Применение вакуумных датчиков INSTRUE

Вакуумные датчики INSTRUE применяются в широком спектре отраслей — от полупроводниковой промышленности и физических исследований до фармацевтического производства и металлургии. Ниже приведены основные области применения с рекомендациями по выбору прибора.

Полупроводниковое производство и микроэлектроника

Современное производство полупроводниковых приборов невозможно без точного контроля давления на каждом технологическом этапе. Вакуумные датчики INSTRUE интегрируются в следующие типы оборудования:

Магнетронное распыление (PVD)

При магнетронном напылении металлических плёнок (алюминий, медь, вольфрам, нитрид титана) рабочее давление аргона составляет 0.1–10 Па. Для этого диапазона наиболее подходит WPC400 (холодный катод в диапазоне 10⁻⁵–1 Па + Пирани для форвакуума). Ёмкостной манометр CMG500 обеспечивает газонезависимое измерение давления аргона при высокой точности регулирования расхода.

Химическое осаждение из газовой фазы (CVD / PECVD)

Процессы CVD требуют точного поддержания давления реакционных газов (SiH₄, NH₃, N₂O) в диапазоне 10–1000 Па. Пирани-датчики дают показания, зависящие от теплопроводности газа, поэтому для CVD рекомендуется CMG500 — ёмкостной манометр, не зависящий от состава газа.

Реактивное ионное травление (RIE / DRIE)

При травлении структур с помощью CF₄, SF₆ и Cl₂ рабочее давление составляет 1–100 Па. CMG500 обеспечивает стабильное измерение в присутствии агрессивных фторсодержащих газов благодаря нержавеющей мембране. Для мониторинга форвакуума и определения готовности камеры к процессу используется PON100 или WPI200.

Молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE)

MBE-системы работают в сверхвысоком вакууме (10⁻⁸ – 10⁻¹⁰ Па). Для форвакуумного мониторинга (от атмосферы до 10⁻⁶ Па) рекомендуется WPH300 с горячим катодом. Анализаторы остаточных газов серии QGA применяются для контроля чистоты вакуума и определения источников загрязнения.

Вакуумные насосы и насосные системы

Большинство вакуумных насосных систем включает несколько стадий откачки с разными рабочими диапазонами:

• Форвакуумные роторные насосы: рабочий диапазон 1–100 Па. Датчик PON100 или WPI200 контролирует достижение базового давления и сигнализирует о неисправности насоса.
• Спиральные (scroll) насосы: предельное давление 1–10 Па. WPI200 с релейным выходом используется для блокировки включения высоковакуумного насоса до достижения форвакуума.
• Турбомолекулярные насосы (ТМН): для защиты ТМН от перегрева требуется контроль давления на форвакуумном выходе (1–100 Па). WPC400 или PON100 подают сигнал блокировки на частотный преобразователь ТМН при превышении допустимого давления.
• Диффузионные насосы: требуют давления на входе не выше 10⁻¹ Па. WPC400 контролирует и форвакуум, и высокий вакуум в одном приборе, полностью перекрывая диапазон работы диффузионного насоса.
• Криогенные насосы: регенерация выполняется при давлении 1–100 Па. PON100 обеспечивает автоматизацию процесса через WGC150 с реле.

Вакуумные печи и термическая обработка

Вакуумные электропечи (закалка, отжиг, спекание, пайка твёрдым припоем) работают в диапазоне давлений 10⁻² – 10⁵ Па в зависимости от технологии:

• Вакуумная закалка сталей: рабочее давление 10⁻² – 1 Па. WPC400 — оптимальный выбор для полного контроля от загрузки заготовок при атмосферном давлении до рабочего вакуума.
• Вакуумная пайка: давление 10⁻³ – 10⁻⁴ Па для изделий из нержавеющей стали, меди, титана. WPC400 или PVC410 обеспечивают необходимое разрешение в этом диапазоне.
• Спекание твёрдых сплавов (WC-Co): требует давления 10⁻² – 10⁻³ Па с возможностью напуска азота. CMG500 контролирует давление азота при парциальном давлении, нечувствительно к составу газа.
• Вакуумное азотирование: давление 100–1000 Па. PNP101 (MEMS + Пирани) работает устойчиво в агрессивной азотно-водородной атмосфере.

Фармацевтика и пищевая промышленность

В фармацевтическом производстве особые требования предъявляются к материалам, контактирующим с продуктом, и к воспроизводимости измерений:

• Лиофильная сушка (freeze-drying): давление сублимации 5–50 Па (в зависимости от продукта). CMG500 обеспечивает точное поддержание давления при автоматическом управлении. PNP101 применяется благодаря нержавеющей мембране.
• Вакуумная концентрация и дистилляция: давление 100–3000 Па. WPI200 или WPC400 с аналоговым выходом 0–10 В для управления регулятором впуска воздуха.
• Вакуумная упаковка: PON100 в паре с WGC150 обеспечивает многоточечный контроль на упаковочных линиях.

Металлургия и специальные материалы

• Вакуумная индукционная плавка (VIM): давление 10⁻² – 10⁻³ Па при плавке. WPC400 с реле защиты от аварийного напуска воздуха.
• Вакуумно-дуговой переплав (VAR): рабочее давление 1–10 Па аргона. CMG500 для точного контроля давления защитного газа.
• Нанесение износостойких покрытий (PVD-TiN, CrN): WPC400 — стандартный датчик для PVD-линий нанесения покрытий на инструмент.
• Производство редкоземельных магнитов (NdFeB, SmCo): спекание в вакууме 10⁻² – 10⁻³ Па. WPC400 или WPH300.

Научные исследования и физика

• Ускорители частиц: форвакуумные посты поддерживают давление 10⁻³ – 10⁻⁵ Па. WPH300 (горячий катод) обеспечивает достаточный диапазон, а анализаторы QGA-серии контролируют чистоту вакуума в пучковых каналах.
• Установки имитации космоса (тепловакуумные камеры): рабочее давление 10⁻⁴ – 10⁻⁶ Па. WPH300 или PVC410 с мониторингом от атмосферы до рабочего вакуума.
• Плазменные установки: диапазон рабочего давления 0.01–100 Па. WPC400 обеспечивает контроль как форвакуума, так и рабочего давления плазмы.
• Криогенные и гелиевые установки: PON100 или WPI200 для контроля изоляционного вакуума криостата.

Интеграция в АСУ ТП

Все датчики INSTRUE поддерживают RS485 Modbus RTU — промышленный стандарт, совместимый с ПЛК и SCADA-системами ведущих производителей:

• Siemens S7-1200/1500, S7-300 — через CM1241 RS485 или PROFIBUS DP gateway
• Allen-Bradley (Rockwell) — через модуль 1762-IQ8 с конвертером Modbus/EtherNet
• ОВЕН ПЛК110/150/210 — прямое подключение по RS485 Modbus RTU
• Schneider Modicon M221/M241 — через Serial Line модуль
• SCADA: SIMATIC WinCC, InTouch (AVEVA), Ignition, MasterSCADA, GENESIS64
• Python / C++ — через pyserial + minimalmodbus или libmodbus

До 247 датчиков на одной шине RS485 позволяют строить распределённые системы мониторинга вакуума без дополнительных концентраторов.