1. 概述 针对目前常用的高温加热炉保护气体管路使用中存在的不便性,采用改进措施和配套装置,使得惰性气体管路的使用更方便、更安全和更直观。2. 常用保护气体管路结构 高温真空炉,如石墨加热炉和钨丝加热炉等,在工作过程中都需要惰性气体保护。常需对炉体先抽真空后充惰性气体,并使真空炉内惰性气体的气压略大于大气压,在整个升降温过程中真空炉始终处在正压状态,以避免发热体和工件氧化。保护气体管路结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/04/201704021923_01_3384_3.png图 2-1 高温加热炉常用保护气体管路示意图3. 常用保护气体管路使用步骤 (1)使真空腔处于闭合状态,关闭所有阀门。 (2)开启真空泵和开关阀2,对高温加热炉真空腔开始抽真空。 (3)当真空腔内的真空度达到要求真空度时,一般为20Pa左右,先后开启气瓶减压阀和开关阀1,调节浮子流量计,用最小气体流量对真空腔进行充气,同时真空泵抽掉充气管路中的残存大气。 (4)按顺序先后关闭开关阀2和真空泵,调节浮子流量计增大充气流量,使真空腔内惰性气体较快速度接近大气压。 (5)当充气使得真空腔内气压达到放气阀出气压力时,调节浮子流量计到合适的最小流量,使充入的气体经过真空腔由放气阀排出,形成单向流动。 (6)保持浮子流量计调节位置不变,真空腔内始终处于恒定的正压环境,然后开始高温加热炉的升降温过程和其它试验操作。4. 问题提出 上述的高温真空炉保护气体管路在实际工程使用中存在以下问题: (1)充气管路中调节气体流速的浮子流量计真空密闭性很差,在负压状态下的充气过程中,大气会经浮子流量计进入到真空腔内。如果将充气管路和浮子流量计与真空腔一起抽真空,浮子流量计的泄漏会造成真空腔真空度始终无法达到高温加热炉腔体的真空度要求。 (2)当腔内气压达到设定正压,放气阀开始放气。但放气阀的放气过程并不直观,无法准确观察到放气现象。尽管有些单向放气阀带有放气哨音,但腔体始终处于正压放气状态,连续的放气哨音反而成为一种噪音。如果采用更复杂和准确的压力仪表来进行检测,会增加相应的成本。 5. 新型管路要求 所需求的加热炉保护气体管路如图 5 1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/04/201704021924_01_3384_3.png 图 5-1 新型高温加热炉常用保护气体管路示意图 具体要求如下: (1)将浮子流量计改进为真空密封型的浮子流量计,便于将充气管路中的残存气体抽取干净,同时保证充气过程中的惰性气体纯度,避免外部空气渗入。如果不考虑气体流量的直观性调节,也可以增加两路充气管路,一路用开度较大的调节阀来进行快速充气,以满足较大真空腔体对快速充气的要求;另一路用开度较小的针阀控制充气,以满足较小体积真空腔体的充气要求,以避免腔体内部过压太快。 (2)将真空腔上两个放气阀更换为两个不同量程的单向限压阀,如6Psi和9Psi,其中6Psi限压阀保证只有真空腔内气压大于大气压6Psi时才能导通放气,9Psi限压阀保证只有真空腔内气压大于大气压9Psi时才能导通放气。这样配置两个不同量程单向限压阀的作用,一是将真空腔内的惰性气体正压严格控制在6~9Psi之间,二是当其中6Psi放气阀发生堵塞失效正压增加后,9Psi放气阀导通起到安全保护作用,控制真空腔内正压不至于过大。 (3)分别在两个不同量程的单向限压阀出气端连接上两个气泡式流量指示计,从两个限压阀流出的气体通过导管导入油内,以气泡形式指示出气体的流出和流量大小。 (4)如果高温真空炉内不要求有惰性气体正压形式,充入的惰性气体直接经过加热炉后直接以一个大气压压力直接排出炉外。这样可以不安装两个不同量程的单向限压阀,而是在相应接口处直接安装上两个气泡式流量指示计,或只安装上一个气泡式流量指示计而另一接口密封,这样排出的惰性气体可以通过气泡直接观察。在这种情况下,这种气泡式流量指示计就需要兼顾负压功能,即在抽真空状态过程中气泡式流量指示计自动密闭起到关闭阀门的作用,而在充惰性气体过程中当真空腔内气压接近一个大气压式自动打开排出气体并由气泡显示流量大小。6. 效果总结 改进后的管路可以更有效的消除充气管路内残留大气和浮子流量计大气泄漏所引起的真空腔内惰性气体不纯问题,惰性气体防护作用更有效。 通过改进后的高温加热炉保护气体管路,保护气体管路可以应用于有设定正压要求的高温加热炉系统,也可以应用于无正压要求的高温加热炉。 改进后的管路可以精确控制真空腔内惰性气体气压范围,提高真空腔内气压保护的安全性,可以直观的观察到真空腔内惰性气体的气压变化过程和速度,重要的是整体结构比较廉价。
热处理工艺中零件脱碳会缩短其使用寿命,采用可控气氛可以改善零件的变形,开裂,还可以准确控制表面渗入元素的浓度,提高渗件质量。而热处理炉气监控系统可以让炉内气氛活动清晰起来,让理论和实际保持一致。 碳势是气体渗碳、脱碳等工艺过程中需要精确控制的主要参数。炉气的碳势未得到有效控制时,往往造成钢铁组件的渗层表面含碳量或渗层碳浓度达不到工艺要求。在一定的渗碳温度下,炉气碳势主要取决于炉气的成分及在其高温下相互结合反应的结果。 热处理炉气监控系统可以实时测量炉内真实气氛、氧电势、温度,让碳势控制不再依靠理论上的化学平衡,而是直接反应炉内生成的气氛情况。[align=center][img=,690,492]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901031325052180_6133_2567402_3.png!w690x492.jpg[/img][/align] 如图所示,热处理炉气监控系统不仅可以实时连续的在线测量炉内气氛,还设置了报警功能,随时提示工艺员炉内情况,工艺员还可现在一键校准标定数值,操作非常的简单方便。 目前热处理炉气监控系统是渗碳工艺中值得推荐的碳势控制产品,作为工艺操作工程师们的第三双眼睛,实时守护您的“调皮”炉内气氛。
[align=center][b][img=显微镜探针冷热台的真空压力和气氛精密控制解决方案,600,484]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021102101876_7960_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/align][size=16px][color=#333399][b]摘要:针对目前国内外显微镜探针冷热台普遍缺乏真空压力和气氛环境精密控制装置这一问题,本文提出了解决方案。解决方案采用了电动针阀快速调节进气和排气流量的动态平衡法实现0.1~1000Torr范围的真空压力精密控制,采用了气体质量流量计实现多路气体混合气氛的精密控制。此解决方案还具有很强的可拓展性,可用于电阻丝加热、TEC半导体加热制冷和液氮介质的高低温温度控制,也可以拓展到超高真空度的精密控制应用。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]====================[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#333399][b][/b][/color][/size][size=18px][color=#333399][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 探针冷热台允许同时进行样品的温控和透射光/反射光观察,支持腔内样品移动、气密/真空腔、红外/紫外/X光等波段观察、腔内电接线柱、温控联动拍摄、垂直/水平光路、倒置显微镜等,广泛应用于显微镜、倒置显微镜、红外光谱仪、拉曼仪、X射线等仪器,适用于高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、 食品、冷冻干燥、 X光衍射等领域。[/size][size=16px] 在上述这些材料结构、组织以及工艺过程等的微观测量和研究中,普遍需要给样品提供所需的温度、真空、压力、气氛、湿度和光照等复杂环境,而现有的各种探针冷热台往往只能提供所需的温度变化控制,尽管探针冷热台可以提供很好的密闭性,但还是缺乏对真空、压力、气氛和湿度的调节及控制能力,国内外还未曾见到相应的配套控制装置。为了实现探针冷热台的真空压力、气氛和湿度的准确控制,本文提出了相应的解决方案,解决方案主要侧重于真空压力和气氛控制问题,以解决配套装置缺乏现象。[/size][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对显微镜探针冷热台的真空压力和气氛的精密控制,本解决方案可达到的技术指标如下:[/size][size=16px] (1)真空压力:绝对压力范围0.1Torr~1000Torr,控制精度为读数的±1%。[/size][size=16px] (2)气氛:单一气体或多种气体混合,气体浓度控制精度优于±1%。[/size][size=16px] 本解决方案将分别采用以下两种独立的技术实现真空压力和气氛的精确控制:[/size][size=16px] (1)真空压力控制:采用动态平衡法技术,通过控制进入和排出测试腔体的气体流量,使进气和排气流量达到动态平衡从而实现宽域范围内任意设定真空压力的准确恒定控制。[/size][size=16px] (2)气氛控制:采用气体质量流量控制技术,分别控制多种工作气体的流量,由此来实现环境气体中的混合比。[/size][size=16px] 采用上述两种控制技术所设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=显微镜探针冷热台真空压力和气氛控制系统结构示意图,690,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021103195907_6925_3221506_3.jpg!w690x329.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 真空压力和气氛控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示,真空压力控制系统由进气电动针阀、高真空计、低真空计、排气电动针阀、高真空压力控制器、低真空压力控制器和真空泵组成,并通过以下两个高低真空压力控制回路来对全量程真空压力进行精密控制:[/size][size=16px] (1)高真空压力控制回路:真空压力控制范围为0.1Torr~10Torr(绝对压力),控制方法采用上游控制模式,控制回路由进气电动针阀(型号:NCNV-20)、高真空计(规格:10Torr电容真空计)和真空压力程序控制器(型号:VPC20201-1)组成。[/size][size=16px] (2)低真空压力控制回路:真空压力控制范围为10Torr~1000Torr(绝对压力),控制方法采用下游控制模式,控制回路由排气电动针阀(型号:NCNV-120)、低真空计(规格:1000Torr电容真空计)和真空压力程序控制器(型号:VPC20201-1)组成。[/size][size=16px] 由上可见,对于全量程真空压力的控制采用了两个不同量程的薄膜电容真空计进行覆盖,这种薄膜电容真空计可以很轻松的达到0.25%的读数精度。真空计所采集的真空度信号传输给真空压力控制器,控制器根据设定值与测量信号比较后,经PID算法计算后输出控制信号驱动电动针阀来改变进气或排气流量,由此来实现校准腔室内气压的精密控制。[/size][size=16px] 在全量程真空压力的具体控制过程中,需要分别采用上游和下游控制模式,具体如下:[/size][size=16px] (1)对于绝对压力0.1Torr~10Torr的高真空压力范围的控制,首先要设置排气电控针阀的开度为某一固定值,通过运行高真空度控制回路自动调节进气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] (2)对于绝对压力10Torr~1000Torr的低真空压力范围的控制,首先要设置进气针阀的开度为某一固定值,通过运行低真空度控制回路自动调节排气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] (3)全量程范围内的真空压力变化可按照设定曲线进行程序控制,控制采用真空压力控制器自带的计算机软件进行操作,同时显示和存储过程参数和随时间变化曲线。[/size][size=16px] 显微镜探针冷热台内的真空压力控制精度主要由真空计、电控针阀和真空压力控制器的精度决定。除了真空计采用了精度为±0.25%的薄膜电容真空计之外,所用的NCNV系列电控针阀具有全量程±0.1%的重复精度,所用的VPC2021系列真空压力控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比,通过如此精度的配置,全量程的真空压力控制可以达到很高的精度,考核试验证明可以轻松达到±1%的控制精度,采用分段PID参数,控制精度可以达到±0.5%。[/size][size=16px] 对于探针冷热台内的气氛控制,如图1所示,采用了多个气体质量流量控制器来对进气进行精密的流量调节,以精确控制各种气体的浓度或所占比例。通过精密测量后的多种工作气体在混气罐内进行混合,然后再进入探针冷热台,由此可以准确控制各种气体比值。在气氛控制过程中,需要注意以下两点:[/size][size=16px] (1)对于某一种单独的工作气体,需要配备相应气体的气体质量流量控制器。[/size][size=16px] (2)混气罐压力要进行恒定控制或在混气罐的出口处增加一个减压阀,以保持混气罐的出口压力稳定,这对准确控制校准腔室内的真空压力非常重要。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,本解决方案可以彻底解决显微镜探针冷热台的真空压力控制问题,并具有很高的控制精度和自动控制能力。另外,此解决方案还具有以下特点:[/size][size=16px] (1)本解决方案具有很强的适用性和可拓展性,通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同范围的真空压力,更可以通过在进气口增加微小流量可变泄漏阀,实现各级超高真空度的精密控制。[/size][size=16px] (2)本解决方案所采用的控制器也可以应用到冷热台的温度控制,如帕尔贴式TEC半导体加热制冷装置的温度控制、液氮温度的低温控制。[/size][size=16px] (3)解决方案中的控制器自带计算机软件,可直接通过计算机的屏幕操作进行整个控制系统的调试和运行,且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储,这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起控制系统,极大方便了微观分析和测试研究。[/size][size=16px] 在目前的显微镜探针冷热台环境控制方面,还存在微小空间内湿度环境的高精度控制难题,这将是我们后续研究和开发的内容之一。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]
高温箱式气氛炉和管式气氛炉那个好?[em0808]工作温度1300-1400度气氛:N2、H2温控好,气密性好,恒温性好那个厂家的质量可靠
[align=center][img=高温石英管式炉及其真空控制系统,600,391]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311281102414320_6035_3221506_3.jpg!w690x450.jpg[/img][/align][size=16px][color=#990000][b]摘要:针对用户提出的高温石英管加热炉真空度控制系统的升级改造,以及10~100Torr的真空度控制范围,本文在分析现有真空控制系统造成无法准确控制所存在问题的前提下,提出了切实可行的解决方案。解决方案对原有的无PID控制功能的压强自动控制仪和慢速大口径电动蝶阀进行了更换,采用了高精度可编程PID真空压力控制器,采用了口径较小响应速度更快的电动球阀。此解决方案已在多个真空领域得到应用,并可以达到±1%的高精度控制。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 项目背景[/b][/color][/size][size=16px] 高温石英管式炉广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、耐火材料、新材料开发、特种材料和材等领域。石英管式炉的加热元件一般为NiCrAl电阻丝,并采用双层壳体结构,并带有风冷,使得壳体表面的温度小于70℃。保温材料采用高纯氧化铝纤维,环保节能,可以最大程度的减少热量的损失。为了进行各种气氛环境下的高温反应和研究,并避免高温产出物对加热丝的腐蚀影响,石英管式炉中普遍安装了一根高纯石英管用来作为炉膛,且石英管两端可固定金属密封法兰,从而可在石英管内形成密闭真空环境。[/size][size=16px] 最近有用户提出了对在用的石英管式炉进行技术改造,此卧式高温石英管式炉如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=需进行升级改造的高温石英管式炉及其真空控制系统,690,286]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311281105026257_5413_3221506_3.jpg!w690x286.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 需进行改造的真空石英管式炉及其真空控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 用户对现有石英管式炉进行技术改造的内容是要实现管式炉真空度的精密控制,如图1所示,现有的真空度控制系统采用了电容薄膜真空规作为真空度传感器,传感器配套有真空显示仪进行真空度测试值显示并输出信号,压强自动控制仪接收传感器信号,然后驱动电动蝶阀进行开度变化,以实现真空度的自动控制。但此真空度控制系统在调试过程中,完全无法实现真空度的自动控制,这主要是现有真空度控制系统存在以下几方面的问题:[/size][size=16px] (1)现有真空控制系统所采用的压强自动控制仪并不具备PID控制功能,所以有时候会出现某些真空度区间无法准确控制的现象。[/size][size=16px] (2)所采用的电动蝶阀响应速度太慢,而且口径太大,很难对压强自动控制仪输出的控制信号做出快速响应,对如此小内径的石英管腔体很难进行真空度的准确控制。[/size][size=16px] 为了彻底解决现有真空度控制系统存在的上述问题,本文提出了如下技术升级改造方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 首先,按照用户要求,解决方案拟达到的技术指标如下:[/size][size=16px] (1)真空度控制范围:10~100Torr(绝对压力)。[/size][size=16px] (2)真空度控制精度:读数的±%。[/size][size=16px] (3)控制功能:PID自动控制,多个设定点可编程自动控制。[/size][size=16px] 为了实现上述技改指标,本解决方案所设计的高精度真空度控制系统如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=改造升级后的真空控制系统结构示意图,690,292]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311281105266047_8320_3221506_3.jpg!w690x292.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 改造升级后的真空控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 改造升级后的真空控制系统还是沿用下游控制模式,即对排气流量进行调节,同时还继续使用原有的电容真空计,但在以下几方面做出了改进:[/size][size=16px] (1)真空度测量和控制仪表的改进:解决方案中采用了超高精度VPC2021-1型真空压力控制器,其具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比,可直接用来接收电容真空计输出的真空度电压信号并按照真空度单位进行显示,无需再使用原有的真空显示仪。此真空压力控制器是一款超高精度的PID控制器,充分发挥了PID自动控制的强大功能,且PID参数可进行自整定,是实现真空度高精度控制的重要保证。另外,此真空压力控制器具有多个设定点编程控制功能,可按照设定折线和真空度变化速率对石英管内的真空度进行自动程序控制。[/size][size=16px] (2)排气阀门的改进:解决方案中将原有的慢速和大口径电动蝶阀更换为响应速度更快和口径更小的电动球阀,在减小排气调节口径提高阀门开度调节效率的同时,能更快的响应真空压力控制器给出的控制信号,极大减小了控制的滞后性,保证了控制的准确性。[/size][size=16px] 图3给出解决方案中真空度控制系统的接线图。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=真空控制系统接线图,600,191]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311281105446783_3371_3221506_3.jpg!w690x220.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图3 真空度控制系统接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 解决方案中所配置的VPC2021-1真空压力控制器具有标准MODBUS通讯协议的RS485接口,并配置了计算机软件,可通过在计算机上运行软件完成控制器的参数设置、远程控制操作、控制过程参数和曲线的显示和存储。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本解决方案将彻底解决了管式炉真空度的高精度控制问题,并具有以下特点:[/size][size=16px] (1)解决方案的下游真空度控制不受上游进气流量大小的影响,在调节的恒定进气流量下,石英管内的真空度可以自动控制在设定值上。[/size][size=16px] (2)本解决方案具有很强的灵活性,目前本解决方案所控制的是10~100Torr真空度范围,如果要进行0.1~10Torr范围的真空度控制,则通过在进气端口增加一个电动针阀,通过恒定排气流量的同时调节针阀开度,则可实现高真空度精密控制。同样,更换更大量程的真空计,还可以在石英管内实现微正压控制。[/size][size=16px] (3)本解决方案具有很强的适用性,在排气端增加真空进样装置,可将石英管加热炉内高温下产生的气体导入到质谱仪或与其他仪器联用进行产物分析。[/size][size=16px] (4)本解决方案中的真空压力控制器是一款通用性PID控制器,除了具有高精度真空压力控制功能之外,更换温度传感器和流量计后也可以用于温度和流量控制。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][b][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align]
[color=#990000]摘要:增材制造的激光粉末床融合过程中,在环境气氛窗口5~101KPa范围内,可使得熔池更稳定和降低孔隙率。本文介绍了实现气氛压力控制的方法以及具体布局和相应配置。[/color][align=center][img=增材制造,690,325]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112121732534721_961_3384_3.jpg!w690x325.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000][/color][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]增材制造的低压气氛激光粉末床融合工艺[/color][/size] 特点:熔池更稳定和降低孔隙率。 低压气氛要求:在工艺窗口为5kPa~101kPa内实现快速准确的气压控制。[align=center][img=增材制造,690,479]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112121734044490_4158_3384_3.png!w690x479.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 真空激光粉末床融合设备[/color][/align][size=18px][color=#990000]气压控制[/color][/size] 控制方法:双向控制模式,同时调节上游进气电动针阀和下游电动球阀来调节进气流量和真空泵排气速率。 传感器:真空压力传感器,测量范围5kPa~101kPa,精度±0.2%。 控制器:双通道PID控制器,双向控制功能。[align=center][color=#990000][img=增材制造,690,229]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112121735072671_1242_3384_3.png!w690x229.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 真空激光粉末床融合环境压力控制框图[/color][/align]
[size=16px][color=#990000][b]摘要:根据近期LK-99超导材料研究报道,我们分析此材料制备采用了真空烧结工艺。由于目前大部分复现研究所用的真空烧结技术和设备都非常简陋,使得LK-99的复现性很差。为此我们提出了真空度准确控制解决方案,其目的第一是实现烧结初期真空度线性控制避免粉体材料出现扬尘以及烧结过程中的真空度稳定,第二是多通道进气的控制以实现烧结结束前的快速冷却和提供不同的烧结气氛,第三是为后续致密化和大尺寸制备提供支撑。[/b][/color][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000][b]1. 背景介绍[/b][/color][/size][size=16px] 随着近期韩国科学家提出LK-99超导材料可在常压室温下出现超导现象,国内外对此作出了积极的响应,广泛开展了制备LK-99材料和超导现象复现的工作,但绝大多数都以失败告终。通过对各种报道的分析,我们发现LK-99材料的制备过程中存在以下两方面的工艺特点:[/size][size=16px] (1)根据韩国科学家的报道,他们在超导材料制备中采用了固态合成工艺(synthesized using the solid-state method),且工艺条件为10-3Pa的高真空和接近一千度的高温环境,制备出的LK-99材料为晶体结构。由此可见,高真空和高温是制备过程的必要条件,此制备工艺与真空烧结工艺非常相似,那么很多在常压高温炉里制备出的材料自然无法复现LK-99超导现象。[/size][size=16px] (2)在韩国科学家的最新报道中给出了更详细的LK-99材料制备细节,要求在材料制备的最后阶段需打破高温炉石英管放入氧气,摇动样品使氧气能与硫更充分结合,减少或者清除硫杂质,同时提高氧元素占比,更有利于材料晶体的稳定性。尽管打破石英管(也有报道提到是石英管偶然出现裂纹)显着烧结设备十分简陋甚至不专业,但这更加突显出整个烧结过程是一个标准的真空烧结工艺,最后阶段加入氧气除了清除杂质作用外,更是一个真空烧结工艺中必须的快速冷却工序。[/size][size=16px] 根据上述所报道的制备工艺,可以大致分析出LK-99超导材料制备是真空烧结工艺,整个烧结工艺中除了温度之外,关键是对真空度和气氛的控制,这在后续致密化和大尺寸LK-99超导材料制备中尤为重要。为此,有客户针对LK-99超导材料的复现制备,明确提出了真空烧结炉升级改造的技术指标,具体内容如下:[/size][size=16px] (1)真空度控制范围:5×10-4Pa~0.1MPa。[/size][size=16px] (2)进气通道:4路。[/size][size=16px] (3)控制方式:5×10-4Pa~1kPa范围定点控制,1kPa~0.1MPa程序控制。[/size][size=16px] (4)控制精度:采用电容真空计时为±1%,采用皮拉尼计时为±20%。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对上述客户提出的LK-99超导材料真空烧结炉技术指标,本文提出的解决方案基于动态平衡法实现全量程的真空度准确控制,整个真空度控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=LK-99超导材料真空烧结炉真空度控制系统结构示意图,650,265]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308091718134629_330_3221506_3.jpg!w690x282.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 用于LK-99超导材料的真空烧结炉真空度控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图1所示的真空度控制系统主要由四部分组成:进气混气装置、真空泵排气装置、真空度测量装置、低真空进气调节装置和高真空进气调节装置,详细说明如下:[/size][size=16px] (1)在进气混气装置中,布置了四路进气通道,每路气体由气体质量流量控制器(图1中并未绘出)进行控制并形成设计配比,具有一定配比的混合气体进入混气罐后成为工作气体,使烧结炉内在此气氛环境下对材料进行烧结。[/size][size=16px] (2)在真空泵排气装置中,配置了干泵和分子泵,为管式真空烧结炉提供不同的真空源。[/size][size=16px] (3)在真空度测量装置中,配备电容规和皮拉尼计以满足不同真空度范围的测量,在低真空区间采用电容规,在高真空区间采用皮拉尼计。如果对真空度控制精度要求不高,可仅采用一只皮拉尼计来覆盖整个真空度范围的测量。 [/size][size=16px] (4)在低真空进气调节装置中,包含了手动减压阀、电动针阀、低真空度控制器和电动球阀。手动减压阀是将进气控制在一个较低的压力水平上避免进气流量波动的影响。低真空控制器根据电容真空计(或皮拉尼计)采集信号,分别调节电动针阀和电动球阀的开度来实现真空度的定点控制和程序控制。在低真空(如1kPa~101kPa)范围内必须进行真空度的程序控制,必须使烧结炉内的气压线性缓慢减小,以避免LK-99超导材料在烧结初期由于气压突变产生粉末扬尘现象,在气压低于1kPa后,可以采用定点控制方式。[/size][size=16px] (5)在高真空进气调节装置中,包含了压力调节器、微流量阀、电动针阀和高真空度控制器。在进行高真空度控制时,电动球阀和排气装置需要全部开启,仅靠调节进气端的微小流量变化来实现高真空度控制。在微小流量的调节过程中,高真空控制器根据真空计采集信号和设定值之差,驱动压力调节器和电动针阀进行压力和流量变化,最终与排气流量达到平衡而达到恒定。[/size][size=16px] 在烧结炉真空度控制中,还存在相应的温度控制以及材料放气等因素,这些都会影响真空度的控制精度和稳定性。因此在本文的解决方案中,相关部件的配置需要具有以下特性:[/size][size=16px] (1)在真空度测量过程中,皮拉尼计输出的电信号与真空度呈指数关系,因此为了准确进行高真空度的测量和控制,高真空度控制器必须具有输入信号分段线性化处理功能。[/size][size=16px] (2)真空度控制系统中的所有阀门和调节器,都必须具有较快的响应速度,所配的电动针阀、电动球阀以及压力调节器,都具有一秒以内的开闭调节速度。较快的响应速度,一方面是为了实现真空度的准确控制,避免温度波动等其他因素对控制稳定性的影响,另一方面主要是可以实现烧结炉的快速充气,以对LK-99超导材料进行快速冷却。[/size][size=16px] (3)真空度控制器需具有PID自整定功能和通讯接口,并配置有计算机软件,通过计算机可直接对控制器参数进行设置和驱动控制器执行真空度控制过程,可使真空控制系统很快与现有的真空烧结炉对接并开始烧结试验,无需进行复杂的控制程序编写,更是消除了控制器按键上繁复的手动操作。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过本解决方案的真空度控制系统,可在全量程范围内实现真空度的准确控制,整个解决方案表现出以下特点:[/size][size=16px] (1)真空度的准确控制,保证了烧结过程中环境条件的稳定性和重复性,避免了真空环境变化对材料烧结的影响。[/size][size=16px] (2)烧结超期的真空度程序控制,避免了粉体材料在气压突变时带来的扬尘现象,有效保证了烧结材料整体质量等相关性能的稳定性。[/size][size=16px] (3)多通道进气气体的配比控制和混合功能,结合相应的真空度控制,为超导材料烧结工艺的进一步探索提供了便利条件。[/size][size=16px] 总之,通过本解决方案,可使LK-99超导材料的制备工艺水平得到保证和提高,并为后续致密化和大尺寸LK-99超导材料的指标提供了工艺保障。[/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110211922_325615_1608408_3.jpg学习和引进国外先进核心技术,,根据我国真空设备配套测控仪表的特点,研制出的陶瓷薄膜真空计,其测量精度和稳定性已经完全可以与进口产品相媲美了。根据国内设备的习惯,控制柜上数字面板表,还是经常使用的,采用专门设计的具有真空测控特点的精密二次仪器仪表,借籍于现代智能仪表技术的科技成果,有利于提供测量的精度、分辨率、稳定性和可靠性,增加智能化的自动控制功能,(可以配接任何一种模拟量、数字量的接口,比进口的薄膜真空计更灵活、更方便)实践证明,陶瓷薄膜真空计使用到真空冷冻干燥机、真空单晶炉、气氛真空炉、真空精馏设备、真空镀膜机等设备,做真空测量和自动控制,带来极大地方便和性能提高,可以快速升级为智能型的真空应用设备。当然,也可以用到实验室、计量室作为相应的真空段的0.1级标准器,陶瓷芯片的优异性能使其年稳定度达到0.1%以上。
[b]微型真空高温炉[/b]是专业为科研实验室应用而设计的小型高温真空炉,作为材料热处理和材料研究,工作温度高达2000°C,高温加热区域直径1.25cm,长度5cm.微型真空高温炉使用钨丝加热元件和专有工艺室提供一个清洁干燥和可控空气环境,用于精确的样品热处理。[b]微型真空高温炉[/b]稳定性好,可编程温度控制,可提供手动或自动系统。不需要水冷却。[img=微型真空高温炉]http://www.f-lab.cn/Upload/minifurnace.png[/img]微型真空高温炉规格参数[table][tr][td]外观 (without vacuum/gas fittings)[/td][td]30 cm Long x 8 cm OD[/td][/tr][tr][td]标称热区长度[/td][td]5 cm[/td][/tr][tr][td]热点区域直径[/td][td]1.25 cm OD[/td][/tr][tr][td]辐射屏蔽[/td][td]专用[/td][/tr][tr][td]加热元件[/td][td]钨[/td][/tr][tr][td]电源[/td][td]120 VAC/20A Phase Control SCR[/td][/tr][tr][td]装载[/td][td]KF[/td][/tr][tr][td]重[/td][td]less than 1 kg[/td][/tr][/table] [table][tr][td=2,1]操作特性[/td][/tr][tr][td]温度控制[/td][td]自动动你哦动自在[/td][/tr][tr][td]2000度时功率[/td][td]小于1KW[/td][/tr][tr][td]操作压[/td][td]真空[/td][/tr][tr][td]冷却[/td][td]无[/td][/tr][tr][td]元件可达最高温度[/td][td]2100C[/td][/tr][/table]微型真空高温炉唯一能达到2000℃以上的可比价格的样品炉。最低限度的设施必需-不需要水冷却,标准功率,可以提供真空泵。
实验室需要购买一台1400度的实验气氛马弗炉用于样品制备,不知哪家的好?请帮忙推荐一下,如果你用过的话。马弗炉有箱式和管式两种,对通还原气(N2、H2等)而言,哪一种更好,通不同气体,要求有无不同,请赐教。功率小于或等于4kw。温控要好[em0808]
计划今年要买一台气氛炉,温度最高1600摄氏度。不知道各位有无推荐,大概价位是多少。谢谢。
美国MRF公司? 专门为研究院、高校提供高质量的高温、高真空和可控气氛炉,能提供从小型的试验研究用炉到各种生产用炉。由MRF设计、制造的高温炉具有多种选择范围,包括用于烧结和脱腊、热压、压力辅助烧结、金属化及混烧、热处理及钎焊、反应粘结、cvd、cvi(化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]沉积)及水晶生长、物理检测等的各种用途。处理的材料有电子、陶瓷、特种材料、难熔金属、光学纤维等。产品? 各种真空试验炉:钨、钼、钽、和石墨加热元件,1000℃到3000℃,真空、氢气气氛、惰性气体和特种气体,有效工作区:直径:51mm-508mm,高度:102mm-914mm,真空度10-2Torr-10-11TorrM型前装料多功能炉:钨、钼、钽、石墨及陶瓷热区,具有多种选项配置:高真空系统(10-7mbar)、氢气系统、快速液体淬火装置、晶体生长装置、小型热压装置、HMI/PC人机交互计算机控制系统[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303240841595609_98_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303240841594074_869_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303240841594214_2264_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303240841593801_4648_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303240841593898_1401_1602049_3.png[/img]
电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热,从而对工件或物料加热的工业炉。电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧和退火、低熔点金属熔化、砂型和油漆膜层的干燥等。 自从发现电流的热效应(即楞茨-焦耳定律)以后,电热法首先用于家用电器,后来又用 于实验室小电炉。随着镍铬合金的发明,到20世纪20年代,电阻炉已在工业上得到广泛应用。工业上用的电阻炉一般由电热元件、砌体、金属壳体、炉门、炉用机械和电气控制系统等组成。加热功率从不足一千瓦到数千千瓦。工作温度在 650℃以下的为低温炉;650~1000℃为中温炉;1000℃以上为高温炉。在高温和中温炉内主要以辐射方式加热。在低温炉内则以对流传热方式加热,电热元件装在风道内,通过风机强迫炉内气体循环流动,以加强对流传热。电阻炉有室式、井式、台车式、推杆式、步进式、马弗式和隧道式等类型。可控气氛炉、真空炉、流动粒子炉等也都是电阻炉。 电热元件具有很高的耐热性和高温强度,很低的电阻温度系数和良好的化学稳定性。常用的材料有金属和非金属两大类。金属电热元件材料有镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等,一般制成螺旋线、波形线、波形带和波形板。非金属电热元件材料有碳化硅、二硅化钼、石墨和碳等,一般制成棒、管、板、带等形状。电热元件的分布和线路接法,依炉子功率大小和炉温要求而定。 电阻炉与火焰炉相比,具有结构简单、炉温均匀、便于控制、加热质量好、无烟尘、无噪声等优点,但使用费较高。
众所周知,氧化物的性能尤其是电磁性能与氧含量关系极为密切,所以对氧化物中的氧含量进行精细控制非常重要,实验室现有的快速退火炉只支持单一气体退火,而要进行氧含量可控的气氛退火则很难,因此对气路技术进行了粗浅的试探。初步设计草图如下:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131848_372220_1611921_3.jpg经过向七星询价,发现现成模块需要数万元,需要等待数周,并且不能进行氧含量测量,于是决定自己动手制作一个原型模块。下图是所有这次采购元部件列表:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131852_372222_1611921_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131852_372224_1611921_3.jpg所有花费约四千元。经过与我的搭档进行半天的组装,(Ar+O2)氧含量可控的气路完成了,如气路+退火炉照片:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131854_372225_1611921_3.jpg其中线路有限乱,打算将气路封装进一个机箱之中:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131856_372226_1611921_3.jpg需要指出,有两个地方比较关键,一是四通混气:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131857_372227_1611921_3.jpg另是氧气传感器的封装模块:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206131858_372228_1611921_3.jpg由于所需控制的氧含量较小,氧气测量模块需要外接一个纳伏表以显示,至于具体的传感器的校准数据及测量控制这块,已经超越本帖的气路话题,不进一步延伸。不过有一点是值得肯定的:只要用户多花些心思,国产的传感器虽然价格只有数百元,但完全可以替代数千上万元的进口传感器。
[quote][color=#ff0000]摘要:针对星际空间气氛环境,介绍了地面模拟试验中的气氛、气压或真空度的精确模拟及控制技术,特别介绍了美国标准化技术研究所NIST和上海依阳实业有限公司在这方面所做的研究工作。[/color][/quote][align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e830001f98c5d356c2a[/img][/align][align=center][color=#ff0000]美国NASA火星探测器[/color][/align][color=#ff0000][b]1. 前言[/b][/color] 航天飞行器和探测器在星际空间中会遇到各种气氛环境,有在深空中的高真空环境,也有在火星大气层中的低压二氧化碳气氛环境。飞行器和探测器中大量使用的防隔热材料在不同气氛和不同气压条件下都会呈现不同特性,因此在隔热材料选择时要准确了解相应气氛条件的材料性能。 防隔热材料经过多年的研究已经初步具备了比较成熟的各种模拟、测试和表征技术,但随着新型高效隔热材料技术的发展,特别是多种阻断传热技术的应用以及低气压使用环境,使得新型绝热材料及元件的热导率更低。如何准确测试评价这些隔热材料在1000℃以上高温和100Pa以上气压环境条件下的有效热导率就成为了目前国内外的一个技术难点。 由于新型高温隔热材料的传热形式是固体导热、气体导热和对流换热以及热辐射等多种形式的耦合传热,传热形式十分复杂,通过理论分析计算获得的有效热导率计算结果往往与实验结果存在很大的偏差,因此对于新型隔热材料的有效热导率测试主要还是依据实验测试结果。 纵观国内外对高温隔热材料有效热导率测试所采用的测试方法基本都集中在稳态热流计法,这主要是因为它是目前可以实现1000℃以上有效热导率测试的唯一成熟有效的技术。美国兰利研究中心1999年研制了一套变气氛压力高温有效热导率测试系统,测试中采用了薄膜热流计测试流经试样的热流密度,试样的冷面温度为室温,试样热面最高温度可达1800℉(约982℃),环境气压控制范围为0.0001~760Torr,正方形试样最大尺寸为边长8in(约203mm)。整个测量装置的有效热导率测量不确定度范围为5.5%~9.9%,在常压环境下对NIST标准参考材料测试的不确定度在5.5%以内。美国兰利研究中心的这篇研究报告给出了几种典型材料随温度和气压变化的有效热导率测试结果,证明了在不同气氛压强范围内对热导率的影响程度的不同。 通过美国兰利研究中心的研究工作从试验上证明了气压对材料热导率有明显的影响,气压(真空度)的控制误差是主要测量误差源,所以在材料热导率测试中要对气压进行准确控制。由此,这就在稳态热流计法热导率测试过程引入了两个控制变量,即除了达到温度恒定条件外,还需要达到气压压强的稳定。 因为温度和气压之间存在相互影响,一般情况下是气压随着温度升降而升降,同时气压下降使得被测试样热导率降低而延长了达到热平衡所需时间,这样就造成整个稳态法热导率测试过程中参数控制的复杂性。 由此可见,在稳态法热导率测量过程中,需要对气压控制的稳定性就行试验研究,摸清气压波动对温度恒定的影响,确定气压的恒定控制精度,并在可易实现的气压控制精度条件下尽可能的缩短气压对温度稳定周期的影响。 我们所研制的热流计法隔热材料高温热导率测试系统就是一个可在变温和变气压环境进行隔热材料热导率测试的设备,可以对温度和气压压强进行控制,因此针对气压对材料热导率测试的影响进行了研究。在气压波动性对材料热导率测试影响方面国内外几乎没有研究工作报道,在我们开展此工作的后期,美国NIST的Zarr等发表了一篇会议论文,文中介绍了NIST在开展直径500mm高温保护热板法热导率测试系统研制过程中所进行的一些气压对热导率影响方面的工作。 本文将对NIST和上海依阳实业有限公司的研究工作做一介绍,尽管两者研究工作的技术指标要求有很大不同,但通过这些研究可以获得很多的借鉴。另外,气压对热导率影响的试验研究,也可以作为其它热导率影响因素(如湿度)测试研究的技术借鉴。[color=#ff0000][b]2. 美国NIST在气压对材料热导率测试影响方面的研究工作2.1. 美国NIST护热板法热导率测试系统简介[/b][/color] 美国NIST多年来一直进行着护热板法热导率测试技术的研究工作,并研制了多套不同尺寸和不同测试温度的护热板法热导率测试系统。最近的研究工作是研制变温变气压环境下试样直径500mm的护热板法高温热导率测试系统,测试系统已经研制完成,如图 2‑ 1所示,正开展一系列的设备考核和试样测试评价工作。 在图 2‑ 1所示的NIST试样直径500mm的护热板法高温热导率测试系统中,热板(1)和冷板(2)由一个圆筒状护热装置(3)包裹,这些部件都悬挂在一个悬臂支撑结构(A)上,整个热导率测量装置放置在一个气氛压强可控的真空试验腔内,真空试验腔体包括一个直立式焊接基座(C)和放置在滚轮支撑架上的一个卧式圆筒腔体(B),(D)为扩散泵,整个测试系统的试验温度范围为280K~340K,真空试验腔的气压控制范围为4Pa至100.4kPa(1个大气压)。NIST研制此设备的目的主要是用于对低热导率标准参考材料进行校准测试。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7b0003ebf23bc410b6[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 1 美国NIST 500mm保护热板法热导率测试系统[/color][/align][b][color=#ff0000]2.2. 气压控制系统[/color][/b] 图 2‑ 2所示的热导率测量装置气压控制系统包含的主要部件有:(a)干燥空气净化发生器(供气系统);(b)真空腔;(c)三个独立可控真空泵系统(11油扩散泵、13机械泵和15隔膜泵)。每个真空泵都由独立的计算机串口控制。[align=center][color=#ff0000][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7c00038563ce740831[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 2 NIST 测试试样直径500mm护热板法热导率测量装置气压控制结构示意图[/color][/align] 真空系统中采用了三个机械泵来覆盖不同的气压压强范围。在NIST的这套测量装置中,并没有使用到用于超低气压控制的第三级泵(扩散泵)。根据气压范围,真空腔内的气压测量采用了3个薄膜电容规(CDGs)。这些电容薄膜规的三个基本量程为:133kPa(1000torr)、1.33kPa(10torr)和0.0133kPa(0.1torr)。 (1)中等气压:指3.3kPa~107kPa(25torr ~ 800torr)气压范围,可通过采用一个可变速隔膜泵和一个专用控制器将真空腔内的气压控制在此气压范围内。使用隔膜泵将不会使用到气源。 (2)低气压:指0.004kPa~3.3kPa(0.03torr ~ 25torr)气压范围,可通过采用一个机械泵(叶片旋转泵)和一个专用PID控制蝶阀以下游控制形式将真空腔内的气压控制在此气压范围内。 (3)超低气压:指低于0.004kPa(0.03torr)的气压范围,可通过采用一个扩散泵/初级泵系统和一个专用PID控制插板阀以下游控制形式将真空腔内的气压控制在此气压范围内。[b][color=#ff0000]2.3. 控制稳定性[/color][/b] 整个热导率测试系统的控制稳定性是通过图形分析量热计板温度响应来进行考察。图 2‑ 3和图 2‑ 4分别绘出了量热计板温度和真空腔气压随时间的变化曲线,其中左边Y轴为温度坐标轴,右边Y轴为气压坐标轴,X轴表示经历时间(以小时计),图 2‑ 3和图 2‑ 4所示的图中选定了相同的X时间轴(50h)以便于观察对比,量热计温度和真空腔气压的数据采集间隔时间为60s。 量热计板的温度测量采用扩展不确定度(k=2)为0.001K的长杆标准铂电阻温度计(SPRT),真空腔气压测量采用133kPa或1.33kPa量程的薄膜电容规。铂电阻温度计和薄膜电容规以及相应的数据采集系统都分别经过了NIST温度和气压计量部门的校准。 图 2‑ 3显示了从初始温度305.15K(前一个试验温度)到当前控制温度320.15K整个过程中温度随时间的变化过程和稳定性。从图 2‑ 3中可以看出,约在4小时处,在经历一个约0.9K的轻微过冲和近10小时的单调降温过程后,在经历了总共约15个小时后量热计温度达到稳定。在量热计温度稳定测量阶段,即从第24小时到第28小时期间,量热计温度的波动范围为320.1474K~320.1524K,波幅为0.005K,此期间的温度平均值为320.1497K。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7a00041fc5400d3f33[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 3 未进行压强控制情况下,量热计板温度从305.15K控制到320.15K时的温度响应曲线[/color][/align] 在图 2‑ 3中所显示的真空腔气压是未经控制的环境大气气压,从图中可以看出气压有很小的变化。在量热计温度达到稳定测量阶段后,真空腔内的气压平均值为99.53kPa,气压波动范围为99.46kPa~99.58kPa,波幅为0.12kPa。 图 2‑ 4显示了当真空腔气压从前一试验气压突然降低到低气压后整个的量热计温度相应过程和控制稳定性,图中所示的量热计温度控制设定点未发生改变一致控制在320.15K。在开始测试的初期,真空腔气压被抽取到一个固定值0.013kPa,用时15分钟。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e810001cbb901cbaf64[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 4 在控制温度为320.15K,气压从0.035kPa控制到0.013kPa过程中温度响应曲线[/color][/align] 需要注意的是在6小时处的气压有一个扰动,但这个气压扰动对量热计温度的影响很小。另外还需要注意的是图 2‑ 4的左边Y坐标轴,与图 2‑ 3相比,图 2‑ 4中放大了温度差,由此可以更清晰的观察量热计温度的变化。 随着气压的突然降低,由于空气导热的减小,通过被测试样的热流量也随之降低,由此造成量热计温度逐渐升高并约在4小时后达到最高点320.8K,这与图 2‑ 3中的温度过冲相似。随后,量热计温度在一个约为22小时的时段内发生了围绕设定点320.15K附近的收敛式振荡,这种振荡现象有些令人惊讶。在43小时到47小时时间段内达到了热平衡,这比图 2‑ 3中所达到的热平衡时间段晚了近20小时。在稳态测量时间范围内,量热计温度的波动范围为320.1476K~320.154K,波幅为0.006K,此期间的温度平均值为320.1506K。[b][color=#ff0000]3. 上海依阳公司对材料热导率测试中实现气氛和气压精确控制[/color][/b] 依阳公司的热导率测试系统采用的是稳态热流计法,试样的热面温度最高为1000℃,试样的冷面温度最低为20℃,气压控制范围为6Pa至100.4kPa(1个大气压)。依阳公司的热流计法热导率测试系统主要应用于防隔热材料在高温和高空环境下的等效热导率测试评价。 在各种稳态法热导率测试设备中会经常用到冷却液冷却的冷板,如果冷板温度低于环境温度,且环境湿度比较大,则会在冷板上形成冷凝水,这将会严重的影响热导率的测量。因此,对于稳态法热导率测量装置来说,不论是不是需要进行气氛压力控制,试验环境中必须是干燥气体则是一个必要试验条件。[b][color=#ff0000]3.1. 气压控制系统[/color][/b] 在依阳公司的热流计法热导率测试系统的气压控制系统中,气压控制系统的整体设计思路与NIST的完全相同,但还是有以下三方面的微小区别:[quote] (1)气压控制范围为6Pa至100.4kPa(1个大气压),所以采用了INFICON公司的两个薄膜电容规气压传感器来覆盖这个气压范围,一个覆盖0.133~133.3Pa,另一个覆盖133.3Pa~133.3kPa。而不是像NIST那样采用了三个气压传感器。 (2)这两个传感器连接到一个INFICON VCC500真空控制器上控制一个数字真空阀INFICON VDE016,数字真空阀与干燥气体系统连接,根据不同的要求自动选择传感器进行气压的定点控制。而不是像NIST那样采用多路控制器进行控制。由于INFICON VCC500真空控制器在定点精确控制上有明显不足,气压控制波动较大,后改用自行研制的气压控制器。 (3)抽气系统仅仅采用了一个机械泵,真空腔体的极限真空度可以达到6Pa,并没有像NIST那样采用了隔膜泵和机械泵。[/quote][color=#ff0000][b]3.2. 气压控制3.2.1. 极限真空时的真空试验腔体的漏率[/b][/color] 真空腔空载情况下开启机械泵,约15分钟后真空腔体内的气压从大气常压降低到6Pa左右后将不再改变。达到极限气压后,此时关闭抽气管路并关闭机械泵,使得真空腔体处于自然状态,同时用数字真空计系统检测真空腔体内真空度的变化情况,由此来确定和考核真空腔体的漏率,检测结果如图 3‑ 1所示。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7d0002c895b6405a60[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 1 停止抽气后真空腔体内的气压变化[/color][/align] 从图 3‑ 1所示的测试结果可以看出,关闭抽气管路后腔体内的气压基本按照线性规律缓慢上升,上升的速度为2.28Pa/h,经过14小时后腔体内的气压从6Pa左右上升到了38Pa左右,整个真空腔体的漏率为0.59m^3Pa/h。[b][color=#ff0000]3.2.2. 真空腔气压控制[/color][/b] 因为采用了两个薄膜电容规气压传感器来覆盖整个气压范围,一个覆盖0.133~133.3Pa,另一个覆盖133.3Pa~133.3kPa,所以针对不同的气压范围进行了相应的控制试验。但在实际压强控制过中发现,INFICON压强控制器的控制效果并不好,气压的波动性较大,因此最终我们采用了自行研制的压强控制系统来进行控制。[color=#ff0000]3.2.2.1.低气压压强控制试验[/color] (1)采用英富康真空控制系统进行低气压压强控制 所谓低气压是指真空腔内的真空度小于133Pa以下的气氛环境,133Pa也是其中一个电容薄膜真空计的最大真空度测量量程。整个低气压压强控制变化过程如图 3‑ 2所示。 试验开始阶段,首先全速抽真空,使得真空腔内的气压快速降低到15Pa左右,然后改变压强设定点为20Pa,控制参数设置为98,此时气压开始在20Pa上下大幅波动,后改变控制参数为1,气压开始逐渐收敛并恒定到20Pa左右。 为了检验加载氮气后对气压控制的影响,当真空腔内气压控制到20Pa后在控制阀的进气口处加载输出的氮气,由于加载的氮气会产生带有一定的压力,减压阀门调整最小刻度,加载后真空腔内的气压在20Pa上下波动较大,无论如何改变控制参数也很难控制稳定。 去除掉加载的氮气后,从新进行恒定气压控制,气压设定点分别为20Pa和10Pa,从图 3‑ 2中的控制曲线可以看出,真空腔内的气压在20Pa上下0.5Pa范围内波动,波动性较小,波动性基本在±2.5%以内。 通过以上试验可以说明为了达到很好的低气压控制的稳定性,加载的氮气压力越低越好。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7d0002c9e04033cafe[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 2 低气压(100Pa以下)控压试验曲线[/color][/align] (2)采用自制真空控制系统进行低气压压强控制 采用自制的真空控制系统进行了初步的气压压强控制试验以后,专门针对低气压(采用1Torr真空计)并接通氮气供气系统进行了进一步考核试验。由于真空腔体的最低气压只能达到0.1Torr左右,所以设计了0.1Torr、0.3Torr、0.6Torr 和0.9Torr 四个气压控制点,整个气压控制过程如图 3-3 所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e830001d23bbdd38b1d[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 3 压缩氮气接通后的低气压恒定控制曲线[/color][/align] 所从图 3‑ 3所示的气压控制过程可以看出,气压从低点向高点进行恒定控制时,每次向上改变设定点时,都会由于充气使得气压产生超出量程范围的突变,然后再逐渐下降恒定在设定点上。这种现象的产生是由于导入的氮气为带有一定流量和压力的氮气,这个压力容易产生过量的氮气气体导入。 当气压恒定在0.9Torr后,逐渐向下设定气压控制点,气压向下恒定控制变化曲线如图 3‑ 3所示。[color=#ff0000]3.2.2.2.高气压压强控制试验[/color] (1)采用英富康真空控制系统进行高气压压强控制 采用了全开式真空泵抽取外加控制阀控制气压方式,控制阀外接大气,气压控制设定点分别为500Pa和300Pa,整个控制过程的气压变化曲线如图 3-4 所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7b0003f7a4c50b7695[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3-4 高气压压强控制试验曲线[/color][/align] 从以上高气压控制试验可以看出,采用富士康的VCC 500 真空度的控制是台阶式的变化,而且并不一定能恒定在设定点上,实际恒定点与设定点有一定的偏差,但恒定点的气压很稳定。这种现象需要在实际使用过程中注意。 (2)采用自制真空控制系统首次进行各种气压压强控制试验 采用自制的压强控制器来控制气压变化,首先在控制器上设定5.5Torr进行了PID参数的自整定,自整定完成后分别对设定了17Torr、50Torr、500Torr和100设定点进行控制,整个控制过程中气压随时间变化曲线如图 3‑ 5所示,图 3‑ 6为局部放大后便于观察的变化曲线。 对整个控制过程数据进行分析后得到的结论是:在所有的气压控制点上,气压波动性都小于1%以下。[align=center][img]http://p1.pstatp.com/large/5e7b0003f8579daea883[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 5 控制全过程中气压变化曲线[/color][/align][align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7a000429b4c4c92e0d[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 6 控制过程中部分气压变化曲线(纵坐标缩小后)[/color][/align][b][color=#ff0000]3.2.3. 热流计法高温热导率测试[/color][/b] 为了研究气压波动性对热导率测试的影响,我们在热流计法热导率测试系统上进行了相应的考核试验。被测试样选用耐高温隔热材料,试样热面温度控制在1000℃,水冷板温度控制在20℃,真空腔内的气压控制在50Pa。试验过程中的各个测试参数的响应曲线如图 3‑ 7和图 3‑ 8所示。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7b0003fc058a0d2773[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 7 试样热面和冷面温度响应曲线[/color][/align] 在试验的前4小时,试样热面温度处于恒定控制的初期还没有稳定,而腔体内部气压也没有处于稳定状态,在4.5小时时做了一次控制参数整定后,腔体内部气压很快进入恒定阶段,气压长时间的在50±0.5Pa区间内波动,波动率为±1%。 在控制参数整定过程中,气压波动剧烈,对冷面温度和热流密度的影响严重,从曲线中可以看到有明显的尖峰,但对试样热面温度影响并不大。[align=center][img]http://p3.pstatp.com/large/5e7d0002d4759aee6365[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 3‑ 8 试样厚度方向热流密度和腔体气压响应曲线[/color][/align] 在测试过程进入19个小时后,气压在50Pa处保持±1%的波动,冷面温度和热流密度达到了稳定,这时试样的热面温度为1000.2℃,波动率小于±0.1%;冷面温度为88.9℃,波动率小于±0.5%;热流密度为7928.3W/m^2,波动率小于±0.8%,计算获得的试样有效热导率为0.2611W/mK。[b][color=#ff0000]4. 结论[/color][/b] 通过以上试验可以得出以下结果: (1)两个结构的气压控制研究和试验证明,气氛压强对材料的热导率性能会产生明显的影响。 (2)在变温和变真空测试过程中,优先控制的是热面温度,正确的操作顺序是先在超过100Pa以上的气氛下将热面温度控制恒定在设定温度上,然后再进行不同气压设定点下的测量。因为气压可以很快的达到平衡,如果在热面温度还未恒定前先恒定了气压,则热面温度的恒定会需要很长时间。 (3)将气压波动控制在±1%,气压的波动将对材料的热导率影响不大,而且气压控制也不需要昂贵的控制设备。[b][color=#ff0000]5. 参考文献[/color][/b] (1) Kamran Daryabeigi. Effective Thermal Conductivity of High Temperature Insulations for Reusable Launch Vehicles. NASA/TM-1999-208972, 1999 (2)R. R. Zarr and W. C. Thomas, Initial Measurement Results of the NIST 500mm Guarded Hot Plate Apparatus Under Automated Temperature and Pressure Control. 31st International Thermal Conductivity Conference & 19th International Thermal Expansion Symposium, Proceedings: Thermal Conductivity 31/ Thermal Expansion 19, pp. 195 - 204[img=,640,20]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802011921102118_2230_3384_3.gif!w640x20.jpg[/img]
[color=#ff0000]摘要:本文介绍了根据客户要求对CVD管式炉真空控制系统进行升级改造的过程,分析了客户用CVD管式炉真空控制系统中存在的问题,这些问题在目前国产CVD和PECVD管式炉中普遍存在。本文还详细介绍了改造后的真空压力控制系统的工作原理、结构和相关部件参数等详细内容,改造后的真空压力控制精度得到大幅度提高。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#ff0000]一、背景介绍[/color][/size]客户订购了一台CVD管式炉以进行小尺寸材料的制作,CVD管式炉及其结构如图1所示。在使用中客户发现这台管式炉在CVD工艺过程中无法保证材料的质量和重复性,材料性能波动性较大,分析原因是真空压力控制不准确且不稳定。为解决此问题,客户提出对此CVD管式炉的真空控制系统进行升级改造。[align=center][img=CVD和PECVD管式炉真空控制系统,690,370]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206281659560038_5783_3384_3.png!w690x370.jpg[/img][/align][align=center]图1 用户购置的CVD管式炉及其结构内容[/align]我们通过分析图1所示CVD管式炉的整体结构,发现造成真空压力控制效果较差的原因,主要是此管式炉的真空控制系统存在以下几方面的严重问题,而这些问题在目前国产CVD和PECVD管式炉中普遍存在。(1)真空计选择不合理:对于绝大多数的CVD和PECVD管式炉,其真空度的控制范围一般都为1Pa~0.1MPa(绝对压力),并要求实现真空度精确控制。而在客户所购置的CVD管式炉(包括其他品牌产品)中,为了节省造价,管式炉厂家配备了皮拉尼计和皮拉尼+电容真空计,但这种组合式电容真空计在10kPa~95kPa范围内的精度只有±5%,0.1Pa~10kPa范围内的精度则变为±15%,比单纯的薄膜电容真空计的全量程±0.25%精度相差太大。合理的选择是使用单纯的薄膜电容真空计,而且须配置2只真空计才能覆盖整个真空度范围的测量和控制。(2)控制方法错误:对于1Pa~0.1MPa(绝对压力)范围内的真空度控制,需要分别采用上游和下游控制模式进行控制才能达到很好的控制精度。例如,在1Pa~1kPa范围内采用上游控制模式,即固定真空泵抽速而只调节上游进气流量;在1kPa~0.1MPa范围内采用下游控制模式,即固定上游进气流量而只调节下游的排气流量。客户所采用的CVD管式炉则仅采用了调节进气流量的上游控制模式,势必会造成1kPa~0.1MPa范围内的真空度控制波动性很大,同时造成工作气体的极大浪费。(3)多种比例混合气体控制结构错误:在CVD工艺中,反应气体为按比例配置的多种工作气体混合物。尽管CVD管式炉中采用了4只气体质量流量计来配置工作气体,但质量流量计只能保证气体混合比的准确性而无法对真空度进行准确控制,除非是单一气体则可以通过一个质量流量计来调节进气流量来实现真空度控制。综上所述,客户所购置的CVD管式炉存在一些严重影响真空度控制精度的问题,文本将详细介绍解决这些问题的具体方法和升级改造详细内容。改造后的真空度控制系统可在全量程范围内控制精度优于±1%。[size=18px][color=#ff0000]二、升级改造技术指标[/color][/size]对客户的CVD管式炉的真空控制系统进行升级改造,需要达到的技术指标如下:(1)真空度控制范围:1Pa~0.1MPa(绝对压力)。(2)真空度控制精度:±1%(全量程范围)。(3)控制形式:定点控制和曲线控制。(4)输入形式:编程或手动。(5)PID参数:自整定。[size=18px][color=#ff0000]三、升级改造技术方案[/color][/size]针对客户的4通道进气CVD管式炉,为实现真空控制系统的上述技术指标,所采用的技术方案如图2所示。[align=center][img=CVD和PECVD管式炉真空控制系统,690,360]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206281700285160_4408_3384_3.png!w690x360.jpg[/img][/align][align=center]图2 CVD管式炉真空度控制系统结构示意图[/align]如图2所示,升级改造的技术方案主要在以下几方面进行了改动:(1)还保留了皮拉尼真空计以对真空度进行粗略的测量,更主要的是采用皮拉尼计可以覆盖0.001Pa~1Pa的超高真空监控。但在1Pa~0.1MPa真空度范围内,增加了两只薄膜电容真空计分别覆盖1Pa~1kPa和10kPa~0.1MPa,以提高CVD工艺过程中的真空度测量精度。(2)对于1Pa~0.1MPa(绝对压力)范围内的真空度控制,分别采用上游和下游控制模式进行控制以实现更高的控制精度。例如,在1Pa~1kPa范围内采用上游控制模式,即固定真空泵抽速而只调节上游进气流量;在1kPa~0.1MPa范围内采用下游控制模式,即固定上游进气流量而只调节下游的排气流量。(3)对于多种比例混合工作气体的CVD工艺,继续保留4路气体质量流量控制器以实现比例准确的工作气体混合,但精密混合后的气体进入一个缓冲罐。缓冲罐内气体进入CVD管式炉的流量通过一个电动针阀进行调节,由此既能保证工作气体的准确混合比,又能实现上游进气流量的精密调节。(4)为实现下游控制模式,在CVD管式炉的排气口处增加一个电动针阀,此电动针阀的作用是调节排气流量。下游控制模式在CVD工艺中非常重要,这种模式可以保证1kPa~0.1MPa范围内真空度的精确控制。如果在1kPa~0.1MPa范围内采用上游控制模式,一方面是真空度控制波动太大,另一方面是会无效损耗大量工作气体。(5)真空度的控制精度,除了受到真空计测量精度和电动针阀调节精度的影响之外,还会受到PID控制精度的严重制约。为此,技术方案中选用了24位AD和16位DA的高精度PID控制器,且具有定点和可编程控制功能,同时PID参数可进行自整定以便于准确确定控制参数。(6)由于采用了两只高精度的电容真空计测量整个量程范围的真空度,在实际真空度控制过程中,就需要根据不同量程选择对应的电容真空计并进行真空度控制。由此,这就要求PID控制器需要具备两只真空计之间的自动切换功能。(7)在CVD和PECVD管式炉真空度控制系统升级改造方案中,使用了上下游两种控制模式,这就要求PID控制器同时具备正向和反向操作功能,也可以采用2通道可同时工作的PID控制器,一个通道对应一个电动针阀。[size=18px][color=#ff0000]四、总结[/color][/size]针对客户的4通道进气CVD管式炉存在的CVD工艺中真空度控制严重不稳定的问题,分析了造成真空度控制不稳定的主要原因是真空计测量精度不够、控制方法不正确、多种工作气体混合结构不正确。为解决上述问题,本文提出了相应的升级改造技术方案,更换了精度更高的薄膜电容真空计,采用了控制精度更高的上下游控制方法,在多种气体混合管路上增加了缓存罐,并使用了调节和控制精度较高的电动针阀和2通道PID控制器。升级改造后的真空控制系统,可在全量程的真空度范围(1Pa~0.1MPa)内实现±1%的控制精度和稳定性。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[size=16px][color=#339999]摘要:分程控制作为一种典型的复杂控制方法之一,常用于聚合反应工艺、冷热循环浴、TEC半导体温度控制、动态平衡法的真空和压力控制等领域。为快速和便捷的使用分程控制,避免采用PLC时存在的控制精度差和使用门槛高等问题,本文介绍了具有分程控制功能的超高精度VPC-2021系列PID控制器,以及使用分程控制时的参数设置、接线和具体应用。[/color][/size][align=center][size=16px][img=超高精度PID控制器的特殊功能(4)——分程控制功能及其应用,650,440]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191326452103_3866_3221506_3.jpg!w690x468.jpg[/img][/size][/align][b][size=18px][color=#339999]1. 分程控制简介[/color][/size][/b][size=16px] 分程控制是采用一个输出变量来控制几个不同操作变量之间协调运行的一种复杂控制方式,如单个控制器用于控制两个执行机构(例如两个阀门、加热和制冷器等),控制这两个操作变量将一个受控变量保持在设定点上。分程控制主要包括以下三种不同方式:[/size][size=16px] (1)分程控制(Split Range Control)[/size][size=16px] (2)顺序控制(Sequence Control)[/size][size=16px] (3)正反向动作控制(Opposite Acting Control)[/size][size=16px] 一个典型的分程控制且应用广泛的是密闭容器的真空压力控制,控制回路上有两个控制阀,一个阀负责进气加压,另一个阀负责排气。图1(a)曲线图显示了阀门开度与真空压力的关系。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.分程控制的三种形式,690,249]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191329331841_5111_3221506_3.jpg!w690x249.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 分程控制三种形式的操作示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如果需要对阀门进行顺序控制,其工作方式如图1(b)所示。在这种顺序阀操作中,当PID控制器输出为0~50%时,阀门A将从0~100%打开。当PID控制器输出达到50%时,阀门A将100%打开,然后阀门B将在PID输出达到50%后开始打开。因此,对于PID控制器输出50%至100%,阀门B将从0%至100%打开。[/size][size=16px] 在正反向动作控制中,对于0~100%的PID控制器输出,阀A将从0~100%开始打开,同时对于相同的PID控制器输出,阀B将从100%到0%关闭。[/size][size=16px] 在上述分程控制的具体实施过程中,普遍需要采用具有PID控制功能的相应装置。目前这种控制装置大多采用PLC形式才能实现,存在使用门槛高和控制精度差等问题。为此本文将介绍一种具有分程控制功能的超高精度PID控制器,以及分程控制时的参数设置、接线和具体应用。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 具有分程控制功能的超高精度PID控制器[/b][/color][/size][size=16px] VPC-2021系列超高精度PID控制器的内核是一款双通道控制器,其中VPC2021-1系列是具有分程控制功能的PID控制器,而VPC2021-2系列则是独立双通道PID控制器。本文将重点介绍具有分程控制功能的VPC2021-1系列PID控制器,此控制器如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=02.VPC2021-1控制器及其电气接线图,690,199]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191329550947_4629_3221506_3.jpg!w690x199.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 VPC2021-1控制器及其电气接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] VPC-2021系列PID控制器的主要技术特征如下:[/size][size=16px] (1)尽管VPC-2021系列PID控制器的内核是双通道控制器,具有两路传感器输入和两路控制信号输出,但为了实现分程控制功能,控制器仅配置了一套PID控制模块,所以在实际应用中还是一款单通道PID控制器。[/size][size=16px] (2)具有两路控制信号输出(主控输出1和主控输出2),两路输出可以分别控制相应的阀门、加热和制冷器,适合真空压力和温度的分程控制功能实现。[/size][size=16px] (3)具有一路变送输出通道,可变送输出测量值PV、设定值SV、输出值OP和偏差值DV四个控制参数中的任选一种,这也有助于分程控制功能的实现和拓展。[/size][size=16px] (4)具有两路传感器信号输入通道,可连接相同测量参数(如真空压力或温度)但量程不同的传感器,可实现两个传感器之间的自动切换,由此可进行宽量程范围内的PID控制。[/size][size=16px] (5)所具有的两路输入通道,还可实现本地设定和远程设定功能之间的切换,通过远程设定功能,可任意改变设定值(如周期性波形形式的设定曲线),实现周期性复杂波形的控制。[/size][size=16px] (6)具有程序控制功能,支持20条编程曲线,每条50段,支持段内循环和曲线循环。[/size][size=16px] (7)具有超高的测量和控制精度,24位AD、16位DA、双精度浮点运行和0.01%最小输出百分比。控制器是面板安装式的标准工业调节器,最大开孔尺寸为92mm×92mm。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 分程控制功能的具体应用[/b][/color][/size][size=16px] 针对图1所示的三种分程控制形式,采用VPC2021-1控制器的具体实施方法如下。[/size][size=16px][color=#339999][b] (1)分程控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于典型的分程控制,PID控制器的具体接线如图3(a)所示,将两个被控对象,如常闭型阀门或加热制冷器,直接连接到主控输出1和主控输出2接线端。测量传感器连接到主输入1接线端。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.分程控制接线示意图,690,222]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304191330182623_478_3221506_3.jpg!w690x222.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 两种分程控制形式的PID控制器接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#339999][b] (2)顺序控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于顺序控制,PID控制器的具体接线如图3(b)所示,将一个被控对象,如常闭型阀门,直接连接到主控输出1接线端,将第二个被动对象,如常闭型阀门,连接到变送输出接线端。测量传感器连接到主输入1接线端。[/size][size=16px][color=#339999][b] (3)正反向控制应用[/b][/color][/size][size=16px] 对于正反向控制,PID控制器的具体接线与图3(a)所示相同,区别只是所连接阀门一个是常闭型,另一个是常开型。[/size][size=16px] 在使用PID控制器进行分程控制之前,还需进行以下几项控制器参数的设置:[/size][size=16px] (1)设置仪表功能的控制方式为“双输出”。[/size][size=16px] (2)在分程控制中,根据实际被控对象设置“死区”范围。[/size][size=16px] (3)如需采用变送功能,还需进行相应的变送参数设置。[/size][size=16px] (4)如需采用双传感器切换功能,还需进行相应的切换参数设置。[/size][size=18px][color=#339999][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,本文详细介绍了具有分程控制功能的VPC2021-1系列超高精度PID控制器,采用此控制器可直接用于相应分程控制的实施,且具有很高的控制精度。[/size][size=16px] 分程控制在实践中应用广泛,然而,由于忽视了与之相关的独特挑战,分程控制经常会被误用或滥用。在许多应用中,如上述的顺序控制和正反向动作控制中,采用如VPC2021-2这种独立双通道PID控制器,无论在配置、调试和故障排除上都要简单得多。[/size][align=center][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align][align=center][color=#339999][/color][/align]
[b]超大体积、高速加热模块[/b]Heller 1707MK5回流焊炉采用超大体积、高速加热模块,能够有效传导更多的热量。该加热模块对温度变化的响应时间小于一秒,并且对温度变化蕞小为0.1℃,从而保持厚板型材的完整性加载。[b]宽处理窗口和通用配置文件[/b]该焊炉设计有宽处理窗口和可适应多种不同板子运行的“通用配置文件”。这意味着可以在一个温度曲线上运行许多不同类型的电路板,方便用户进行生产调整和灵活操作。[img=,690,460]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309200942326080_721_5802683_3.jpg!w690x460.jpg[/img][b]宪进的记录功能[/b]Heller 1707MK5回流焊炉配备了五个宪进的PCB配置文件和过程参数记录功能。用户可以存储蕞多500个温度配方和轮廓图,实现工艺参数自动化管理并提高生产效率。HELLER mk5在线式真空辅助回流焊系统: 槁效环保又稳定[b]集成真空技术[/b]HELLER在线式真空辅助回流焊系统通过在回流炉内集成真空模组,实现了热风回流焊与真空焊接的一体化。该系统能够精崅控制真空抽取速度,并完成普通回流炉的温度曲线,实现在线式焊接。同时,这种设计还有效降低生产成本、提高产量。[b]无空洞连接[/b]在线式真空辅助回流焊系统能够提供无空洞(总面积小于1%)的连接效果,确保半导体盖与热界面材料之间紧密而无缝隙的连接。这样可以蕞大限度地提高散热效率,并为产品保持稳定的工作性能。半导体宪进封装TIM / 盖子粘贴行业方案介绍[b]多种解决方案可选[/b]Heller针对半导体宪进封装TIM/盖子粘贴等行业需求,提供了三种经过验证的解决方案:真空压力烤箱(PCO)、压力回流炉(PRO)和甲型回流炉。这些解决方案均具备消除间隙功能,在不同的应用场景下能够提供蕞佳的粘合效果。通过与用户深入了解具体需求,我们将为您推荐适合的半导体封装方案。Heller 1707MK5回流焊炉以及在线式真空辅助回流焊系统是在电子制造行业中实现高产量和严格过程控制的理想选择。这些设备不仅可以提供稳定、槁效、环保的焊接效果,还兼具灵活性和可配置性,以满足不同类型板子或需求变化时的生产调整。同时,Heller所提供的多种解决方案也为半导体宪进封装TIM/盖子粘贴等行业应用带来了更多选择,并确保无空隙连接,优化散热能力并提高工作性能稳定性。在[b]苏州仁恩机电科技有限公司[/b],我们拥有丰富的管理、生产技术和工艺经验,能够为客户提供恮面的支持和帮助。我们信奉“品质第一,服务至上”的理念,让客户放心选择我们的heller回流焊设备产品和服务。
1.罩式炉生产中的节能与降耗,材料科学 四川冶金 2000年22卷6期2.铜管(盘圆)辊底式连续光亮退火炉,材料科学 工业加热 2006年35卷4期 3.罩式退火炉钢卷氧化原因分析,材料科学 冶金设备 2007年3期4.网链连续式铜管光亮退火炉的开发,《有色设备》2003年03期 5.钟建华,王磊,马寒 两种光亮退火炉的比较及其对产品质量的影响[J] 南方冶金学院学报 2000年01期 62-656.连续退火炉的改造及工艺调试[J] 轴承 2000年04期 19-21+487.铜材光亮退火用预抽真空炉和保护气氛[J] 金属热处理 2005年03期 71-738.用于铜管连续光亮退火炉的热交换强制冷却装置,中国树脂在线 → 化工文献 → 其他资料文献 → 有色金属
1200℃节能箱式电炉一、结构实用性:1、1200℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉膛材料采用优质的多晶莫来纤维真空吸附制成,节能50%,四面加热温场均匀。加热元件采用高电阻优质合金丝0Cr27Al7Mo2。2、先进的空气隔热技术,结合热感应技术,当炉体表面温升到达50℃时,排温风扇将自动启动,使炉体表面快速降温。二、使用安全性:采用了:1、1200℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉门开启自动断电功能,使炉门打开后自动断电。2、超温保护功能,当温度超过允许设定值后,自动断电及报警。3、漏电保护功能,当炉体漏电时自动断电。以上功能确保了使用的安全性。三、控制智能化:1、1200℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。电炉温度控制系统采用人工智能调节技术,具有PID调节、模糊控制、自整定功能,并可编制各种升降温程序。2、国产智能控温系统可定值升温(不可编程),国产程序控温系统可编辑50段程序控温,进口程序控温系统可编辑40段程序控温。3、电炉内配置有485转换接口,可实现与计算机相互连接。通过专用的计算机控制系统来完成与单台或多达200台电炉的远程控制、实时追踪、历史记录、输出报表等功能。四、设计独立性:1200℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。该设备为专利产品,具有多项独立自主的知识产权专利。外观美观,结构合理,使用方便。
1300℃节能箱式电炉一、结构实用性:1、1300℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉膛材料采用优质的多晶莫来纤维真空吸附制成,节能50%,四面加热温场均匀。加热元件采用高电阻优质合金丝0Cr27Al7Mo2。2、先进的空气隔热技术,结合热感应技术,当炉体表面温升到达50℃时,排温风扇将自动启动,使炉体表面快速降温。二、使用安全性:采用了:1、1300℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉门开启自动断电功能,使炉门打开后自动断电。2、超温保护功能,当温度超过允许设定值后,自动断电及报警。3、漏电保护功能,当炉体漏电时自动断电。以上功能确保了使用的安全性。三、控制智能化:1、1300℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。电炉温度控制系统采用人工智能调节技术,具有PID调节、模糊控制、自整定功能,并可编制各种升降温程序。2、国产智能控温系统可定值升温(不可编程),国产程序控温系统可编辑50段程序控温,进口程序控温系统可编辑40段程序控温。3、电炉内配置有485转换接口,可实现与计算机相互连接。通过专用的计算机控制系统来完成与单台或多达200台电炉的远程控制、实时追踪、历史记录、输出报表等功能。四、设计独立性:1300℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。该设备为专利产品,具有多项独立自主的知识产权专利。外观美观,结构合理,使用方便。
1600℃节能箱式电炉一、结构实用性:1、1600℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉膛材料采用优质的多晶莫来纤维真空吸附制成,节能50%,四面加热温场均匀。加热元件采用高电阻优质合金丝0Cr27Al7Mo2。2、先进的空气隔热技术,结合热感应技术,当炉体表面温升到达50℃时,排温风扇将自动启动,使炉体表面快速降温。二、使用安全性:采用了:1、1600℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。炉门开启自动断电功能,使炉门打开后自动断电。2、超温保护功能,当温度超过允许设定值后,自动断电及报警。3、漏电保护功能,当炉体漏电时自动断电。以上功能确保了使用的安全性。三、控制智能化:1、1600℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。电炉温度控制系统采用人工智能调节技术,具有PID调节、模糊控制、自整定功能,并可编制各种升降温程序。2、国产智能控温系统可定值升温(不可编程),国产程序控温系统可编辑50段程序控温,进口程序控温系统可编辑40段程序控温。3、电炉内配置有485转换接口,可实现与计算机相互连接。通过专用的计算机控制系统来完成与单台或多达200台电炉的远程控制、实时追踪、历史记录、输出报表等功能。四、设计独立性:1600℃节能电炉|箱式电炉|马弗炉。该设备为专利产品,具有多项独立自主的知识产权专利。外观美观,结构合理,使用方便。
[size=16px][color=#339999]摘要:针对晶体生长和CVD等半导体设备中对0.1%超高精度真空压力控制的要求,本文对相关专利技术进行了分析,认为采用低精度的真空度传感器、调节阀门和PID控制器,以及使用各种下游控制方法基本不太可能实现超高精度的长时间稳定控制。要满足超高精度要求,必须采用0.05%左右精度的传感器和相应精度的PID控制器,结合1s以内开合时间的高速电动针阀和电动球阀,同时还需采用上游进气控制模式。另外,本文提出的超高精度解决方案中,还创新性的提出了进气混合后的减压恒压措施,消除进气压力波动对超高精度控制的影响。[/color][/size][align=center][size=16px][img=彻底讲清如何实现各种单晶炉的0.1%超高精度真空压力控制,690,290]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071124469579_383_3221506_3.jpg!w690x290.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在晶体生长和CVD等半导体设备领域,普遍要求对反应腔室的真空压力进行快速和准确控制。目前许多半导体工艺设备的真空压力基本在绝对压力10~400Torr的真空度范围内,通过使用下游节流阀(电动球阀或电动蝶阀)的开度自动变化来调节抽气速率基本能达到1%以内的控制精度。但对于有些特殊晶体生长等生产工艺,往往会要求在0.1~10Torr真空度范围内进行控制,并要求实现0.1%的更高精度控制。[/size][size=16px] 最近有用户提出对现有晶体生长炉进行技术升级的要求,希望晶体炉的真空压力控制精度从当前的1%改造升级到0.1%,客户进行改造升级的依据是宁波恒普真空科技股份有限公司的低造价的压力控制系统,且技术指标是“公司研发的压力传感器和控制阀门及配套的自适应算法,可将压力稳定控制在±0.3Pa(设定压力在100~500Pa间)”。[/size][size=16px] 我们分析了宁波恒普在真空压力控制方面的两个相关专利,CN115113660A(一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法)和CN217231024U(一种碳化硅晶体生长炉的压力串级控制系统),认为采用所示的专利技术可能无法实现100~500Pa全量程范围内0.1%的长时间稳定的控制精度,最多只可能在个别真空点和个别时间段内勉强内达到。本文将对这两项专利所设计的控制方法进行详细技术分析说明无法达到0.1%控制精度的原因,并提出相应的解决方案。[/size][b][size=18px][color=#339999]2. 专利技术分析[/color][/size][/b][size=16px] 宁波恒普公司申报的发明专利“一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法”,其压力控制系统结构如图1所示,所采用的控制技术是一种真空压力动态平衡控制方法中典型的下游控制模式,即固定进气流量,通过调节排气流量实现真空压力控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.通过双比例阀进行压力控制的系统的示意图,500,244]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071128351485_5277_3221506_3.jpg!w690x338.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 通过双比例阀进行压力控制的系统的示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在动态平衡法控制中,这种下游模式的特点是: (1)非常适用于10~760Torr范围内的高气压精确控制,抽气流量的变化可以很快改变真空腔体内部气压的变化,不存在滞后性,这对于高精度的高压气体控制非常重要,因此这种下游控制模式也是目前国内外绝大多数晶体炉的真空压力控制方法。 (2)并不适用于0.1~10Torr范围内低气压控制,这是因为在低气压控制过程中,抽气速率对低气压变化的影响较为缓慢,存在一定的滞后性,调节抽气速率很难实现低气压范围内的真空度高精度控制。因此,对于低气压高真空的精密控制普遍采用的是上游控制模式,即调节进气流量,利用了低气压对进气流量非常敏感的特性。 宁波恒普公司所申报的发明专利“一种通过多比例阀进行压力控制的系统及方法——CN 115113660A”,如图1所示,所采用的下游控制模式是通过分程(或粗调和细调)形式来具体实现,即通过次控制阀开度改变抽气口径大小后,再用主控制阀开度变化进行细调,本质还是为了解决抽气速率的精细化调节问题。 这种抽气速率分段调节的类似方法在国内用的比较普遍,较典型的如图2所示的浙江晶盛公司专利“一种用于碳化硅炉炉腔压力控制的控压装置——CN210089430U”,采用的就是多个分支管路进行下游模式控制,多个分支管路组合目的就是调节抽气口径大小。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=02.下游控制整体结构示意图,500,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071129101289_1324_3221506_3.jpg!w690x621.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图2 下游多支路真空压力控制结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 宁波恒普公司另一个实用新型专利CN217231024U(一种碳化硅晶体生长炉的压力串级控制系统),如图3所示,也是采用下游控制模式。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=03.晶体生长炉的压力串级控制系统的结构示意图,450,361]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071132344137_9996_3221506_3.jpg!w690x555.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图3 下游串级控制系统结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 在晶体生长和其他半导体工艺的真空压力控制中,国内外普遍都采用下游控制模式而很少用上游控制模式,主要原因如下:[/size][size=16px] (1)绝大多数工艺对气氛环境的要求是高气压(低真空)范围内控制,如10~500Torr(绝对压力),且控制精度能达到1%即可。这种要求,最适合的控制方法就是下游模式。[/size][size=16px] (2)绝大多数半导体工艺都需要输入多种工作气体,而且各种工作气体还要保持严格的质量和比例,所以进气控制基本都采用气体质量流量计。如果在质量和比例控制之后,再对进气流量进行控制,一是没有必要,二是会增加技术难度和设备成本。[/size][size=16px] (3)在下游控制模式中安装节流阀(电动蝶阀)比较方便,可以在真空泵和腔体之间的真空管路上安装节流阀,而且对节流阀的拆卸和清洗维护也较方便。[/size][size=16px] 国内有些厂家在下游模式中采用上述分程控制方法的动机主要是为了规避使用高速和高精度但价格相对较贵的下游节流阀(电动蝶阀),这种高速高精度下游节流阀主要是具有1秒以内的全程闭合时间,直接使用这种高速蝶阀就可以在高气压范围内实现低真空度控制。而绝大多数国产真空用电动球阀和电动蝶阀尽管价格便宜,但响应速度普遍在几十秒左右,这使得压力控制的波动性很大。所以为了使用国产慢速电动蝶阀,且保证控制精度,只能在下游管路上想办法。[/size][size=16px] 如果采用高速电动球阀或电动蝶阀,且真空计和控制器达到一定精度,则采用任何形式的下游模式控制方式都可以在低气压范围内轻松实现1%的控制精度,但无法达到0.1%的控制精度。而如果采用低速阀门和上述专利所述的控制方法,也有可能达到1%控制精度,但更是无法实现更高精度0.1%的真空压力控制。[/size][b][size=18px][color=#339999]3. 超高精度真空压力控制方法及其技术[/color][/size][/b][size=16px] 晶体生长炉的真空压力控制也是一种典型的闭环PID控制回路,回路中包括真空泵、真空计、电动阀门和PID控制器。其中真空泵提供真空源,真空计作为真空压力测量传感器,电动阀门作为执行器调节进气或出气流量,PID控制器接收传感器信号并与设定值进行比较和PID计算后输出控制信号给执行器。[/size][size=16px] 这里我们重点讨论在0.1~10Torr的低气压(高真空)范围内实现0.1%超高精度的控制方法和相关技术。依据动态平衡法控制理论以及大量的实际控制试验和成功应用经验,如果要实现上述低压范围内(0.1~10Torr)的高精度控制,必须满足以下几个条件,且缺一不可:[/size][size=16px] (1)真空泵要具备覆盖此真空度范围的抽取能力,并尽可能保持较大的抽速,由此在高温加热过程中的气体受热膨胀压力突增时,能及时抽走多余的气体。[/size][size=16px] (2)真空计和PID控制器要具有相应的测量和控制精度。[/size][size=16px] (3)采用上游控制模式,并需采用高速电动针阀自动和快速的调节进气流量大小。[/size][size=16px] 国内外晶体生长炉和半导体工艺的真空压力控制,普遍采用的是薄膜电容真空计,价格在一万元人民币左右的这种进口真空计,测量精度基本在0.25%左右。这种真空计完全可以实现0.5 ~ 1%的控制精度,但无法满足更高精度控制(如0.1%)中的测量要求,更高精度的真空度测量则需要采用0.05%以上精度的昂贵的薄膜电容真空计。[/size][size=16px] 同样,对于PID控制器,也需要相应的测量精度和控制精度。如对于0.25%精度的真空计,采用16位AD、12位DA和0.1%最小输出百分比的PID控制器,可以实现1%以内的控制精度,这在相关研究报告中进行过专门分析和报道。若要进行更高精度的控制,则在采用0.05%精度真空计基础上,还需采用24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比的PID控制器。[/size][size=16px] 宁波恒普公司在其官网的压力控制技术介绍中提到,采用恒普自己研发的压力传感器和控制阀门及配套的自适应算法,在绝对压力100~500Pa范围内可将国内外现有技术的±3Pa压力波动(控制精度在1%左右)提升到±0.3Pa(控制精度在0.1%左右),控制精度提高了一个数量级。我们分析认为:在绝对压力100~500Pa的低压范围内,如果不能同时满足上述的三个条件,基本不太可能实现0.1%的超高精度控制。[/size][b][size=18px][color=#339999]4. 超高精度真空压力控制技术方案[/color][/size][/b][size=16px] 对于超高精度真空压力控制解决方案,我们只关心前述条件的第二和第三点,不再涉及真空泵内容。[/size][b][color=#339999] (1)超高精度真空计的选择[/color][/b][size=16px] 目前国际上能达到0.05%测量精度的薄膜电容真空计有英福康和MKS两个品牌,如图4所示。这类超高精度的真空计都有模拟信号0~10V输出,数模转换是20位。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=04.超高精度薄膜电容真空计,550,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071130184466_8776_3221506_3.jpg!w690x302.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图4 超高精度0.05%薄膜电容真空计 (a)INFICON Cube CDGsci;(b)MKS AA06A[/color][/size][/b][/align][size=16px][b][color=#339999] (2)超高精度PID控制器的选择[/color][/b] 从上述真空计指标可以看出,真空计的DAC输出是20位的0~10V模拟型号,那么真空压力控制器的数据采集精度ADC至少要20位。为此,解决方案选择了目前最高精度的工业用PID控制器,如图5所示,其中24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比。所选控制器具有单通道和双通道两种规格,这样可以分别用来满足不同真空度量程的控制,双通道控制器可以用来同时采集两只不同量程的真空计而分别控制进气阀和抽气阀实现真空压力全量程的覆盖控制。另外PID控制器还具有标准的RS485通讯和随机配套计算机软件。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=05.高速电动阀门和超高精度PID调节器,650,237]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071130375986_9640_3221506_3.jpg!w690x252.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图5 超高精度PID真空压力控制器和高速电动阀门[/color][/size][/b][/align][size=16px][b][color=#339999] (3)高速电动阀门选择[/color][/b] 高速电动阀门主要包括了真空用电动针阀和电动球阀,都有极小的漏率。如图5所示,其中电动针阀用于微小进气流量的快速调节,电动球阀用于大排气流量的快速调节,它们的全程开启闭合速度都小于1s,控制电压都为0~10V模拟信号。[b][color=#339999] (4)超高精度0.1%压力控制技术方案[/color][/b] 基于上述关键部件的选择,特别是针对0.1~10Torr范围内的0.1%超高精度真空压力控制,本文提出的控制系统具体技术方案如图6所示。[/size][align=center][b][size=16px][color=#339999][img=06.超高精度真空压力控制系统结构示意图,600,325]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304071131004546_6716_3221506_3.jpg!w690x374.jpg[/img][/color][/size][/b][/align][align=center][b][size=16px][color=#339999]图6 超高精度真空压力控制系统结构示意图[/color][/size][/b][/align][size=16px] 如前所述,在0.1~760Torr的真空压力范围内,分别采用了量程分别为10Torr和1000Torr的两只超高精度真空计,并分别对应上游和下游控制模式来进行覆盖控制,真空源为真空泵。[/size][size=16px] 在10~750Torr范围内,采用下游控制模式,即控制器的第一通道用来控制电动针阀的进气开度保持固定,第二通道用来检测真空计信号,并根据真空压力设定值自动PID调节电动球阀的开度变化实现准确控制。[/size][size=16px] 在0.1~10Torr范围内,采用上游控制模式,即控制器的第二通道用来控制电动球阀的进气开度保持固定(一般为全开),第二通道用来检测真空计信号,并根据真空压力设定值自动PID调节电动针阀的开度变化实现准确控制。[/size][size=16px] 由于电动针阀调节的是总进气流量,所以在具体工艺中需要将多种工作气体先进行混合后再流经电动针阀,而且多种工作气体通过相应的气体质量流量计(MFC)来控制各种气体所占比例,然后进入混气罐。在0.1~10Torr范围内的超高精度控制中,进气压力的稳定是个关键因素。为此,解决方案中增加了一个减压恒压罐,并采用正压控制器对混合后的气体进行减压,使恒压罐内的压力略高于一个大气压且恒定不变。[/size][size=16px] 解决方案中的超高精度PID控制器具有RS485接口并采用标准的MODBUS通讯协议,可以通过配套的计算机软件直接对控制器进行各种设置和操作运行,并显示、存储和调用各种控制参数的变化曲线,这非常便于整个工艺控制过程的调试。工艺参数和过程调试完毕后,可连接PLC上位机进行简单的编程就能与工艺设备控制软件进行集成。[/size][size=16px] 综上所述,本文设计的解决方案,结合相应的超高精度和高速的传感器、电动阀门和PID控制器,能够彻底解决超高精度且长时间的真空压力控制难题,可以满足生产工艺需要。[/size][b][size=18px][color=#339999]5. 总结[/color][/size][/b][size=16px] 晶体生长和半导体材料的生产过程往往需要较长的时间,工艺过程中的真空压力控制精度必须还要考虑长时间的控制精度,仅仅某个真空度下或短时间内达到控制精度并不能保证工艺的稳定和产品质量。[/size][size=16px] 在本文的解决方案中,特别强调了一是必须采用相应高精度和高速的传感器、执行器和控制器,二是必须采用相应的上游或下游控制方式,否则,如果仅靠复杂PID控制算法根本无法通过低精度部件实现高精度控制,特别是在温度对真空压力的非规律性严重影响下更是如此,这在太多的温度和正压控制中得到过证明,也是一个常识性概念。[/size][size=16px] 对于超高精度的真空压力控制,本文创新性的提出了稳定进气压力的技术措施,其背后的工程含义也是先粗调后细调,尽可能消除外界波动对控制精度的影响,这在长时间内都要求进行超高精度稳定控制中尤为重要。[/size][size=16px] 这里需要说明的是,实现超高精度控制的代价就是昂贵的硬件装置,如超高精度的电容真空计。尽管在高速电动阀门和超高精度PID控制器上已经取得技术突破并降低了价格,但在薄膜电容真空计方面国内基本还处于空白阶段。除非在超高精度电容真空计上的国内技术取得突破,可以使得造价大幅降低,否则将不可避免使得真空压力控制系统的成本增大很多,而目前在国内还未看到这种迹象。[/size][align=center][size=16px]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/size][/align]
[b]职位名称:[/b]北京马弗炉区域经理(销售岗位)[b]职位描述/要求:[/b]弗尔德(上海)仪器设备有限公司是弗尔德集团在华设立的全资子公司,业务分成弗尔德流体事业部(Verder Liquids Division) 和弗尔德科学仪器事业部(Verder Scientific Division),弗尔德科学仪器事业部涵盖了德国莱驰(RETSCH)粉碎研磨筛分仪器、德国莱驰科技(RETSCH TECHNOLOGY)粒度及粒形分析仪、英国卡博莱特(Carbolite)马弗炉、德国盖罗(Gero)高温真空马弗炉及德国埃尔特(Eltra)元素分析仪等多个专业品牌。现因公司发展需要,招聘以下职位:职位要求:1. 本科以上学历,理工科专业背景,要有一定的口语交流能力,拒绝哑巴英语。2. 工作经验三年以上,其中销售工作经验至少二年以上。3. 熟悉军工、航空航天、热处理行业,有马弗炉、真空炉、温控设备等领域经验者优先。4. 工作需经常出差。主要工作职责:1. 隶属于Verder Scientific Division(弗尔德科学仪器事业部),负责CARBOLITE(卡博莱特)马弗炉、Gero(盖罗)真空和可控气氛高温炉等产品在公司规定的区域或行业进行销售和推广,直接面对终端客户进行直销,能独立寻找定制炉项目。2. 日常工作汇报给销售总监及总经理。3. 进行品牌推广,如举行讲座等。4. 使用CRM记录其日常工作,定期递交销售报告。5.能自行主动的学习产品资料,进行产品资料的翻译工作和技术资料的整理工作,能给其它销售人员必要的马弗炉项目的指导和帮助。[b]公司介绍:[/b] 弗尔德(上海)仪器设备有限公司(Verder Shanghai Instrument and Equipment Co., Ltd.)是弗尔德集团(Verder Group)在华设立的全资分公司,总部在上海,在北京、广州等地设有办事处。公司业务主要分成Liquid Division(流体事业部门)和Scientific Division(科学仪器事业部门)。成立于1915年的德国RETSCH(...[url=https://www.instrument.com.cn/job/user/job/position/51036]查看全部[/url]
请问,现在市场上有没有可以在线检测O2和CO2等气体的传感器,来组建某一电炉中的气氛计算机检测与控制系统,或者有成套这样的气氛控制系统买?我还想了解一些当今国内外工业炉气氛检控的发展状况,请问到哪可以找到一些相关的资料?
在节能减排运行的大环境下,无锡冠亚真空室制冷加热恒温控制机组如何高效运行是一件很重要的事情,接下来看看几个真空室制冷加热恒温控制机组技能降耗的小诀窍,看看如何使用的。 真空室制冷加热恒温控制机组的选型的非常重要的第一步,制冷量过小,影响生产,往往得不偿失;但是过大的制冷量则会在无形中增加企业成本,造成不必要的浪费。建议厂家在选购真空室制冷加热恒温控制机组的过程中将详细的工艺介绍清楚,让专业的人员来计算选配合适的真空室制冷加热恒温控制机组型号,需要冷却的对象以及降至所需温度所要求的时间。 在此过程中,千万要注意某些厂家在制冷量上做些小文章,往往夸大能效比,其实这些东西稍加注意便能返现其中的猫腻,有相关的数据显示制冷量功率理论上的数据,在实际的生产过程中,制冷量会低于理论值,根据环境的实际情况,制冷量会有波动。 真空室制冷加热恒温控制机组在保证生产需求和满足设备或是产品安全的前提下,提高蒸发温度,同时适当的降低冷凝温度,加大冷却塔的流量,以保证冷却水的效果; 完善真空室制冷加热恒温控制机组定期的日常维护保养工作,定期清理管道,减少管阻及防止管道结垢,增大流量,保证蒸发器和冷凝器充分补水,加强换热效率,不清洁的水源在长期的使用过程中,会产生碳酸钙和碳酸镁沉积管道中,影响换热效率,增加设备运行苏需要的功率,使得电费大幅度上升,在无形中增加企业成本。 无锡冠亚真空室制冷加热恒温控制机组采用全密闭管路,在运行的过程中,能够一定程度上降低真空室制冷加热恒温控制机组的能耗比,使得真空室制冷加热恒温控制机组高效运行。
[size=16px][color=#339999][b]摘要:在目前的各种半导体材料热氧化工艺中,往往需要对正负压力进行准确控制并对温度变化做出快速的响应,为此本文提出了热氧化工艺的正负压力控制解决方案。解决方案的核心是基于动态平衡法分别对进气和排气流量进行快速调节,具体采用了具有分程控制功能和传感器自动切换功能的超高精度真空压力控制器,并结合高速电控针阀和电控球阀,可很好的实现0.1Torr~800Torr绝对压力范围内的正负压快速准确控制。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align][color=#339999][b][size=16px] [/size][size=18px]1. 问题的提出[/size][/b][/color][size=16px] 热氧化工艺是碳化硅等半导体器件制程中的优选工艺,其特点是简便直接,不引入其他杂质,适合器件的大规模生产。目前比较有效的热氧化工艺有微正压和负压控制两种技术:[/size][size=16px] (1)微正压:氧化过程中氧化炉内1.05atm以上压力的恒定控制。[/size][size=16px] (2)负压:生长气压为10mTorr-1000mTorr范围内的控制。[/size][size=16px] 在热氧化工艺中,无论采用上述那种技术,都需要对氧化炉内的气压进行准确控制,以保证氧化硅层的质量,但如何实现准确控制正负压则是一个需要解决的技术问题。为此本文提出相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 目前碳化硅热氧化工艺,正负压控制范围为0.1Torr~800Torr(绝对压力)。对此范围的绝对压力控制,基于动态平衡控制方法,本文设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][color=#339999][b][img=碳化硅热氧化工艺真空压力控制系统,690,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308251740511222_1299_3221506_3.jpg!w690x354.jpg[/img][/b][/color][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 碳化硅热氧化工艺真空压力控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图1所示的解决方案控制系统中,从加热炉的一端输入工作气体,工作气体流经加热炉以及炉内放置的圆晶后,由真空泵抽气排出。工作气体可根据工艺要求进行选择和配置,可选择多种气体按照比例进行混合。[/size][size=16px] 为了在0.1Torr~800Torr整个量程范围内实现正负压力的准确控制,需要至少采用两只不同量程的真空度,如1Torr和1000Torr,图1中只标识了一只真空计。在图1所示的控制系统中,真空计、电控阀门和真空压力控制器构成一个闭环控制系统,具体控制过程如下:[/size][size=16px] (1)工作气体和真空泵始终处于开启状态。[/size][size=16px] (2)两只真空计分别连接控制器的主输入端和辅助输入端,控制器具有传感器自动切换功能,可根据加热炉内的实际压力自动切换到相应量程的真空计。[/size][size=16px] (3)整个正负压力控制采用PID分程控制功能,电控针阀连接控制器的反向输出端,电控球阀连接控制器的正向输出端,由此可以根据不同的压力设定值自动调节进气和出气流量来实现压力的准确控制。[/size][size=16px] 由于热氧化工艺所使用的温度和正负压力范围较宽,本解决方案采用了以下关键装置:[/size][size=16px] (1)由于在真空压力控制过程中,加热炉始终处于加热或冷却状态,温度变化会对压力控制产生严重的影响。为了始终将氧化过程中的正负压力控制在设定值上,阀门的调节速度起着关键作用,本解决方案配备了响应时间小于1秒的高速电控针阀和电控球阀,由此可以将温度和其他因素对压力的波动影响快速恢复和稳定到设定压力。[/size][size=16px] (2)由于正负压力范围宽泛,跨越了好几个数量级,所采用的2只真空压力传感器往往在较低量程区间的信号输出比较弱小,这就需要真空压力控制器具有很高的采集精度和控制精度。为此,本解决方案配备了超高精度的真空压力控制器,技术指标是24位AD、16位DA和0.01%的最小输出百分比,可完全满足全量程真空压力的准确测量和控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 上述正负压力控制解决方案可以在全正负压力量程内达到很高的控制精度和响应速度,真空压力控制器除了具有高控制精度和分程控制功能外,还具有程序控制和PID参数自整定等多种功能。控制器还配备有RS485通讯接口,可便捷的与PLC上位机控制系统进行集成,采用自身所带软件也可在计算机上直接进行工艺调试和控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]
[b]槁效生产,降低成本[/b]Heller1809mk7在线式真空回流炉是一种高度自动化的设备,可实现真空焊接的规模量产。它内置了真空模组,通过五段精准抽取真空,在焊接过程中有效地避免了空洞问题(Void1%)。这不仅提高了焊接质量,还大大降低了生产成本。[b]灵活调控温度曲线[/b]在线真空晶圆焊接设备可以直接移植普通回流炉的温度曲线,并且曲线调节非常方便。无论您是需要更高的工作温度还是更精崅的温度控制,都可以轻松实现。这为您提供了更多选择和灵活性,以适应各种产品需求。[img=,690,385]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308071852493055_7355_5802683_3.jpg!w690x385.jpg[/img][b]环保节能设计[/b]heller MK7 SMT回流焊炉在设计时考虑到环境保护和节能。首先,在外观设计上采用低高度顶壳和双重绝缘结构,有效减少了能源消耗以及氮气使用量,蕞多可减少15%。其次,智能能源管理软件通过根据实际生产情况,在低负荷时将炉子智能置于待机模式,进一步降低了能源成本。蕞后,统一的气体管理系统消除了“净流量”,大幅度减少了整体氮气消耗量。[b]宽广适用性[/b]heller 1809MK7回流焊炉具有较大的尺寸和强大的处理能力。它拥有465cm(183英寸)的长度和55.9cm(22英寸)的蕞大PCB宽度,可以容纳更多种类、更复杂的电路板。该设备提供空气和氮气两种工艺气体选项,并可选择350°C或400°C的蕞大工作温度标准,以满足不同焊接需求。[b]洁净操作环境[/b]MK7 SMT回流焊炉还提供洁净室选项,达到下至1000级洁净度要求。这极大地降低了灰尘、杂质等对产品品质造成的影响,并确保在焊接过程中获得高质量的焊接结果。heller1809MK7回流焊炉是一款集高生产效率、灵活温度控制、环保节能和广泛适用性于一体的在线真空晶圆焊接设备。它通过创新的设计和宪进的技术,为电子制造行业提供了更可靠、高质量的焊接解决方案,并在绿色制造方面发挥积极作用。无论您是小批量生产还是大规模量产,heller1809MK7回流焊炉都将成为您不可或缺的理想选择。欢迎联系[b]苏州仁恩机电科技有限公司[/b],让我们更深入地了解您的需求,为您量身定制一套佳的heller回流焊解决方案。我们期待着成为您可靠的合作伙伴!
热分析实验常需变换气氛﹐借以辨析热分析曲线热效应的物理-化学归属。如在空气中测定的热分析曲线呈现放热峰﹐而在惰性气氛中测定﹐依不同的反应可分为几种情形﹕如象结晶或固化反应﹐则放热峰大小不变﹔如为吸热效应﹐则是分解燃烧反应﹔如无峰或呈现非常小的放热峰﹐则为金属氧化之类的反应。借此可观察有机聚合物等热裂解与热氧化裂解之间的差异。对于形成气体产物的反应﹐如不将气体产物及时排出﹐或通过其它方式提高气氛中气体产物的分压﹐会使反应向高温移动。气氛气的导热性良好﹐有利于向体系提供更充分的热量﹐提高分解反应速率。氩﹑氮和氦这3种惰性气体导热系数与温度的关系是依次递增的。就气氛因子的影响和注意事项﹐可作如下概括﹕1)是静态﹐还是动态(流通)气氛﹐静态时产物来不及充分逸散﹐分压升高﹐反应移向高温﹐动态则产物不能逐渐聚集﹐受产物分压影响明显减弱。2)气氛的种类﹐空气(最一般的氧化气氛)﹐He﹑N2﹑Ar(惰性气氛)﹐H2﹑CO(还原性气氛)﹐O2(强氧化性气氛)﹐CO2(试样自生﹐或与试样反应产生的)﹐Cl2,F2等(腐蚀性气体)﹐水蒸气﹑混合气氛﹐减压﹑真空﹑高压。3)气氛的流量对试样的分解温度﹑测温精度﹐以及热分析曲线的基线和峰面积等均有影响。4)应考虑气氛与热电偶﹑试样容器或气体路经的其它构件所用材料之间是否有某种反应。5)注意防止爆炸和中毒。6)如确认气体产物对测定结果有显著影响﹐则应将气体产物排出(特别是水蒸气)。7)由于气氛气传导的不同﹐将会改变炉内的温度分布和试样到检测器的热传递。
[b]革新性软件系统实现蕞优化制程控制[/b]Heller 1936MK5系列回流焊炉采用了ECD公司开发的革新性软件系统,提供了三种层次的制程控制:回流炉CPK, 制程CPK和产品追踪控制。这个软件系统确保了所有参数都得到蕞优化,并及时报告和使用方便。[b]HELLER独家专有能源管理软件[/b]HELLER拥有自己独家的能源管理软件,可以在不同的批量生产状态中实现优化能源消耗。通过设定不同的程序,在全载生产、半载生产以及设备闲置时都可以达到节省能源消耗的目的。[img=,690,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310121254303057_7803_5802683_3.jpg!w690x387.jpg[/img][b]冷却系统设计更宪进[/b]Heller Mark5回流焊机配备了全新水冷式“冷凝导管”设计,使助焊剂回收免保养,并且具有更好的冷却效果。通过该设计,焊剂被收集在专门设置的收集瓶中,易于更换清理并进行在线保养,大大节省了维护时间。冷凝导管的表面采用了双层隔热设计,并配备内部冷凝导管,使其具有倬越的冷却效果。同时,新的冷却区炉膛设计确保焊机内没有助焊剂残留,从而减少设备维护时间并提高生产效率。[b]HELLER专家团队 - 为客户提供恮方位本地化服务[/b]HELLER结合无与伦比的设计专家团队,在“国际本地化”的发展战略下,不仅在制造中心和支持中心实现本地操作,还致厉于恮方位的本地化设计、服务、培训和制程服务。这种商业模式将HELLER推向世界Ⅰ流回流焊接系统供应商之列,并成为客户不二选择。[b]技术领導者 - 荣获多项奖项肯定[/b]作为技术领宪企业, HELLER多次荣获行业奖项认可。2018年度又获得包括年度蕞佳服务奖、VisionAward年度蕞佳创新奖、行业领導奖以及Frost&Sullivan全球SMT企业年度奖等多个殊荣。在带来革新性的软件系统和宪进的冷却系统的同时,HELLER不仅注重为客户提供蕞佳制程控制和能源管理效果,还在本地化设计、服务和支持方面大幅度提升。作为技术领導企业,HELLER一直以来都是回流焊接系统供应商中的佼佼者。无论您是需要优化制程控制、降低能源消耗还是寻求蕞专业的本地化支持与服务,选择HELLER绝对没有错。[b]苏州仁恩机电科技有限公司[/b]秉承“创新开拓、槁效专业、团结合作、精益求精”的经营理念,致厉于不断为客户创造价值。在市场竞争中,我们始终以客户需求为出发点,提供更加完善的解决方案。