真空中应用电容式传感器

电容式传感器技术说明LT03-0021

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总结

本技术说明介绍了 电容式传感器 在真空应用中的注意事项，包括：

• 释气
• 直通连接器
• 低压电弧
• 探头产生的热量

真空中应用电容式传感器

释气

释气的问题。

任何承受高真空的物质都可能释放出被捕集的气体。 这些气体会在真空环境中引起表面氧化或污染。 根据应用情况，释气可能会对工艺或设备造成严重损坏。 标准探头和工艺中的高真空材料旨在最大程度地减少或消除释气。

探头使用可最大程度减少释气的制造材料

标准探头结构中的主要材料是金属体，环氧树脂，PEEK，导体和电缆。 真空兼容探头由303不锈钢制成。 探头中的环氧树脂经过专门测试，适用于要求低释气的真空应用。 标准探头电缆使用PTFE护套，该护套具有很高的稳定性，几乎不会产生气体。 电缆和探头内的导体是镀银的无氧铜（OFC）。

可选发货前烘烤

装运前，所有用于真空应用的标准探头均应彻底清洁并密封在塑料袋中。 可选地，可以对兼容真空的探头进行“烘烤”。此过程会在80°C轻微真空下将探头烘烤数小时。 在此过程中，捕获的水分和气体从探头中去除，碳氢化合物从表面排出。 然后将探头进行特殊包装以最大程度地减少污染。

直通连接器（耦合器）

贯通真空室壁的连接是通过与真空兼容的耦合器或直通连接器实现的。

Lemo真空兼容耦合器

真空兼容的探头具有短电缆，带有小的5引脚Lemo连接器，该连接器连接到Lemo密封耦合器的真空侧（图1）。 延长型电缆将耦合器的外部连接到探头驱动器。 这些耦合器对10-6 Torr（130 µPa）有用，并且具有10-6 mbar升/秒的规定泄漏率。

为了获得更高的真空度，探头和驱动器电缆均配有9针Sub D型连接器，可与陶瓷密封填充的陶瓷耦合器配合使用。 尽管这可以承受更大的真空度，但安装起来更加复杂，Sub D连接器无法提供与Lemo连接器等量的电缆应力释放。

低压电弧

帕邢定律与两个导体之间气体击穿（电离）并且产生电弧时的电压有关。 该定律基本上说，间隙的击穿特性是气压与间隙距离乘积的函数。 该关系不是线性的。

这意味着对于导体之间的给定间隙，随着气体压力降低，在较低电压下会产生电弧。 在非常低的气体压力下，曲线达到最小值并开始再次增加。 最低点约为300V。 氩气降至150V。 此最小值发生在5 Torr（650Pa）周围，具体取决于导体材料和气体类型。

Lion Precision探头的接地体和活动导体之间的间隙约为1mm。 这些导体之间的最大电压小于100V。
标准Lion Precision探头不会超过Paschen曲线的最小电压，并且不会因在曲线上最小点处的压力降低而产生电弧。

探头产生的热量

电容式探头消耗的功率很小（40µW）。 它们在运行期间的温度升高可以忽略不计。

配置