Vakuummesstechnik neu durchdacht

Die exakte Einhaltung von Drücken oder Druckverläufen in vakuumunterstützten Prozessen in der Verfahrenstechnik ist ein wichtiger Parameter, um optimale Effizienz und höchste Produktqualität zu gewährleisten. Busch Vacuum Solutions hat jetzt die neue Baureihe von VACTEST Vakuum-Messgeräten auf den Markt gebracht. Sie vereinen die neuesten Entwicklungen im Bereich der Vakuummesstechnik mit außergewöhnlicher Fertigungsqualität und bilden ein innovatives, umfassendes Portfolio aktiver Vakuummessgeräte und Controller. Robuste Konstruktion, Zuverlässigkeit und Messgenauigkeit zählen zu den charakteristischen Merkmalen dieser Geräte und machen sie zur idealen Wahl bei der Überwachung und Steuerung von Vakuumprozessen. Moderne Technologien erlauben einen großen Messbereich von 1.600 bis 5 · 10^-10 mbar, wodurch alle Vakuumniveaus präzise abgedeckt werden. Alle Sensoren erfüllen internationale Normen und Bestimmungen wie CE und RoHS.

Mit der VACTEST Vakuummesstechnik stellt Busch zahlreiche Sensortechnologien zur Verfügung, um alle Vakuum-Dekaden (Abb. 2) abzudecken. Grundsätzlich können sie in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: in direkte und indirekte Druckmessung.

Das direkte Messprinzip ist unabhängig vom Prozessgas und basiert auf dem Druck, den der Molekülfluss auf eine Membran ausübt. Diese Methode wird hauptsächlich für Grob- und Feinvakuumprozesse verwendet.

Bei einem höheren Vakuumniveau werden indirekte Messprinzipien verwendet, die auf speziellen Eigenschaften des Prozessgases basieren, wie Wärmeleitfähigkeit oder Ionisationswahrscheinlichkeit. Im Gegensatz zur direkten Messmethode hängen diese Prinzipien von der Art des Prozessgases ab. Aus diesem Grund muss für jedes Prozessgas, außer Luft oder Stickstoff, ein spezifischer Korrekturfaktor angewandt werden.

Bei der Auswahl des richtigen Sensors sind einige Faktoren zu berücksichtigen. Die Kenntnis des Druckbereichs, der erforderlichen Genauigkeit, der Gaszusammensetzung sowie der Prozess- und Umgebungsbedingungen ist für optimale Messergebnisse von großer Bedeutung. Folgende Sensor-Technologien umfasst die VACTEST Vakuummesstechnik für die direkte Druckmessung unabhängig von der Gasart:

Piezoresistiver Sensor

Die robuste und kostengünstige piezoresistive Sensortechnologie misst die Widerstandsänderung eines Dehnungsmessstreifens, die sich aus der Membranauslenkung ergibt. Aufgrund seiner Robustheit und Vielseitigkeit ist dieser Sensor die beste Wahl für eine Absolutdruckmessung im Grobvakuumbereich. Der Messbereich liegt zwischen 1.600 und 1 Millibar.

Kapazitiver Sensor

Kapazitive Sensoren messen mit großer Genauigkeit Änderungen der elektrischen Kapazität eines Plattenkondensators, die durch die Membranauslenkung verursacht wurden. Diese Sensoren mit hoher Auflösung wurden speziell für industrielle Anwendungen entwickelt, die große Genauigkeit und chemische Verträglichkeit erfordern. Kapazitive Sensoren können im Bereich von 200 bis 0,1 Millibar eingesetzt werden.

Für die von der Gasart abhängige indirekte Druckmessung stehen folgende Sensortechnologien zur Verfügung:

Pirani

Die robuste und zuverlässige Pirani-Technologie misst die Wärmeleitfähigkeit von Gasen. Die Wärmeübertragung zwischen einem erhitzten Filament und seiner Umgebung ändert sich proportional zum Druck. Pirani-Sensoren sind die beste Lösung für Feinvakuum-Anwendungen.
Pirani-Sensoren können in einem großen Messbereich von 1.000 bis 1 · 10^-4 Millibar zuverlässig eingesetzt werden.

Kaltkathode

Die kostengünstigen und robusten Kaltkathoden (invertiertes Magnetron) messen die elektrische Leitfähigkeit eines Plasmas. Neutrale Gasmoleküle werden durch Kollision mit Elektronen ionisiert und von der Kathode aufgefangen. Der erzeugte Strom ist ein Anzeichen für den Druck bei Prozessen im Hoch- und im Ultrahochvakuum. Kaltkathoden können im Bereich von 2 · 10^-3 bis 5 · 10^-9eingesetzt werden.
In der Kombination mit Pirani-Sensoren decken sie Messbereiche von 1.000 bis 5 · 10^-9 Millibar ab.

Heißkathode

Heißkathoden nach dem Bayard-Alpert-Prinzip messen stabil und reproduzierbar die Gasionisation über thermische Elektronenemission. Der Ionenkollektorstrom ist linear zum Gasdruck. Diese Technologie ist eines der genauesten Messprinzipien für Hoch- und Ultrahochvakuum. Zusammen mit einem Pirani-Sensor erweitert sich der Messbereich von 1.000 auf 5 · 10^-10 Millibar.

Mit den verschiedenen VACTEST Produkten deckt Busch alle Anforderungen eines Vakuumsystems oder -prozesses zur Messung von Drücken in punkto Genauigkeit, Messbereich und Funktionalität ab.

VACTEST Analogtransmitter verfügen über ein kompaktes, robustes und funktionales Design. Dank ihrer ausgezeichneten Messgenauigkeit und -stabilität sind diese Transmitter die ideale Lösung für zentralisierte Überwachungs- und Steuerungssysteme.

VACTEST Digitaltransmitter sind High-End-Messgeräte, die standardmäßig über zahlreiche Optionen verfügen. Ihre intelligente Mikrocontroller-Architektur bietet eine optimale Sensorsteuerung sowie verschiedene Einstellmöglichkeiten, wodurch sie die ideale Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen sind. VACTEST Digitaltransmitter arbeiten mit der Pirani-Sensortechnologie, der Kaltkathoden-Sensortechnologie oder mit den Kombinationen Pirani/Kaltkathode oder Pirani/Heißkathode.

VACTEST Mobile Messgeräte sind die perfekte Handheld-Lösung zur Qualitätssicherung bei Wartung und Vakuumprozessen. Diese batteriebetriebenen Messgeräte bieten viele Funktionen, wie eine USB-Schnittstelle für den Export und die Anzeige von Daten sowie einen Datenlogger, und können selbst im Vakuum verwendet werden.

Als Softwaretool bietet Busch Vacuum Solutions den VACTEST Explorer zur schnellen und effizienten Visualisierung, Analyse sowie zum Vergleich von Prozessdaten auf dem Computer oder Tablet an.

VACTEST Explorer ist in den Versionen Lite und Pro erhältlich und verfügt über zahlreiche Funktionen, zum Beispiel Berechnung von Leckraten, Active Sensor Controller-Fernsteuerung, Abpumpkurvenvergleich, Konfiguration sämtlicher Digitaltransmitter-Parameter usw.

Der VACTEST Viewer ist eine kostenlose Bluetooth-Überwachungsanwendung für Mobilgeräte mit Android-Betriebssystem, mit der die Druckwerte von bis zu 16 verbundenen Sensoren angezeigt werden können. Das Tool wurde für den Bluetooth-Datenaustausch zwischen Software und Sensor konzipiert und eignet sich hervorragend für Wartungs- oder Kalibrierungszwecke. Es können visuelle und akustische Warnmeldungen für maximale und minimale Druckwerte voreingestellt werden.