KR20190072388A

KR20190072388A - 진공측정장치

Info

Publication number: KR20190072388A
Application number: KR1020180075130A
Authority: KR
Inventors: 칭송 자오; 지안후이 난
Original assignee: 동타이 하이-테크 이큅먼트 테크놀로지 씨오., 엘티디
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-06-25
Also published as: JP2019109216A; US20190187018A1; JP6538243B6; WO2019114243A1; JP6538243B1; CN107976279A

Abstract

본 발명은 진공게이지 기술분야에 관한 것으로, 특히 압력 전달 방향을 따라 순차적으로 설치된 전면의 챔버와 진공게이지를 포함하며, 전면의 챔버와 진공게이지가 연통되고, 전면의 챔버의 내부에 프리격막이설치되어 있으며, 진공게이지의 내부에 측정 격막이 설치되어 있고, 프리격막과 측정 격막 사이에 압력전달챔버가 형성되며, 압력전달챔버 내에 압력전달액이 충전되어 있는 진공측정장치에 관한 것이다. 본 발명의 압력전달액은 부식성 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 진공게이지의 측정 격막이 부식되는 문제를 방지하고, 진공 환경에서 쉽게 침전되는 물질이 진공게이지의 내벽과 측정 격막에 침전되어 측정 격막의 변형을 야기하여 진공도의 검출 정확도에 영향을 미치는 문제도 방지할 수 있으며, 전면의 챔버의 입구가 침전물에 의해 막혀 프리격막이 변형되더라도 검출 정확도에 영향을 미치지 않고, 프리격막이 부식성 가스에 의해 손상되더라도 전면의 챔버에 위치하기 때문에 프리격막을 용이하게 교체하여 진공게이지의 계속 사용에 영향을 미치지 않는다.

Description

진공측정장치{Vacuum Measuring Device}

본 발명은 진공측정 기술분야에 관한 것으로, 특히 진공측정장치에 관한 것이다.

반도체 산업, 태양에너지 산업, LED 산업 및 평판 디스플레이 산업이 급속히 발전함에 따라, 독성 재료, 인화성 및 폭발성 재료와 부식성 재료가 광범하게 적용되고 있으며, 이러한 재료들은 생산기기의 진공 반응 챔버와 진공 배기 파이프에 대량 침전되고, 또한 일부 용융점이 낮은 부산물도 대량 침전된다. 이러한 재료들은 진공 반응 챔버 또는 진공 배기 파이프에 설치된 진공게이지(vacuum gauge)의 내부에 쉽게 침전되어 진공 측정의 정확도와 진공게이지의 사용 수명에 심각한 영향을 미친다. 이러한 기기의 진공게이지에 고장이 발생되면, 새로 교체해야 하는데 이러한 독성 물질이 침전된 진공게이지를 접촉할 의사가 있는 유지 보수 담당자가 거의 없다. 일부 진공 작업 환경이 가혹하면서도 반드시 진공게이지를 적용해야 하는 기기에서는 진공게이지가 고급 소모품으로 되었으며, 많은 기기업체와 공장에서 골머리를 앓고 있는 문제로 되었다.

일반적인 진공게이지는 매우 깨끗한 진공 환경, 예컨대 질소 또는 공기 환경의 용기의 진공도를 검출하는데 적용된다. 만일 진공 환경에 부식성 가스가 존재하면 진공게이지의 측정 격막이 부식되어 진공도의 점검에 영향을 미치게 되며, 만일 진공 환경에 침전되기 쉬운 물질이 존재하면 이러한 물질들이 진공게이지의 검출 챔버 내벽과 진공게이지의 측정 격막에 천천히 침전되어 진공게이지 연결헤드의 공기통로를 막혀 진공게이지 측정 격막의 변형, 측정 격막과 정밀 커패시턴스 분석 소자의 커패시턴스 드리프트를 초래하고 검출 정확도에 영향을 미치게 되며, 만일 검출 챔버가 고온 가스일 경우 고온 가스는 진공게이지의 측정 격막에 쉽게 열을 전달하여 진공게이지 측정 격막의 변형을 초래하고 측정 정확도에 영향을 미치거나 진공게이지의 커패시턴스 분석 소자를 소각한다.

현재, 내식형 진공게이지와 내열형 진공게이지가 이미 시중에 출시되었지만 그 가격이 일반 진공게이지의 10배 이상이며, 내열형의 경우에도 최고 내열 온도가 200℃에 불과하다. 시중에 아직 진정한 침전 방지형 진공게이지가 출시되지 않은 상황이며, 단지 진공게이지의 작업온도를 향상시켜 진공게이지 내에 침전물이 발생되는 것을 감소하고 있는데, 최고 가열 온도가 200℃에 불과하며, 진공게이지의 검출 챔버 내부에 침전이 발생되면, 진공게이지를 공장으로 돌려보내 세척 및 수리해야 하기 때문에 시간과 비용이 많이 소요된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존의 진공게이지 측정 장치에 존재하는 측정 격막에 침전물이 생성되기 쉬워 측정 정확도에 영향을 미치고, 고온 및 부식 등과 같은 극한 작업 환경에서 작업하기 어려운 문제점을 해결하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 압력 전달 방향을 따라 순차적으로 설치된 전면의 챔버와 진공게이지를 포함하며, 상기 전면의 챔버와 상기 진공게이지가 연통되고, 상기 전면의 챔버의 내부에 프리격막이 설치되어 있으며, 상기 진공게이지의 내부에 측정 격막이 설치되어 있고, 상기 프리격막과 상기 측정 격막 사이에 압력전달챔버가 형성되며, 상기 압력전달챔버 내에 압력전달액이 충전되어 있는 진공측정장치를 제공한다.

여기서, 상기 전면의 챔버와 상기 진공게이지는 파이프를 통해 연통된다.

여기서, 상기 파이프는 나선형 파이프와 직선형 파이프를 포함한다.

여기서, 상기 파이프에는 방열 소자가 설치되어 있다.

여기서, 상기 방열 소자는 균일하게 분포된 방열 핀이다.

여기서, 상기 전면의 챔버에는 상기 압력전달액의 충전구가 설치되어 있다.

여기서, 상기 진공게이지 내에는 커패시턴스 소자, 커패시턴스 분석 소자 및 입출력 유닛이 더 설치되어 있으며, 상기 커패시턴스 소자와 상기 압력전달액은 각각 상기 검출 격막의 양측에 위치하고, 상기 커패시턴스 분석 소자는 상기 커패시턴스 소자와 연결되며 전극을 통해 상기 입출력 유닛과 연결된다.

여기서, 상기 진공게이지는 상기 파이프와 연통되는 위치에 단열배플이 설치되어 있다.

여기서, 상기 진공게이지 내에 설치되는 게터를 더 포함한다.

여기서, 상기 전면의 챔버를 가열하는 히터를 더 포함하며, 가열온도는 500℃를 초과하지 않는다.

여기서, 상기 압력전달액은 글리세린 또는 실리콘 오일이다.

본 발명의 상기 기술 방안은 다음과 같은 장점을 가진다. 본 발명에서 프리격막과 측정 격막 사이에 충전되는 압력 전달액은 부식성 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 진공게이지의 측정 격막이 부식되는 문제를 방지하며, 진공 환경에서 쉽게 침전되는 물질이 진공게이지의 내벽과 측정 격막에 침전되어 측정 격막의 변형을 야기하고 진공도의 검출 정확도에 영향을 미치는 문제를 방지할 수 있으며, 전면의 챔버를 미리 설치하므로 전면의 챔버의 입구가 침전물에 의해 막혀 프리격막이 변형되더라도 검출 정확도에 영향을 미치지 않고, 프리격막이 부식성 가스 또는 고온 가스에 의해 손상되더라도 전면의 챔버에 위치하기 때문에 프리격막을 용이하게 교체하고 진공게이지의 계속 사용에 영향을 미치지 않으며, 본 발명은 고온 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 고온 가스가 열을 측정 격막에 전달하여 측정 격막의 변형을 초래하고 측정 정확도에 영향을 미치거나 진공게이지의 커패시턴스 소자가 소각되는 문제를 방지할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 일반적인 환경에서 진공도를 측정하는 것에 적용될 뿐만 아니라, 극한 작업 환경에서의 진공도 측정에도 적용된다.

이하, 첨부한 도면에 결부하여 본 발명이 해결하고자 하는 상기한 바와 같은 기술적 과제, 구성된 기술 방안의 기술 특징 및 이러한 기술 방안의 기술 특징에 의한 장점을 제외한 본 발명의 다른 기술 특징 및 이러한 기술 특징에 의한 장점을 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공게이지 측정장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공게이지 측정장치의 파이프의 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예의 목적, 기술 방안 및 장점이 더욱 명확해지도록 본 발명의 실시예의 도면에 결부하여 본 발명의 실시예의 기술 방안을 명확하고 완전하게 설명하는데, 기술한 실시예는 본 발명의 일부 실시예에 불과하고 본 발명의 전부 실시예가 아님을 이해해야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창의적 노력을 거치지 않고 본 발명의 실시예에 의해 얻은 다른 실시예는 모두 본 발명의 보호범위에 속할 것이다.

본 발명에 대한 설명에서, 별도의 규정 또는 한정이 없는 한 용어 “장착”, “접속”,“연결”은 광의적으로 이해해야 하며, 예컨대 고정 연결, 분해 가능한 연결, 일체적인 연결, 기계적 연결, 전기적 연결, 직접 접속, 중간 매체에 의한 간접 접속일 수 있고, 또는 2개의 소자 내부의 연통일 수도 있음을 유의해야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 발명에서 나타내는 구체적 의미를 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 대한 설명에서, 별도의 설명이 없는 한 “복수개”, “다수개”, “여러개”는 2개 또는 2개 이상을 말하고, “몇개”, “몇몇”, “일부”는 하나 또는 하나 이상을 말한다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공한 진공측정장치는 압력 전달 방향을 따라 순차적으로 설치된 전면의 챔버(1)와 진공게이지(2)를 포함하며, 전면의 챔버(1)와 진공게이지(2)가 연통되고, 전면의 챔버(1)의 내부에 프리격막(11)이 설치되어 있으며, 진공게이지(2)의 내부에 측정 격막(21)이 설치되어 있고, 프리격막(11)과 측정 격막(21) 사이에는 압력전달챔버가 형성되며 압력전달챔버 내에 압력전달액(8)이 충전되어 있다.

본 발명의 진공측정장치는 일반 진공게이지(2)와 프리격막(11)을 갖는 전면의 챔버(1)를 연통시키고, 프리격막(11)과 진공게이지(2)의 측정 격막(21) 사이에 압력전달액(8)이 충전되며, 전면의 챔버(1)의 입구가 프리연결 파이프(7)에 의해 직접 피검출 진공 챔버와 연결되고, 진공 챔버의 압력이 프리연결 파이프(7)에 의해 프리격막(11)에 전달되며, 프리격막(11)이 다시 압력전달액(8)을 통해 챔버 압력을 측정 격막(21)에 전달하여 측정 격막(21)의 변형을 일으키고, 나아가 진공게이지(2)의 후속 검출 소자의 검출값에 변화를 일으킴으로써 진공 챔버의 진공도를 판단한다.

본 발명에서 프리격막(11)과 측정 격막(21) 사이에 충전하는 압력전달액(8)은 부식성 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 진공게이지(2)의 측정 격막(21)이 부식되는 문제를 방지하고, 진공 환경에서 쉽게 침전되는 물질이 진공게이지(2)의 내벽과 측정 격막(21)에 침전되어 측정 격막(21)의 변형을 야기하고 진공도의 검출 정확도에 영향을 미치는 문제를 방지할 수 있으며, 전면의 챔버(1)를 미리 설치하므로 전면의 챔버(1)의 입구가 침전물에 의해 막혀 프리격막(11)이 변형되더라도 검출 정확도에 영향을 미치지 않고, 프리격막(11)이 부식성 가스 또는 고온 가스에 의해 손상되더라도 전면의 챔버(1)에 위치하기 때문에 프리격막(11)이 용이하게 교체되며 진공게이지(2)의 계속 사용에 영향을 미치지 않고, 본 발명은 고온 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 고온 가스가 열을 측정 격막에 전달하여 측정 격막(21)이 변형되고 측정 정확도에 영향을 미치거나 또는 진공게이지(2)의 커패시턴스 소자(22)가 소각되는 문제를 방지할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 일반적인 환경에서 진공도를 측정하는 것에 적용될 뿐만 아니라, 극한 작업 환경에서의 진공도 측정에도 적용된다.

여기서, 도2에서 도시한 바와 같이, 전면의 챔버(1)는 파이프(3)를 통해 진공게이지(2)와 연통된다. 여기서, 파이프(3)는 나선형 파이프(31)와 직선형 파이프(32)를 포함한다. 전면의 챔버(1)를 진공게이지(2)와 연통시키는 파이프(3)를 나선형으로 형성한 것은 열이 압력전달액(8)을 통해 진공게이지(2)에 전달되어 진공게이지(2)의 검출 정확도에 영향을 미치거나 진공게이지(2)를 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다. 본 실시예에서, 파이프(3)는 압력전달챔버의 외벽의 전부 또는 일부이며, 나선형 파이프(31)의 양단은 직선형 파이프(32)에 연결되고, 직선형 파이프(32)는 전면의 챔버(1)와 진공게이지(2)에 연결된다.

구체적으로, 파이프(3)에 방열 소자(4)가 설치되어 진일보적인 방열에 유리하다. 여기서, 방열 소자(4)는 히트 싱크, 방열 핀 등일 수 있으며, 본 실시예에서는 방열 소자(4)가 방열 핀이고 방열 핀이 직선형 파이프(32)에 균일하게 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 전면의 챔버(1)에는 압력전달액(8)의 충전구(12)가 설치되어 있다. 장치를 사용한 후, 프리격막(11)과 측정 격막(21) 사이의 압력전달액(8)이 감소되거나 불순물이 생성될 수 있는데, 전면의 챔버(1)의 압력전달액(8)의 충전구(12)를 통해 충전하거나 교체하여 압력전달액(8)이 프리격막(11)과 측정 격막(21) 사이에 가득 차워져 프리격막(11)이 받는 진공 압력이 측정 격막(21)으로 정확히 전달될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 전면의 챔버(1)는 프리격막(11)에서 오픈할 수 있어 프리격막(11)의 청소와 교체에 편리하다.

나아가, 진공게이지(2) 내에는 커패시턴스 소자(22), 커패시턴스 분석 소자(23) 및 입출력 유닛(24)이 더 설치되어 있으며, 커패시턴스 소자(22)와 압력전달액(8)은 각각 검출 격막(21)의 양측에 위치하고, 커패시턴스 분석 소자(23)는 커패시턴스 소자(22)와 연결되며 전극(6)을 통해 입출력 유닛(24)과 연결된다. 커패시턴스 분석 소자(23)는 커패시턴스 소자(22)의 커패시턴스 변화를 획득한 후 2개의 전극(6)을 통해 입출력 유닛(24)에 도입하며, 입출력 유닛(24)은 외부기기에 연결되고 진공 챔버의 진공도를 검출한다. 진공 챔버내의 진공도 변화는 측정 격막(21)의 상이한 정도의 변형을 일으킬 수 있으며, 커패시턴스 분석 소자(23)는 커패시턴스 소자(22)의 커패시턴스값의 변화를 획득한 후 커패시턴스값의 변화 신호를 입출력 유닛(24)에 출력하고, 입출력 유닛(24)은 신호를 외부기기로 전송하며, 외부기기는 신호를 처리하여 진공챔버의 진공도를 획득한다.

여기서, 진공게이지(2)는 파이프(3)와 연통되는 위치에 단열배플(25)이 설치되어 있다. 진공게이지(2) 내에 단열배플(25)이 설치되어 있어 열복사가 직접 진공게이지(2) 내부에 진입되는 것을 방지하며, 큰 입자의 침전물이 직접 진공게이지(2) 내부로 진입되는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 진공측정장치는 진공게이지(2) 내에 설치되는 게터(5)를 더 포함한다. 게터(5)는 진공게이지(2) 내부의 절대 진공도를 확보하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 진공측정장치는 전면의 챔버(1)를 가열하는 히터를 더 포함하며, 가열온도는 500℃를 초과하지 않는다. 전면의 챔버(1) 내에 침전물이 생성되는 것을 방지하기 위해 전면의 챔버(1)를 가열할 수 있는데, 최대 500℃로 가열할 수 있으며, 500℃로 가열함으로써 대부분의 휘발하기 쉬운 물질이 침전되는 것을 방지할 수 있고, 소량의 침전물이 생성되더라도 전면의 챔버(1)의 유지보수는 진공게이지(2)보다 훨씬 더 용이하다.

여기서, 압력전달액(8)은 글리세린 또는 실리콘 오일이다. 진공게이지(2)의 사용 환경에 따라 비점이 서로 다른 재료, 예컨대 실리콘 오일 또는 글리세린을 선택할 수 있으며, 글리세린 압력전달액을 사용하는 진공게이지(2)는 150～180℃ 고온 챔버의 진공도를 측정할 수 있고 실리콘 오일 압력전달액을 사용하는 진공게이지(2)는 200～300℃ 고온 챔버의 진공도를 측정할 수 있으며, 기존에 이미 실험을 거친 압력전달액은 최대 500℃ 고온 챔버의 진공도를 측정할 수 있다. 압력전달액으로서 내고온 액체를 선택하면 고온가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 고온가스가 열을 측정 격막(21)에 전달하여 측정 격막(21)의 변형을 일으킴으로써 측정 정확도에 영향을 미치거나 진공게이지(2)의 커패시턴스 소자(22)가 소각되는 문제를 방지할 수 있다.

사용 시, 부식성 진공 측정 환경에 적응하기 위해, 프리격막(11)은 내식성 재료를 사용할 수 있는 바, 저항하려는 부식가스의 종류에 따라 서로 다른 재료를 선택할 수 있으며, 비금속 재료를 선택할 수도 있다. 극한적인 상황에서는 프리격막(11)을 희생하는 것을 통해 진공게이지(2)를 보호할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 프리격막과 측정 격막 사이에 충전하는 압력전달액은 부식성 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 진공게이지의 측정 격막이 부식되는 문제를 방지하고, 진공 환경에서 쉽게 침전되는 물질이 진공게이지의 내벽과 측정 격막에 침전되어 측정 격막의 변형을 야기하고 진공도의 검출 정확도에 영향을 미치는 문제를 방지할 수 있으며, 전면의 챔버를 미리 설치하므로 전면의 챔버의 입구가 침전물에 의해 막혀 프리격막이 변형되더라도 검출 정확도에 영향을 미치지 않고, 프리격막이 부식성 가스 또는 고온 가스에 의해 손상되더라도 전면의 챔버에 위치하기 때문에 프리격막이 용이하게 교체되고 진공게이지의 계속 사용에 영향을 미치지 않으며, 본 발명은 고온 가스가 존재하는 진공 환경에 사용하여 고온 가스가 열을 측정 격막에 전달하여 측정 격막의 변형을 초래하고 측정 정확도에 영향을 미치거나 진공게이지의 커패시턴스 소자가 소각되는 문제를 방지할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 일반적인 환경에서 진공도를 측정하는 것에 적용될 뿐만 아니라, 극한 작업 환경에서의 진공도 측정에도 적용된다.

마지막으로 설명해야 할 것은, 상기 실시예는 다만 본 발명의 기술방안을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 상기 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 각 실시예에 기재된 기술방안을 수정하거나 또는 그 중의 일부 기술 특징에 대해 등가 치환을 할 수 있으며, 이러한 수정 또는 치환은 해당 기술방안의 본질을 본 발명의 각 실시예의 기술방안의 정신과 범위에서 벗어나게 하는 것이 아님을 이해해야 할 것이다.

1 : 전면의 챔버
2 : 진공게이지
3 : 파이프
4 : 방열 소자
5 : 게터
6 : 전극；
7 : 프리연결 파이프
8 : 압력전달액
11 : 프리격막
12 : 충전구
21 : 측정 격막
22 : 커패시턴스 소자
23 : 커패시턴스 분석 소자
24 : 입출력 유닛
25 : 단열배플
31 : 나선형 파이프
32 : 직선형 파이프

Claims

압력 전달 방향을 따라 순차적으로 설치된 전면의 챔버와 진공게이지를 포함하며, 상기 전면의 챔버와 상기 진공게이지가 연통되고, 상기 전면의 챔버의 내부에 프리격막이 설치되어 있으며, 상기 진공게이지의 내부에 측정 격막이 설치되어 있고, 상기 프리격막과 상기 측정 격막 사이에 압력전달챔버가 형성되며, 상기 압력전달챔버 내에 압력전달액이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전면의 챔버와 상기 진공게이지는 파이프를 통해 연통되는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 파이프는 나선형 파이프와 직선형 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 파이프에는 방열 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 방열 소자는 균일하게 분포된 방열 핀인 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전면의 챔버에 상기 압력전달액의 충전구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 진공게이지 내에는 커패시턴스 소자, 커패시턴스 분석 소자 및 입출력 유닛이 더 설치되어 있으며, 상기 커패시턴스 소자와 상기 압력전달액은 각각 상기 검출 격막의 양측에 위치하고, 상기 커패시턴스 분석 소자는 상기 커패시턴스 소자와 연결되며 전극을 통해 상기 입출력 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 진공게이지는 상기 파이프와 연통되는 위치에 단열배플이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 진공게이지 내에 설치되는 게터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전면의 챔버를 가열하는 히터를 더 포함하며, 가열온도는 500℃를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 진공측정장치.
청구항 1 내지 청구항 10 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 압력전달액은 글리세린 또는 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 진공측정장치.