真空检测传感器是一种用于检测真空度的仪器设备。它主要由探头、信号处理电路和显示装置组成。其原理是利用探头上的高灵敏度元件感应真空状态下气体压力的变化,并将其转化为相应的电信号,通过信号处理电路加工后输出给显示装置,从而实时反映真空度的大小。下面主要从三个方面介绍真空检测传感器。
一、真空检测传感器的分类
根据传感器测量范围的不同,可以将真空检测传感器分为低真空传感器和高真空传感器。低真空传感器的测量范围通常为1×10^-1~1×10^5Pa,用于实验室、半导体、泄漏检测等领域。高真空传感器的测量范围可达1×10^-11Pa,主要用于大型真空设备,如核反应堆、电子加速器等。
二、真空检测传感器的工作原理
真空检测传感器通常采用四种工作原理,分别是热导、离子化、冷阴极和压电。
热导原理是基于热传导定理,探头的两端通以电流,探头中央所代表的热敏电阻处温度上升与真空度呈负相关。
离子化原理是利用气体分子在电场中的离子化与再复合过程。当探头通以高压电,气体分子会被电场中的电子激发,从而电离成离子。因为离子数与气压呈正相关,在探头中形成一个电流回路,从而探头电流与真空度相关。
冷阴极原理是通过电子轰击产生电子的机制用来导致气体离子化。冷阴极探头表面会加上一层具有钨丝等材料的金属,在高电压下产生离子化效应。
压电原理是在探头上附加压电晶体,受到外力振动时,晶片上会产生电势,并输出相应的电信号。如图所示。
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图:压电传感器示意图
三、真空检测传感器的应用
真空检测传感器在半导体电子、航空、军工、化工、医疗等领域有着广泛的应用。具体包括以下几个方面:
1、半导体电子工业:用于真空设备、电子束焊接、集成电路制造等。
2、航空航天工业:用于真空喷涂、真空贮藏、真空粘接等领域。
3、化学工业:用于真空蒸馏、真空冷却、高温气相反应等。
4、医疗器械:用于真空输血、人工呼吸机等。
总的来说,真空检测传感器在当今高科技领域中扮演着重要角色。这种检测技术的先进性不仅可以提高生产效率和产品质量,而且还可以降低能源消耗和环境污染。