[发明专利]热传导测量仪

说明书

热传导测量仪对腔室内的气压进行测量。传感器线和电阻器形成联接在功率输入端与地之间的电路，其中，传感器线延伸进入腔室中并且经由端子连接至电阻器。控制器根据端子处的电压和功率输入端处的电压来调节功率输入，以使传感器线达到目标温度。基于调节后的功率输入，控制器可以确定腔室内的气压的度量值。

相关申请

本申请是于2018年4月17日提交的美国申请No.15/955,266的继续申请。上述申请的全部教导通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种热传导测量仪。

背景技术

由于通过气体的热传递速率是气压的函数，因此在某些条件下，可以使用经过适当校准的从加热的传感元件到气体的热传递速率的测量结果来确定气压。该原理用于公知的皮拉尼测量仪(Pirani gauge)中，在该皮拉尼测量仪中，热损耗是利用惠斯通电桥网络测量的，该惠斯通电桥网络既可以用于对传感元件进行加热，也可以用于测量其电阻。在皮拉尼测量仪中，温度敏感电阻作为惠斯通电桥的一个臂连接。温度敏感电阻暴露于要测量压力的真空环境中。

针对多种已知压力对常规的皮拉尼测量仪进行校准，以确定气压与气体的功率损耗或电桥电压之间的关系。然后，假定端部损耗和辐射损耗保持恒定，可以通过气体损失的功率直接确定未知气压，或者未知气压与电桥平衡时的电桥电压有关。

发明内容

示例实施方式包括一种用于测量气压的热传导测量仪。所述测量仪可以包括传感器线、电阻器以及控制器。所述传感器线可以位于腔室内并且联接至端子和地。所述电阻器可以联接在所述端子与功率输入端之间。所述控制器可以被配置为向所述电阻器施加功率输入，并且根据所述端子处的电压和所述功率输入端处的电压来调节所述功率输入，以使所述传感器线达到目标温度。所述控制器还可以基于调节后的功率输入来确定所述腔室内的气压的度量值(measure)。

在另外的实施方式中，所述电阻器和所述传感器线可以在所述目标温度下具有等效电阻。所述传感器线可以联接至包围所述腔室的容积的接地的外壳(envelope)。所述传感器线可以经由延伸穿过所述腔室的所述容积的护罩(shield)联接至所述外壳。所述控制器还可以被配置为：1)基于所述腔室外部的外壳温度来确定补偿因子，以及2)根据所述补偿因子来确定气压的所述度量值。所述电阻器可以是第一电阻器，并且第二电阻器和开关可以与所述第一电阻器并联连接，其中，所述控制器选择性地启用所述开关。

在又一些另外的实施方式中，所述测量仪可以实现为与所述腔室内的电离测量仪(ion gauge)(例如，热阴极测量仪或冷阴极测量仪)组合。所述测量仪和所述电离测量仪的馈通部(feedthrough)延伸穿过共同馈通凸缘。所述测量仪占用所述馈通凸缘的单个馈通部，其中，所述端子是所述单个馈通部。所述控制器可以响应于检测到气压的来自所述热传导测量仪的所述度量值低于目标阈值而选择性地启用所述电离测量仪。所述控制器还可以被配置为基于由所述电离测量仪生成的热量来确定补偿因子，所述控制器根据所述补偿因子来确定气压的所述度量值。所述控制器可以响应于检测到气压的来自所述热传导测量仪的所述度量值高于目标阈值而选择性地禁用所述电离测量仪。

在又一些另外的实施方式中，所述传感器线被支撑在可移除的壳体内，所述可移除的壳体在所述端子与所述地之间延伸。

另外的实施方式可以包括一种测量气压的方法。可以施加功率输入通过串联连接的电阻器和传感器线，其中，所述传感器线在腔室内联接至端子和地，并且所述电阻器联接在所述端子与功率输入端之间。可以根据所述端子处的电压和所述功率输入端处的电压来调节所述功率输入，以使所述传感器线达到目标温度。然后可以基于调节后的功率输入来确定所述腔室内的气压的度量值。