控制,182,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204260836266795_6061_3384_3.png!w275x604.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图3 NCNV系列电动针阀[/color][/align]对于较大口径的抽气管路，本方案采用了微型电动球阀，如图4所示。此系列的电动球阀是一种小型电动阀门，阀门开度可根据控制信号（0~10VDC）的变化连续调节，最快开启闭合时间小于7秒，也可达到小于1秒的开启闭合时间，其执行器和阀体的一体化设计，减小了外形体积，价格低廉，常安装在密封容器和真空泵之间用于调节抽气速率。[align=center][color=#ff0000][img=低压渗碳中的真空度控制,309,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204260836408860_4144_3384_3.png!w521x673.jpg[/img][/color][/align][color=#ff0000][/color][align=center]图4 LCV-DS系列电动球阀[/align]总之，通过本文所述的解决方案，低压渗碳工艺中的真空度控制精度在全量程范围都可以达到1%，同时还可以进行相应的温度控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#cc0000]摘要：本文详细介绍了真空系统中压力和真空度测量和控制的基本概念已经常用的技术指标，详细介绍了模/数转换精度应压力和真空度测量分辨率的匹配，介绍了采用不同量程电容压力计进行真空度控制的最小建议范围。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#cc0000]1. 问题的提出[/color][/size]　　在各种真空工艺和测试系统的真空容器中，容器内部的气体压力或真空度的准确测量控制对于保证产品品质和仪器测量精度至关重要。由此在气压或真空度控制过程中，需要根据容器内的真空度稳定性要求来确定控制方式和真空度采集精度，据此来选择合理的控制仪表，因此需要充分理解与真空度相关的基本概念，并深入了解压力和真空的测量方式以及控制器的特性和局限性。[color=#cc0000][size=18px]2. 真空和压力的度量[/size]2.1. 真空和压力的各种度量单位[/color]　　在各种真空和压力测量系统中，需要清晰的了解不同压力指标的含义。　　通常用于真空测量的度量单位是托（Torr），等于1mmHg，它表示将汞的沉没柱高度提高1.0mm所需的大气压力，一个标准大气压力等于760Torr。在一些真空系统的真空测量中使用Torr的衍生单位毫托或1/1000Torr。大于1.0毫托的真空度通常用科学计数法表示（例如5.0E-06 Torr），在欧洲和亚洲常用的真空系统中的真空和气象测量通常将条形图分为1/1000，以产生毫巴（mbar）。　　在美国常用的压力度量标准是psi或“磅/平方英寸”，使用此度量标准，海平面上的大气压力测量值为14.69psi。为了进行比较，欧洲和亚洲的压力测量将大气压力定义为1.0bar。另一个指标是“水的英寸高度”，该指标通常用于报告美国天气预报中的气压，单位是指由大气压支撑的水下水柱的高度。使用此度量标准，大气压为406.8英寸水柱（在4°C时），有时此度量单位用于工业过程中的真空测量。　　压力的国际单位制量度为Pascal（缩写为Pa），以法国数学家和物理学家Blaise Pascal命名，它被定义为单位面积上的力的度量，等于每平方米一牛顿。SI单位的大气压为1.01325E+05 Pa。有些气压测量通常也会以千帕斯卡（kPa）为单位进行报告。表2-1列出了最常见的压力表和真空表。[align=center][color=#cc0000]表2-1 压力和真空的度量[/color][/align][align=center][img=,690,302]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/01/202101131045122503_3567_3384_3.png!w690x302.jpg[/img][/align][color=#ff0000]2.2. 压力和真空传感器[/color]　　压力和真空的测量一般采用传感器，这些传感器所组成的压力表和真空表根据测量原理的不同分为多种形式，这些仪表的主要类型包括：　　（1）机械规：这类仪表使用某种形式的机械联动装置或膜片装置，无需任何电子器件，仅依靠机械式的移动来指示压力或真空度。因为无需带电运行，所以这类仪表常用于压力和真空系统的安全性指示，即使在系统断电情况下也能大致了解腔体内的情况。　　（2）热导规：通常称为皮拉尼、热偶和对流表，其作用原理是气体的导热系数随压力而变化，电热丝是平衡电子电路中的传感元件。由于热丝的热损失率随气体的导热系数而变化，因此也会随着腔体内气体压力和真空度而发生改变，这种变化要求改变电路的电气特性之一（电流、电压或功率）以保持电路平衡。　　（3）应变规：这是一类基于应变的压力测量仪表，常用于正压测量。它们采用了一个薄隔膜，其背面装有应变感应电子电路。压力的变化会引起膜片偏转，从而产生应变，该应变被传感器检测到。　　（4）电容规：常用于压力/真空测量，它们依赖于隔膜和通电电极之间电容的变化。　　（5）柱规：它们使用液体，其在封闭柱中的高度会随压力而变化。　　（6）电离规：取决于周围气体分子的电离和相应离子电流的测量。离子电流与腔室内的真空压力直接相关。　　表2-2显示了不同类型的压力/真空表的比较，从中可以看出没有一类仪表可以满足每个过程中的所有测量要求。[align=center][color=#cc0000]表2-2 主要类型压力表的性能比较[/color][/align][align=center][color=#cc0000][img=,690,167]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/01/202101131045550873_8034_3384_3.png!w690x167.jpg[/img][/color][/align][color=#cc0000][/color][align=center][/align][size=18px][color=#cc0000]3. 压力和真空仪表常用技术指标[/color][/size]　　与其他物理量测量中存在的现象类似，很多用户对如何评价压力和真空仪表存在模糊的概念，因此这里简要说明压力和真空仪表的常用技术指标。　　（1）参考标准：一种非常准确的压力或真空测量仪器，用于校准其他此类仪器。　　（2）精确度：压力或真空仪表和用于校准的参考标准之间的绝对测量差。常用是以读数的百分比或满量程的百分比为单位来表达。　　（3）线性度：与大多数其他传感器类似，压力和真空仪表（无论是数字还是模拟形式）都以设计为线性化输出作为达到理想状况的标准。线性度是衡量电子设备完成这项任务的程度——通常指定为满量程的百分比。　　（4）重复性：衡量压力和真空仪表在多个不同过程运行期间，在相同压力下能达到相同输出的接近程度。一些仪表制造商在技术指标中包括了重复性，但并非全部都如此。如果没有特别注明，用户应要求供应商提高该指标。　　（5）分辨率：压力和真空仪表可以实际测量的最小压力和真空度。如果仪表是模拟信号输出的型号，并且需要数字输入，则几乎总是需要高分辨率的模/数转换（至少14位），否则A/D分辨率将决定压力和真空测量的分辨率，而不是压力计和真空计的分辨率。　　（6）零位和零位偏移：零位是指将压力计的输出调整为在（a）系统中可获得的最低压力或（b）低于电容式压力计分辨率的压力下读取零时发生的情况。经过一段使用时间后，零位置可能会发生变化，从而改变压力表的位置并在压力计的整体输出中产生偏移，因此必须除去这种偏移以获得可接受的精度。如果系统达到的基本压力低于压力计的分辨率，则可以将压力计的输出调整为最小输出。但是，如果最小系统压力高于压力计的分辨率，则必须使用永久零偏移量来确定正确的系统压力。零偏移或零漂移的存在并不总是表明设备需要重新校准，因为零位置的变化仅很少影响实际的压力计校准。　　从表2-2可以看出，电容式压力/真空计的测量准确性最高，因此电容式真空计通常作为其他类型压力计的参考设备（即用来校准其他产品）。如对于无加热功能的的1000Torr电容压力计的准确度指标（包括重复性）约为读数的0.25%，相比之下，相同量程的皮拉尼或热偶压力计的读数精度为5~25％，电容式真空计的准确度是它们的100倍。[size=18px][color=#cc0000]4. 高精度压力和真空度控制的实现[/color][/size]　　对于与真空相关的各种系统中，在指定的压力和真空度区间内进行精确测量和控制至关重要。例如，如果过程设定值介于5.0~6.0mTorr之间，并且所需的压力读数精度为0.5mTorr，则所需的测量精度为读数的10%，或者，对于100mTorr的电容压力计，为满量程的0.5%。如果选定的压力计或真空计不能达到这一精度水平，则无法将真空过程控制在所需的过程区间内。　　用作闭环压力和真空度控制的压力计或真空计输入信号必须具有足够的分辨率，以辨别过程中非常小的压力变化。同时，回路中的压力和真空度控制器和控制阀也必须具有必要的分辨率，以便有效地利用这些数据来控制压力的微小变化。很多用户往往只重视了压力或真空计的选择和相应的技术指标，而忽视了控制器以及控制阀的分辨率指标，这基本是造成控制精度达不到要求或波动度较大的主要原因。[color=#cc0000]4.1. 压力计和真空计的选择[/color]　　选择压力计和真空计的第一个考虑因素是满量程压力和真空度范围。为了获得良好的测量精度，真空计范围应与待测量的预期压力或真空范围相匹配。理想情况下，压力计范围应包含最高预期压力，这将最大化输出信号（模拟）并提高信噪比。如考虑在5mTorr和80mTorr之间操作的真空过程，该过程的最佳压力计（如电容压力计）的满量程范围为100mTorr。如果采用电容压力计，则该传感器在最小预期压力下的模拟输出为满量程的5%，在低压下提供良好的精度和高信噪比，同时保持足够的范围来测量高系统压力。虽然满量程为1Torr的电容压力计也适用于这种应用，但在5mTorr时的模拟输出将减少10倍，信号强度的这种变化将大大降低信噪比，降低读数精度。　　许多商品化的压力计将其输出作为模拟信号发送给主机、过程控制器或数据记录设备，输出信号有多种形式，如0~10V直流电、0~5V直流电、0~1V直流电和4~20mA是最常见形式。在大多数格式中，输出与压力成线性关系，使得压力计的输出易于在软件中缩放。[color=#cc0000]4.2. 压力计和真空计信号的输出和采集[/color]　　各种测量原理的压力计和真空计，其信号输出一般为模拟量，大多为连续的直流电压信号。为了将这些模拟信号直接以数字信号输出，或在控制过程中用控制器和数据记录仪采集这些模拟信号，都需要根据要求对这些模拟信号有足够高的采集精度，也就是说目标压力信号的模拟/数字（A/D）转换必须具有足够的分辨率，以将信号与压力计的正常背景噪声区分开来。例如，压力计信号的12位模数转换将区分压力计满量程模拟输出0.02%的最小信号。对于1Torr全刻度压力计，这意味着不能检测到小于0.2mTorr的压力或压力变化。在假设压力计和真空计的模拟输出为0~10V直流时，表4-1显示了各种压力计的最小可分辨压力与模数转换精度的关系。[align=center][color=#cc0000]表4-1 常见（A/D）模数分辨率下的最小可分辨压力（满量程测量范围为0~10V直流）[/color][/align][align=center][img=,690,309]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/01/202101131047065875_9748_3384_3.png!w690x309.jpg[/img][/align]　　从上表可以看出，将压力计输出和所需过程测量精度与主机、数据记录器或控制器的分辨率相匹配非常重要。例如，如果过程在满量程范围的1.0%下运行，压力计的满量程输出为10.000V直流信号，主机必须能够可靠地辨别100mV模拟信号。因此，A/D数据采集系统需要至少12位分辨率才能在其大部分测量范围内使用压力计。更高位的分辨率允许在最低压力下提高压力计测量的分辨率。表4-1显示了不同A/D分辨率下的最小可分辨模拟信号。上海依阳实业有限公司的压力和真空度控制器都提供至少16位的模数转换，能够解析低至0.4mV的信号，也可以根据需要提供更高位数的模式转换及相应的控制器。[color=#cc0000]4.3. 压力和真空度的闭环控制[/color]　　在微小变化的压力和真空度闭环工作过程中，需要将压力计的量程选择至少要限制少整整十倍。如考虑在5mTorr下使用压力计控制过程的情况，100mTorr满量程压力计是可以使用的最大压力范围。事实上，较低的满量程范围设备将是一个更好的选择，因为它们提供更高的输出信号，更容易检测和解决，这将提高压力控制的精度。表4-2给出了一些常见电容压力计真空范围的最小建议控制压力。[align=center][color=#cc0000]表4-2 满量程压力计范围的最低控制压力[/color][/align][align=center][img=,690,230]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/01/202101131047445188_687_3384_3.png!w690x230.jpg[/img][/align][size=18px][color=#cc0000]5. 结论[/color][/size]　　压力计和真空计是许多工艺过程和测试系统应用中压力/真空测量的常用传感器，为了在准确性和精确性方面实现最大性能，必须考虑并正确选择压力计特性。这些包括压力计固有的电子特性，如量程和灵敏度。另外，使用这些压力计信号的任何系统，必须匹配合理的模/数（A/D）测量精度。当然，一般而言，模数精度越高，造价越高，体积越大。[align=center]=======================================================================[/align]

[size=14px][color=#ff0000]摘要：针对蒸发浓缩工艺中存在的溶剂损耗和真空调节阀门耐腐蚀性差的问题，本文提出了相应的解决方案，其中包括了真空度精密控制方法、真空度与温度同时配合控制方法以及采用强耐腐蚀性的电动阀门作为真空度调节阀。[/color][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][/size][size=14px]在溶剂萃取过程中一般会采用真空蒸发浓缩工艺，由于溶剂往往具有很好的挥发性，使得在真空抽取过程中溶剂容易产生损耗，有时可以达到5~8%的损耗。因此，为了解决蒸发浓缩工艺中溶剂的损耗，需要解决以下几方面的问题：[/size][size=14px]（1）真空度的精确控制问题，如定点控制和程序控制，这是降低溶剂损耗的关键。[/size][size=14px]（2）真空度和温度的同时控制问题，这是由于不同的真空度决定了溶液的沸点，通过真空度和温度的同时协调控制，可大幅度提高溶剂的出产率。[/size][size=14px]（3）在蒸发浓缩工艺中，很多溶剂和溶液往往具有一定的腐蚀性，这就要求真空调节阀门具有很好的耐腐蚀性。[/size][size=14px]为解决蒸发浓缩工艺中降低溶剂损耗的要求，本文提出了真空度精密控制解决方案，其中包括了采用强耐腐蚀性的电动阀门作为真空度调节阀。[/size][size=18px][color=#ff0000]二、解决方案[/color][/size][size=14px]对于蒸发浓缩工艺中的真空度和温度的精密控制，其控制系统的整体结构如图1所示。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=真空压力控制,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204211029267972_5007_3384_3.png!w690x388.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图1 蒸发浓缩工艺的真空度和温度控制系统结构示意图[/color][/align][size=14px]真空度精密控制的基本原理是动态控制方法，即根据控制设定值和真空计测量值，分别调整真空容器的进气流量和排气流量，使这进出流量达到动态平衡。如果要进行自动化控制，则需采用PID控制算法和相应控制器。[/size][size=14px]如图1所示，本文提出的真空度精密控制解决方案就是采用了动态控制方法，采用电动针阀调节进气流量，采用电动球阀或电动针阀调节抽气流量，真空泵用作真空源，整个真空度的自动控制采用了PID控制器。[/size][size=14px]为了同时实现温度控制功能，本方案采用了双通道的PID控制器，一个通道用来控制真空度，另一个通道用来控制温度。此双通道PID控制器如图2所示。此PID控制具有24位A/D和16位D/A，具有47种（热电偶、热电阻、直流电压）输入信号形式，可连接各种真空度和温度传感器进行测量、显示和控制。2路独立测量控制通道，两线制RS485，标准MODBUSRTU 通讯协议。[/size][align=center][color=#ff0000][size=14px][img=真空压力控制,363,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204211030055351_2240_3384_3.png!w515x567.jpg[/img][/size][/color][/align][color=#ff0000][/color][align=center]图2 VPC2021系列双通道PID控制器[/align][align=left][size=14px]为实现真空度控制过程中的高精度调节，采用了数控步进电机进行精细调节的电子针阀，如图3所示。此系列数控针阀的磁滞远小于电磁阀，并具有1秒以内的高速响应，特别是采用了氟橡胶（FKM）密封技术，使阀具有超强的耐腐蚀性。与数控电子针阀配备有一个步进电机驱动电路模块，给数控针阀提供了所需电源（24VDC）和控制信号（0~10VDC），同时也可提供 RS485 串口通讯的直接控制。[/size][/align][align=center][size=14px][img=真空压力控制,182,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204211031223529_3651_3384_3.png!w275x604.jpg[/img][/size][/align][size=14px][/size][align=center]图3 NCNV系列电动针阀[/align][align=left][size=14px]对于较大口径的抽气管路，本方案采用了微型电动球阀，如图4所示。此系列的电动球阀是一种小型电动阀门，阀门开度可根据控制信号（0~10VDC）的变化连续调节，最快开启闭合时间小于7秒，也可达到小于1秒的开启闭合时间，其执行器和阀体的一体化设计，减小了外形体积，价格低廉，常安装在密封容器和真空泵之间用于调节抽气速率。[/size][/align][align=center][size=14px][img=真空压力控制,300,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204211031028665_5415_3384_3.png!w521x673.jpg[/img][/size][/align][size=14px][/size][align=center]图4 LCV-DS系列电动球阀[/align][size=14px][/size][size=14px]总之，通过本文所述的解决方案，在蒸发浓缩工艺中的真空度控制精度可以达到1%，同时还可以进行相应的温度控制，真空调节阀具有超强的耐腐蚀能力，可有效降低溶剂的损耗。[/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size]