[发明专利]聚合物复合真空部件

说明书

本发明涉及聚合物复合真空部件。一种测量计具有由聚合物材料形成的壳体以及布置在壳体中的一个或者多个电馈通引脚。电馈通引脚可以大体相互垂直地取向并且具有复杂的形状。

本申请是申请日为2016年01月13日，申请号为201680005708.3(PCT/US2016/013219)，发明名称为“聚合物复合真空部件”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及聚合物复合真空部件。

背景技术

对于工业与研究真空系统两者的操作而言，精确且可重复的压力测量是一项重要的需求。在这些应用中用于测量真空度的压力测量计传感器基于广泛的技术原理来操作并且在它们的设计中合用共同的基本构件，这些基本构件包括：(1)容纳压力传感元件的密封性外壳；(2)利用电子经由电压与测量信号桥接外壳壁并且交换电力的电馈通部；以及(3)允许测量计传感器密封性连接至真空系统口的凸缘。以往压力测量计传感器依赖于利用金属材料以及陶瓷绝缘体的完善设计与制造方法。传统的测量计构建材料是真空技术研究自然演进的结果并且满足对真空压力传感器期望的机械、电与高真空的兼容特性。

公知电离真空测量计，并且电离真空测量计包括热阴极测量计与冷阴极测量计两者。冷阴极电离测量计具有位于抽真空的外壳中的一对电极(即，阳极销与阴极笼)，抽真空的外壳连接至待测真空。在冷阴极测量计中，阳极与阴极之间施加高的直流电压电位差以使其间流动放电电流。沿电极的轴线施加磁场以便帮助将放电电流维持在均衡值，此均衡值是压力的可复验的函数。冷阴极电离测量计用于测量从介质扩展至高真空度的压力(例如，在1E-10至1E-2Torr的范围中)。

因此，电离真空测量计通过首先电离其真空测量计外壳内的气体分子与原子并然后测量生成的离子流而提供真空系统总压力的间接测量。测得的离子流间接涉及测量计外壳内的气体密度以及气体总压力，即，当真空系统内的压力降低时，测得的离子流减少。气体特定的校正曲线提供了基于离子流测量结果来计算总压力的能力。

发明内容

以往由不锈钢制造高性能真空系统中的部件，不锈钢提供低释气性并且能机械加工成这样的零件，这些零件能随后一起连结到容纳压力传感元件的密封性结构中并且向内部部件提供电通路。不锈钢部件的一个劣势在于，由于零件可被机械加工的限制条件而难以制造独特的几何形状。通常，通过从初始产品移除金属而将壳体机械加工成合适的几何形状。通过经一系列焊接与钎焊操作组装在一起的陶瓷绝缘体与导电金属销的结合而创制馈通连接器。利用用于金属部件的传统的机械加工过程制造具有非线性电馈通引脚的壳体是有挑战性的。此外，不锈钢可能相对昂贵，从而对于所有高真空兼容压力测量计而言增大了制造成本。不锈钢部件的另一劣势是对生产兼容标准真空凸缘的防漏密封件的要求，这样的密封件昂贵并且实施起来非常耗费时间。塑料材料为研发与传统密封凸缘兼容的另选的密封技术提供机会，这些另选的密封技术价格更低，具有较低的制造成本并且提供更快速的安装。塑料制品不仅有望为真空工业提供更便宜的压力测量产品，而且提供显著改善真空从业者的工作流程的机会。当处理室出于操作原因向周围环境敞开时，传感器可以快速并且花费不多地与新的传感器切换，从而消除了对由于过了有效寿命的故障测量计引起的制造脱机的需求。此外，塑料材料对提供利用金属与陶瓷部件难以实现的设计提供机会。

本文中描述了由聚合物形成测量计(例如，电离测量计)的部件的方法。聚合物的使用可以通过允许使用模具快速形成所需的几何形状的部件而降低制造成本。此外，模制的壳体可以具有以独特的几何形状与角度直接穿过绝缘壳体的电馈通引脚，当壳体由不锈钢或者另一金属形成时难以制造所述的电馈通引脚。此外，馈通引脚可被设计成具有穿过壳体的较长的路径长度，较长的路径长度可以通过减少泄漏到真空空间中的气体的通量提高真空的质量。

本文中描述了诸如电离测量计之类的测量计，此测量计具有由聚合物材料形成的壳体并且具有穿过壳体布置的电馈通引脚。