Capteurs à courants de Foucault dans le vide

Capteur de courant de Foucault TechNote LT02-0021

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Résumé

Cette note technique décrit les considérations relatives à l’utilisation de capteurs à courants de Foucault dans des applications sous vide comprenant:

  • Dégazage
  • Connecteurs d'alimentation
  • Arc à basse pression
  • Chaleur produite par la sonde
  • Configurations typiques
Capteurs capacitifs sous vide
Dégazage

Le problème avec le dégazage.

Toute substance soumise à un vide poussé peut libérer des gaz piégés. Ces gaz peuvent provoquer une oxydation ou une contamination des surfaces dans l'environnement du vide. Selon l'application, le dégazage peut causer des dommages importants au processus ou à l'équipement. Les matériaux et les procédés des sondes à vide poussé sont conçus pour minimiser ou éliminer les émissions de gaz.

Matériaux de construction de la sonde minimisant les dégazages

Les principaux matériaux utilisés dans la construction de la sonde sont le corps métallique, l’époxy, le PEEK, les conducteurs et le câblage. Les sondes compatibles avec le vide sont construites en acier inoxydable 303. L'époxy dans les sondes a été spécifiquement testé pour les applications sous vide nécessitant un dégazage faible. Le câblage de la sonde utilise une gaine en PTFE qui est très stable et produit très peu de dégazage. Les conducteurs dans le câble et la sonde sont en cuivre argenté sans oxygène (OFC).

Bakeout optionnel avant expédition

Toutes les sondes sont soigneusement nettoyées et scellées dans des sacs en plastique avant expédition. En option, les sondes compatibles avec le vide peuvent être soumises à une «cuisson au four». Ce procédé permet de cuire les sondes à 80 ° C pendant plusieurs heures sous un léger vide. Pendant le processus, l'humidité et les gaz piégés sont éliminés des sondes et les hydrocarbures sont chassés des surfaces. Les sondes sont ensuite spécialement emballées pour minimiser la contamination.

Connecteurs traversants (coupleurs)

La connexion à travers la paroi de la chambre à vide est réalisée avec des coupleurs compatibles avec le vide ou un feed-thrus. Les sondes compatibles avec le vide ont des câbles courts avec de petits connecteurs Lemo à broches 5 qui se connectent au côté vide d’un coupleur scellé Lemo (figure 1). Un câble de type extension relie l'extérieur du coupleur au pilote de la sonde. Ces coupleurs sont utiles pour 10-6 Torr (130 µPa) et ont un taux de fuite spécifié de 10-6 mbar litres / seconde.

Pour les aspirateurs plus élevés, les câbles de sonde et de commande sont équipés de connecteurs de type Sub-D à broches 9, compatibles avec un coupleur rempli de céramique Ceramaseal. Bien que cela résiste à un vide plus important, le montage est plus compliqué et les connecteurs Sub D n'offrent pas une décharge de traction du câble aussi importante que les connecteurs Lemo.

Coupleur compatible avec le vide Lemo

Arc électrique basse tension

La loi de Paschen concerne la tension à laquelle le gaz se décompose (s'ionise) et où un arc électrique se produit entre deux conducteurs. La loi dit en substance que les caractéristiques de rupture d’un intervalle sont fonction du produit de la pression de gaz et de la distance de l’espace. La relation n'est pas linéaire.

Cela signifie que, pour un intervalle donné entre conducteurs, la formation d'arcs se produira à des tensions plus basses au fur et à mesure que la pression diminue. Aux très basses pressions, la courbe atteint un minimum et recommence à augmenter. Ce point minimum concerne 300V pour l’air. L'argon va aussi bas que 150V. Ce point minimum se situe autour de 5 Torr (650Pa), en fonction du matériau conducteur et du type de gaz.

Les sondes Lion Precision ont un écart d'environ 1mm entre le corps mis à la terre et le conducteur actif. Le potentiel maximum entre ces conducteurs est inférieur à 100V.
Les sondes Lion Precision Standard ne dépassent pas la tension minimale des courbes de Paschen et ne courbent pas, car la pression est réduite jusqu'au point minimum de la courbe.

Sonde générée chaleur

La consommation d'énergie de la sonde à courants de Foucault dépend de l'étalonnage. La consommation électrique typique varie de 50µW à 3mW.

configuration