Aktives Pirani-Vakuummessgerät von Edwards APG-MP SS NW25, KF25, 10-3 Torr, D02182000

Edwards Aktives Pirani-Vakuummessgerät APG-MP Edelstahl NW25, KF25, Flansch. 10 ^-3 Torr.
Edwards-Teilenummer D02182000


Hintergrund zu Pirani und konvektionsverstärkten Pirani-Messgeräten
Pirani-Vakuummessgeräte können als Wärmeleitfähigkeitsmessgeräte klassifiziert werden und sind dem Thermoelementmessgerät sehr ähnlich, bei dem der Widerstand des erhitzten Drahtes gemessen wird, um den Vakuumdruck zu bestimmen. Ein Pirani-Messgerät dient zur Messung des Widerstandsungleichgewichts dort, wo der erhitzte Heizfaden einen der Arme einer Wheatstone-Brückenschaltung bildet. Wenn der Vakuumdruck steigt, transportieren Gasmoleküle Wärme vom Filament weg und der Widerstand des Drucksensors sinkt auf einen niedrigeren Wert, was den Schaltkreis aus dem Gleichgewicht bringt. Der Vakuumdruck wird daher aus dem druckbedingten Ungleichgewicht in der Wheatstone-Brückenschaltung berechnet. Genau wie bei den Thermoelement-Messgeräten steigt die Wärmeleitfähigkeit durch molekulare Kollisionen linear mit dem Druck im Druckbereich von 0,001 bis 1 Torr. Allerdings wird die Wärmeabfuhr nichtlinear, wenn der Druck weiter in den viskosen Strömungsbereich erhöht wird, wo die Gas-Gas-Kollision die Moleküle wieder zurück in Richtung des erhitzten Drahtes ausrichten kann. Moleküle müssen viele Male kollidieren, bevor sie den äußeren Körper des Sensors (die Wärmesenke) erreichen. Die konvektionsverstärkten Pirani-Messgeräte nutzen die Konventionsströmung im Inneren des Sensors, um seinen Druckmessbereich bis hin zum Atmosphärendruck zu erweitern.

Das Pirani-Manometer ist ein indirekter Druckmesssensor, bei dem die gemessenen Messwerte vom Gastyp abhängig sind. Aufgrund der Tatsache, dass schwerere Gase schlechte Wärmeübertragungsraten aufweisen und die standardmäßigen, durch die Konvention erweiterten Pirani-Messgeräte für N2 kalibriert sind (im Grunde die gleiche Kalibrierung wie Luft), ist Vorsicht geboten. Dies könnte zu gefährlichen Überdruckbedingungen führen, wenn ein Vakuumsystem mit einem schwereren Gas wie Argon rückgefüllt wird. Die Gefahr entsteht, wenn der Bediener des Vakuumsystems den Anzeigewert des Messgeräts nicht für den richtigen Gastyp korrigiert, z. B. zeigt ein für N2 kalibriertes Standardmessgerät 24 Torr an, wenn die Kammer 760 Torr Argon hat. Der Bediener würde zu der Annahme verleitet, dass die Kammer immer noch unter Vakuum stünde, und das System weiter auf einen kritischen Überdruckzustand erhöhen. Eine weitere Fehlerquelle kann entstehen, wenn das konvektionsverstärkte Pirani-Messgerät nicht korrekt montiert wird. Die meisten kommerziellen Sensoren erfordern eine parallele Montage zum Boden. Dadurch bleibt der Konventionsstrom im Inneren des Sensors in der vorgesehenen Richtung fließen (Fehler von 20 % oder mehr können leicht auftreten, wenn der konventionsverstärkte Pirani-Sensor nicht horizontal montiert wird).

Eine schnelle Evakuierung dieser konvektionsverstärkten Pirani-Sensoren führt für einen kurzen Zeitraum von mehreren Sekunden zu erheblichen Messfehlern. Da sich die schnell gepumpten Gase ausdehnen, erfolgt die Wärmeabfuhr vom Drucksensorfaden nicht durch einen normalen Konvektionsstrom, sondern durch erzwungene Konvektion. Während der Vakuumdruck schnell abfällt, dehnen sich die Gase aus und kühlen ab. Dies stellt einen sekundären Weg zur Wärmeableitung vom heißen Sensordraht dar. Das konvektionsverstärkte Pirani-Manometer kann während der Evakuierung des Systems fälschlicherweise hohe Drücke bis zu 1000 Torr anzeigen. Sobald der Gasfluss gestoppt wird, stabilisiert sich der Druckwert wieder auf einem realistischen Messwert. Aus diesen Gründen eignen sich konvektionsverstärkte Pirani-Manometer nicht gut zur Messung von Druckänderungen unter dynamischen Pumpbedingungen. Insgesamt ist der konvektionsverstärkte Pirani ein beliebtes, kostengünstiges Grobvakuum-Druckmessgerät, das Messungen von Atmosphäre bis 1x10-4 Torr durchführen kann, wobei Messungen unter 1 Torr am genauesten sind.