用于高温环境的电容压力计制造技术

本公开的差分电容压力计可以包括在一端处固定并且在另一端处自由的石墨挡板，使得所述挡板在存在压差的情况下朝向和远离一对电极弯曲。因为所述电极中的一个设置得更靠近所述挡板的自由端，所以所述挡板和每个电极之间的电容存在差值，并且该差值根据挡板的位移而变化。

Capacitance pressure gauge for high temperature environment

【技术实现步骤摘要】
用于高温环境的电容压力计
本公开涉及用于感测真空环境中的压力的系统和方法。更具体地，所公开的实施方案涉及电容压力计。
技术介绍
对于许多真空沉积工艺，必须测量或控制真空腔室中组分的蒸气压。为此目的存在多种计量器，包括离子计(基于热离子产生)、皮拉尼计(Pirani计量计)(基于热传导)、潘宁计(Penning计量计)(基于等离子体电离)和电容压力计类型。但是，离子计仅在受限的低压力范围内使用并且易受污染。热导计通常不准确。潘宁计具有与离子计相同的缺点。已知的电容压力计不适合在极端环境中(例如，在高温或恶劣的腐蚀性反应物存在时)操作。意图将一些现有的电容压力计用于“高温”使用。但是，这些计量器很少在125-150℃以上操作，并且它们可能在较高温度下被“烘烤”。此外，已知的商用电容压力计都不预期用于恶劣的化学环境，例如那些需要腐蚀性冷凝硒等的环境。
技术实现思路
本公开提供了涉及电容压力计的系统、装置和方法，所述电容压力计被配置为在高达1000℃或更高的范围内和/或在腐蚀性环境中操作。在一些实施方案中，电容压力计可包括：柔性导电挡板，该挡板包括在近端处固定并且在远端处自由的扩展部(expanse)，该扩展部具有第一面和第二面；以及第一电极和第二电极，该第一电极与第二电极间隔开，邻近挡板的第二面；其中第一电极比第二电极更靠近挡板的近端；并且其中挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定，使得扩展部被构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的第一面和第二面的压差。在一些实施方案中，用于测量真空压差的系统可包括：电容压力计，该电容压力计包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极邻近柔性导电挡板，该挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端被配置成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的压差；时变电压源，该时变电压源耦合至挡板，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器，并且与第二电极组合形成第二电容器；和测量电路，该测量电路被配置为接收在第一电极上测量的第一电流和在第二电极上测量的第二电流，并且将第一电流和第二电流之间的差值转换为跨挡板的压差的测量值。在一些实施方案中，用于测量两个隔室之间的真空压差的方法可包括：使用电容压力计感测第一隔室和第二隔室之间的压差，其中电容压力计包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极邻近柔性导电挡板，该挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于压差；通过将时变电压源施加至电容压力计的挡板，在第一电极中产生第一电流且在第二电极中产生第二电流，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器且与第二电极组合形成第二电容器；以及将第一电流和第二电流之间的差值转换成压差的测量值。特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方案中独立地实现，或者可以在又一些其他实施方案中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。附图说明图1是根据本教导的包括传感器的示例性多腔室过程的示意图。图2是根据本公开的方面的示例性差分电容压力计的等距视图。图3是图2的差分电容压力计的另一等距视图。图4是图2的差分电容压力计的壳体的盖部分的等距视图。图5是图2的差分电容压力计的等距视图，其中盖部分被移除。图6是示出图2的差分电容压力计的多种部件的等距分解图。图7是图2的差分电容压力计的所选操作部件的等距视图。图8是包括图2的差分电容压力计的示例性系统的框图。图9是描绘根据本教导的用于测量真空压力的示例性方法的步骤的流程图。具体实施方式在下文描述并在相关附图中示出了配置成在高温和/或高腐蚀性环境中可靠地操作的电容压力计以及相关的系统和方法的各个方面和示例。除非另有说明，否则根据本教导的电容压力计和/或其各种部件可包含本文描述、图示和/或并入的结构、部件、功能和/或变型中的至少一个。此外，除非明确排除，否则本文结合本教导描述、图示和/或并入的过程步骤、结构、部件、功能和/或变型可以被包括在其他类似的设备和方法中，包括在所公开的实施方案之间可互换。各种示例的以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。另外，由下面描述的示例和实施方案提供的优点本质上是示例性的，且并非所有示例和实施方案都提供相同的优点或相同程度的优点。本详细描述包括紧接着在下面跟随的以下部分：(1)定义；(2)综述；(3)示例、部件和替代方案；(4)优点、特征和益处；以及(5)结论。示例、部件和替代方案部分进一步被分为子部分A和子部分B，每个子部分被相应地标记。定义除非另有说明，否则以下定义适用于本文。“基本上”意指或多或少地符合由该术语修饰的特定尺寸、范围、形状、概念或其他方面，使得特征或部件不需要精确地符合。例如，“基本上圆柱形”的物体意指该物体类似于圆柱体，但是可以具有偏离真正圆柱体的一个或更多个偏差。“包括/包含(comprising/including)”和“具有”(及其变体)可互换使用以表示包括但不必限于，并且是不旨在排除另外的、未列举的元素或方法步骤的开放式术语。诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语用于区分或识别组等的多个成员，并且不旨在示出序列或数字限制。“AKA”表示“也称为”，并且可以用于表示给定一个或多个元素的替代或对应术语。“耦合”意指永久或可释放地连接，无论是直接连接还是通过中间部件间接连接。“弹性(resilient)”描述了构造成在正常操作载荷下(例如，在压缩时)弹性变形并且在卸载时返回到原始形状或位置的材料或结构。“刚性”描述了构造成为在正常操作条件下坚硬、不可变形或基本上缺少柔性的材料或结构。“处理逻辑”可以包括被配置为通过执行一个或更多个逻辑和/或算术运算(例如，执行编码指令)来处理数据的任何合适的设备或硬件。例如，处理逻辑可以包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(centralprocessingunit，CPU)和/或图形处理单元(graphicsprocessingunit，GPU))、微处理器、处理核集群，FPGA(field-programmablegatearray)(现场可编程门阵列)、人工智能(artificialintelligence，AI)加速器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)和/或逻辑硬件的任何其他合适的组合。概览根据本公开的电容压力计解决了在恶劣的高温环境中操作压差计的问题。这是通过使用具有高灵敏度的机械和化学稳定的构造材料来实现的。当存在足够的有区别的测量值时，例如当要测量相对于腔室(例如反应区域)外的另一低的或可忽略的真空压力来测量腔室内的低的真空压力时，本文所教导的差分电容压力计特别适用。压力计在本文中可互换地称为压力测量设备、压力计量器和/或压力传感器。大体上说，本公开的压力测量设备包括差分电容传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容压力计，包括：/n柔性导电挡板，所述挡板包括在近端处固定并在远端处自由的扩展部，所述扩展部具有第一面和第二面；和/n第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极间隔开，邻近所述挡板的所述第二面；/n其中所述第一电极比所述第二电极更靠近所述挡板的所述近端；并且/n其中所述挡板的所述近端相对于所述第一电极和所述第二电极固定，使得所述扩展部被构造成朝向和远离所述第一电极和所述第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨所述挡板的压差。/n

【技术特征摘要】
20180823 US 16/110,6521.一种电容压力计，包括：
柔性导电挡板，所述挡板包括在近端处固定并在远端处自由的扩展部，所述扩展部具有第一面和第二面；和
第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极间隔开，邻近所述挡板的所述第二面；
其中所述第一电极比所述第二电极更靠近所述挡板的所述近端；并且
其中所述挡板的所述近端相对于所述第一电极和所述第二电极固定，使得所述扩展部被构造成朝向和远离所述第一电极和所述第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨所述挡板的压差。


2.如权利要求1所述的电容压力计，还包括：
耦合到所述挡板的交流(AC)电压源，使得所述挡板与所述第一电极组合形成第一电容器，并且与所述第二电极组合形成第二电容器；和
电路，所述电路被配置为接收在所述第一电极上测量的第一电流和在所述第二电极上测量的第二电流，并且将所述第一电流和所述第二电流之间的差值转换为跨所述挡板的所述第一面和所述第二面的压差的测量值。


3.如权利要求1所述的电容压力计，还包括：
从所述挡板的所述近端延伸的突片；和
固定所述挡板的所述突片的紧固件，使得所述挡板的所述近端相对于所述第一电极和所述第二电极固定，并且所述挡板的远端朝向和远离所述第一电极和所述第二电极自由地移动。


4.如权利要求1所述的电容压力计，其中所述挡板包含石墨。


5.如权利要求1所述的电容压力计，其中所述第一电极和所述第二电极被容纳在石墨块中，并且所述挡板的所述近端被夹紧至所述块。


6.如权利要求5所述的电容压力计，还包括多个绝缘分离件，所述多个绝缘分离件将所述第一电极和所述第二电极彼此电隔离并且将所述第一电极和所述第二电极与所述石墨块电隔离。


7.如权利要求6所述的电容压力计，其中每个绝缘分离件包括陶瓷管，所述陶瓷管具有与所述挡板的所述第二面相邻的开口端。


8.如权利要求1所述的电容压力计，还包括一体式加热元件。


9.一种用于测量真空压差的系统，所述系统包括：
电容压力计，所述电容压力计包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极邻近柔性导电挡板，所述挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得所述挡板的所述远端构造成朝向和远离所述第一电极和所述第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨所述挡板的压差；
时变电压源，所述时变电压源耦合到所述挡板，使得所述挡板与所述第一电极组合形成第一电容器，并且与所述第二电极组合形成第二电容器；和
测量电路，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·维德曼，
申请(专利权)人：环球太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国;US