vacuum gauge 종류에 대해서

vacuum gauge 종류에 대해서

부르돈관 진공계(Bourdon tube gauge)

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차압(한쪽 압력은 일반적으로 대기압)의 힘으로 탄성 변형된 변위를 바늘에 전달하여 회전각으로 표시하는 진공계입니다.

측정부와 표시부가 하나로 되어 있어 간편하고 저렴하지만 대기압 부근의 압력 밖에 측정할 수 없습니다.

​마노미터(manometer)

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진공계로 쓰이는 마노미터는 길이가 1m가 조금 넘는 U자 모양의 유리관 내에 절반 정도의 높이까지 수은을 채우고 눈금판(잣대)과 함께 수직으로 설치한 것이 일반적입니다.

관의 한쪽 끝은 대기에 개방하고 다른 한쪽을 진공계에 접속하면 대기와 압력차가 그대로 2개의 관내 수은면 높이로 표시됩니다(주1).

잘 알려진 바와 같이 이 높이의 차이(수은주)를 mm 단위로 나타낸 압력이 Torr이며, 차압이 1기압이면 수은주는 760mm가 됩니다.

절대압 측정이 가능하고 확실한 진공계이지만 독성이 있는 수은을 취급하기 때문에 다양한 주의와 대책이 필요합니다.

이 때문에 계기의 교정을 실시하는 장소 이외에서는 격막진공계로 바뀌고 있는 것 같습니다.

​매클라우드 진공계(McLeod gauge)

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마노미터와 함께 절대압을 측정할 수 있는 전압계로 맥레오드라고 발음하는 경우도 종종 있습니다.

구조는 약간 복잡하지만 비측정계 기상을 기존 용적의 공간에 넣어 압축하고 그 결과 증가한 압력을 수은주로 표시합니다.

마노미터보다 낮은 압력을 높은 신뢰성으로 측정할 수 있는 장점이 있지만 수은을 사용하는 것, 연속해서 측정할 수 없는 것 등으로 인해 계기의 교정이 필요한 경우 외에는 별로 사용되지 않습니다.

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격막진공계(diaphram gauge)

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차압의 힘으로 얇은 판을 탄성 변형시켜 그 변위에서 압력을 구하는 전압계입니다.

탄성변형을 이용하는 점에서는 부르돈관과 같지만, 보다 낮은 압력을 정밀하게 측정할 수 있고 전기신호도 쉽게 찾을 수 있습니다.

단 하나의 측정자로 측정 가능한 압력범위는 3자리 정도이며 위 그림에 나타낸 영역을 커버하기 위해서는 복수의 측정자(압력영역에 따라 두께 등이 다르다)를 이용할 필요가 있습니다.

로 압력을 측정합니다.

피라니 진공계에 비해 다소 정확도는 떨어지지만 회로가 단순하고 저렴한 것이 특징입니다.

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가이스러관(Geissler tube)

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고전압 방전의 형상이나 색상으로 대략적인 압력을 판단하는 진공계입니다.

압력이 명시되지 않기 때문에 진공계로 분류되지 않을 수도 있습니다.

위의 표에서는 전리현상을 이용한다고 기재하고 있지만 들뜬 원자도 빛을 발하므로 전리량만을 관찰하고 있는 것은 아닙니다.

여러 가지 단점이 있지만 구조가 간단하다는 점, 멀리서도 시인성이 좋다는 점, 기체에 따라 방전색이 다르다는 점 등으로 인해 조련계의 압력 모니터(주 2)나 누출 검사기로서 지금도 이용되고 있습니다.

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페닝 진공계(Penning gauge)

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가이스러관과 마찬가지로 기체의 방전현상을 이용하지만 전리된 이온의 수에서 압력을 환산하기 때문에 정량성이 있습니다.

또 자기장을 병용해 전자의 비행시간을 늘리고 있기 때문에 가이스러관보다 낮은 압력으로 방전을 유지할 수 있습니다.

이온화 진공계보다는 정량성이 떨어지지만 구조가 간단하고 측정자가 잘 부서지지 않기 때문에 고진공 영역에서 정밀도가 별로 없는 압력 측정에 자주 이용됩니다.

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이온화(전리) 진공계(ionization gauge)

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가열된 필라멘트에서 방출된 열전자를 가속하여 기체분자와 충돌시키면 이온이 생성됩니다.

이온 생성량이 기체 분자의 밀도에 비례하는 것을 이용하여 압력을 측정하는 것이 이온화 진공계입니다.

페닝 진공계도 전리 현상을 이용하지만, 방전에 의하기 때문에 냉음극 이온화 진공계라고 불리는 경우가 있습니다.이에 비해 전리진공계는 열전자에 의하기 때문에 정확히는 열음극전리진공계라고 불러야 하지만 관용적으로는 단순히 전리진공계라고 하는 경우가 많습니다.

슐츠 게이지나 B-A 게이지도 전리 진공계의 일종으로, 고진공에서 초고진공 영역의 압력을 정확하게(주3) 측정하는 진공계로 많이 사용되고 있습니다.

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질량 분석계(mass analyzer)

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전리진공계와 구조는 비슷하지만 특정 질량/전하비를 가진 이온만 검출함으로써 분압, 즉 기체의 조성을 알 수 있습니다.

진공 중에 잔류하고 있는 기체의 분압을 측정한다고 해서 잔류가스 분석계(RGA-residual gassanalyzer)라고도 불립니다.

또한 특정 질량/전하비를 갖는 이온을 선택하는 기구에 4개의 전극을 사용하는 분석계는 4중극 질량분석계(QMA -quadrupole massanalyzer)라고 합니다.

특정 기체만 검지하고 싶은 경우에는 필수적인 분석계로 용도가 특수한 점에서 '진공계'로 분류되지 않을 수도 있습니다.

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(주 1) 이것은 개관식이며, 기압의 변동을 받는다.이 때문에 절대값 측정에는 한쪽 끝을 1Pa 이하로 배기하여 봉한 폐관식이 이용된다.폐관식에서는 비측정계의 절대압력이 그대로 수은주로 표시된다(개관식에서는 대기압과의 차이이다). 　

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(주 2) 대략적인 값을 알고 싶은 경우에 이용하는 간편한 계기를 모니터라고 표현했다.

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(주 3) 교정되지 않은 경우 절대치는 그다지 신용하지 않는 편이 좋지만 상대적인 비교에 대해서는 정밀도가 있다.

 

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