현미경 프로브의 고온 및 저온 스테이지용 진공 압력 정밀 제어 솔루션

프로브의 가열/냉각 스테이지는 시료의 온도 제어 및 투과광/반사광 관찰을 동시에 수행할 수 있으며, 캐비티 내 시료 이동, 밀폐/진공 캐비티, 적외선/자외선/X선 등 다양한 대역 관찰, 캐비티 내 전기적 결합 포스트, 온도 제어 연동 촬영, 수직/수평 광경로, 도립 현미경 등을 지원합니다. 현미경, 도립 현미경, 적외선 분광기, 라만 분광기, X선 분광기 등 다양한 기기에 널리 사용되며, 고분자/액정, 재료, 분광학, 생물학, 의학, 지질학, 식품, 동결건조, X선 회절 등 다양한 분야에 적합합니다.

상기 물질의 구조, 구성 및 제조 공정에 대한 미시적 측정 및 연구에서는 일반적으로 시료에 온도, 진공, 압력, 분위기, 습도 및 빛과 같은 필요한 복합 환경을 제공해야 합니다.

하지만 기존의 다양한 프로브 가열/냉각 스테이지는 필요한 온도 변화 제어만 제공할 수 있습니다. 프로브 가열/냉각 스테이지는 우수한 밀봉 성능을 제공하지만 진공, 압력, 분위기 및 습도를 조절하고 제어하는 기능은 여전히 부족합니다.

프로브의 고온 및 저온 스테이지의 진공 압력, 분위기 및 습도를 정밀하게 제어하기 위해 본 논문에서는 이에 상응하는 해결책을 제시합니다. 이 해결책들은 주로 진공 압력 및 분위기 제어 문제에 초점을 맞춰 관련 장비 부족 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다.

 

이 문제를 어떻게 해결할까요?

현미경 프로브의 가열 및 냉각 스테이지의 진공 압력과 분위기를 정밀하게 제어하기 위해 이 솔루션이 달성할 수 있는 기술적 지표는 다음과 같습니다.

(1) 진공 압력: 절대 압력 범위 0.1Torr~1000Torr, 제어 정확도는 판독값의 ±1%입니다.

(2) 분위기: 단일 가스 또는 여러 가스의 혼합물이며 가스 농도 제어 정확도는 ±1%보다 우수합니다.

이 솔루션은 진공 압력 및 분위기를 정밀하게 제어하기 위해 다음과 같은 두 가지 독립적인 기술을 사용합니다.

(1) 진공 압력 제어: 동적 균형 방법 기술을 사용하여 시험 챔버로 들어오고 나가는 가스 흐름을 제어합니다.

(2) 분위기 제어: 가스 질량 유량 제어 기술을 사용하여 여러 작동 가스의 유량을 각각 제어하여 주변 가스의 혼합 비율을 달성합니다.

 

진공 압력 제어 시스템은 흡입구 카오루 비례 압력 조절기 , 고진공 게이지, 저진공 게이지, 배출구 카오루 비례 압력 조절기, 고진공 압력 제어기 , 저진공 압력 제어기 및 진공 펌프로 구성되며, 다음의 두 개의 고진공 및 저진공 압력 제어 루프를 통해 전체 규모 진공 압력을 정밀하게 제어합니다.

(1) 고진공 압력 제어 루프: 진공 압력 제어 범위는 0.1Torr~10Torr(절대 압력)이다. 제어 방법은 상류 제어 모드를 채택한다. 제어 루프는 Kao Lu의 비례 압력 조절기 , 고진공 게이지 및 진공 압력 프로그램 컨트롤러로 구성된다.

(2) 저진공 압력 제어 루프: 진공 압력 제어 범위는 10Torr~1000Torr(절대 압력)이다. 제어 방법은 하류 제어 모드를 채택한다. 제어 루프는 배기 Kao Lu의 비례 압력 조절기 , 저진공 게이지 및 진공 압력 프로그램 컨트롤러로 구성된다.

 

위 그림에서 볼 수 있듯이, 전체 진공 압력 제어는 서로 다른 범위의 박막 정전 용량 진공 게이지 두 개를 사용하여 이루어집니다. 이 박막 정전 용량 진공 게이지는 0.25%의 측정 정확도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 진공 게이지에서 수집된 진공 신호는 진공 압력 컨트롤러로 전송됩니다. 컨트롤러는 설정값과 측정 신호를 비교하여 PID 알고리즘을 계산하고, Kao Lu의 비례 압력 조절기를 구동하는 제어 신호를 출력하여 공기 흡입 또는 배출 유량을 조절합니다. 이를 통해 교정 챔버 내부의 공기 압력을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

 

대규모 진공 압력 제어 과정에서는 상류 및 하류 제어 모드를 각각 다음과 같이 적용해야 합니다.

(1) 절대 압력 0.1Torr~10Torr의 고진공 압력 범위 제어를 위해 먼저 Kao Lu의 비례 압력 조절기 의 개방을 고정값으로 설정하고 고진공 제어 루프 밸브 개방을 조작하여 공기 유입 니들을 자동으로 조정하여 진공 압력 설정값에 도달합니다.

(2) 절대 압력 10Torr~1000Torr의 저진공 압력 범위 제어를 위해 먼저 흡기 니들 밸브의 개방을 고정값으로 설정하고 저진공 제어 루프를 작동시켜 배기 니들 밸브의 개방을 자동으로 조정하여 진공 압력 설정값에 도달합니다.

(3) 전체 범위 내의 진공 압력 변화는 설정된 곡선에 따라 프로그래밍 및 제어될 수 있습니다. 제어는 진공 압력 컨트롤러와 함께 제공되는 컴퓨터 소프트웨어에 의해 작동되며 공정 매개변수와 시간 변화 곡선이 동시에 표시되고 저장됩니다.

 

요약하자면, 이 솔루션은 Kao Lu의 비례 압력 조절기를 사용하여 현미경 프로브의 가열 및 냉각 스테이지의 진공 압력 제어 문제를 완벽하게 해결할 수 있으며, 높은 제어 정확도와 자동 제어 기능을 갖추고 있습니다.