آمار
| تعداد نشریات | 31 |
| تعداد شماره‌ها | 734 |
| تعداد مقالات | 8,036 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,824,124 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,303,834 |
طراحی گیج خلأ یونی کاتد گرم به‌صورت آرایه مبتنی بر MEMS | ||
| مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده ، انتشار آنلاین از تاریخ 18 فروردین 1398 اصل مقاله (2.32 MB) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
ابراهیم عباسپورثانی  ؛ صادق محمدزاده بازارچی
| ||
| دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه ارومیه | ||
| چکیده | ||
| اندازه‌گیری خلأ HVو UHV تا فشار ۱۲-۱۰ تور از سال 1950 میلادی تاکنون با گیج یونی کاتد گرم موسوم به "بایارد آلپرت" انجام می‌گیرد. کارهای تحقیقاتی انجام‌شده روی گیج یونی نوع MEMS کافی نبوده و تاکنون تجاری‌سازی نشده است. در این مقاله انواع حس‌گر خلأ نوع MEMS و غیر MEMS که بتوانند خلأ HV و UHV را اندازه بگیرند، معرفی می‌شوند. این مقاله یک ایده گیج خلأ یونی مبتنی بر فناوری MEMS به‌صورت آرایه و نیز طراحی و شبیه‌سازی آن را ارائه می‌کند. اندازه گیج یونی پیشنهادی 3×1.2mm5×1 بوده و حداقل 3000 برابر کوچک‌تر از نوع مرسوم (بایارد آلپرت) است. مصرف توان الکتریکی در این طرح 50 برابر کمتر از نوع مرسوم است. ساختار طرح پیشنهادی شامل کلکتور، کاتد و شبکه آند از نوع مرسوم متفاوت بوده و مبتنی بر فنّاوری MEMS است. کاتد در این طرح از جنس نیکل بوده و می‌تواند در دمای ℃750 الکترون‌فکنی نماید. طرح کاتد طوری است که دما در طول آن تقریباً یکنواخت و مستقل از فشار خلأ است. طرح پیشنهادی دارای ضریب حساسیت 0.6 در محدوده اندازه‌گیری 3-10 الی 7-10×2 تور است. ضریب حساسیت در این طرح 20 برابر کمتر از نوع مرسوم است که عیب این طرح را نشان می‌دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| گیج یونی MEMS؛ حس‌گر خلأ MEMS؛ گیج یونی کاتد گرم؛ گیج بایارد آلپرت؛ حس‌گر خلأ | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design of Hot Cathode Ion Gauge Array and MEMS Type | ||
| نویسندگان [English] | ||
| E. Abbaspour Sani؛ S. Mohammadzadeh Bazarchi | ||
| Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Urmia, Urmia, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Since 1950, Ultra-high vacuum measurement at the range of 10-12 torr has been done by means of hot-filament ionization gauges known as Bayard–Alpert gauge. The research work on the MEMS type of this gauge has not been successful and has not yet been commercialized. This paper introduces a variety of MEMS and non-MEMS vacuum sensors that can measure HV and UHV. This article introduces one idea, design and simulation of MEMS type ionization gauge as an array. The dimensions of proposed gauge occupies are 12mm×5mm×1mm which is at least 3000 times smaller than the traditional one. Total power consumption of the proposed gauge array is 50 times lower than the traditional type. The structure of the proposed gauge consists of collector, cathode and grid differs from the conventional one and is based on MEMS technology. The cathode in this design made of nickel and can electron emission at 750℃. The temperature along the cathode is identical and independent of vacuum pressure. Sensitivity coefficient of the proposal is 0.6 at the measuring range of 10-3 to 2×10-7 torr. The sensitivity coefficient of the designed architecture is 20 times less than the conventional one, which shows the disadvantage of this design. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| MEMS ion gauge, MEMS vacuum sensor, hot cathode ion gauge, Bayard-Alpert ion gauge, vacuum pressure sensor | ||
| مراجع | ||
|
[1] L. Zhang, B. Jiao, S. Yun, Y. Kong, C. Ku and D. Chen, "A CMOS Compatible MEMS Pirani Vacuum Gauge with Monocrystal Silicon Heaters and Heat Sinks," Journal of Chinese Physics Letters, vol. 34, no. 2, pp. 025101(1-4), 2017. [2] S. M. Piotto, S. D. Cesta and P. Bruschi, "A Compact CMOS Compatible micro-Pirani Vacuum Sensor with Wide Operating Range and Low Power Consumption," Journal of Procedia Engineering, vol. 168, pp. 766-769, 2016. [3] F. Zhang, Y. Zhen, B. Tang, W. Su and Z. Tang, "Design and Fabrication of High Vacuum Gauge Based on Micro Hotplate," Trans Tech Publications, vol. 645, 2015. [4] F. O. Hanlon, User's Guide to Vacuum Technology, john Wiley and sons, Newyork, 2004. [5] MKS instrument Inc., Tecknical Brochure of 999 Quattro multisensor vacuum transducer, https://www.mksinst.com/docs/ur/pin999.aspx. [6] MKS instrument Inc., Series 943 operation and maintenance manual cold cathode Vacuum Sensor System, https://www.mksinst.com. [7] T. Grzebyk and A. G. Drzazga, "MEMS type ionization vacuum sensor," Journal of Sensors and Actuators A, Physical, vol. 246, pp. 148-155, 2016. [8] Stanford research Systems, Bayard-Alpert Ionization Gauges, http://www.thinksrs.com. [9] J. Q. Wang and J. Yu, "Fabrication Process and Electro-Thermal Modeling for the Cathode of the CMOS-Compatible Hot-Filament Vacuum Gauge", Key Engineering Materials, vol. 645-646, pp. 836-840, 2015 [10] S. M. Bazarchi , E. A. Sani, “Micromachined Ionization Vacuum Gauge and Improve its Sensitivity with Magnetic Field,” Eurasian Journal of Analytical Chemistry, vol.12(7b), pp. 1137-1151, 2017 [11] Stanford research Systems, Bayard-Alpert Ionization Gauges, http://www.thinksrs.com. [12] T. Grzebyk, A. G. Drzazga and J. A. Dziuban, "Glow-discharge ion-sorption micropump for vacuum MEMS," Journal of Sensors and Actuators A: Physical, vol. 208, pp. 113-119, 2014. [13] S. Suginuma, M. Hirata and T. Kobata, "Simulation of Relative Sensitivity Coefficient of Bayard-Alpert Gauge," Journal of the Vacuum Society of Japan, vol. 59, no. 6, pp. 156-159, 2016. [14] Y. K. Kim and J. P. Desclaux, "Ionization of carbon, nitrogen, and oxygen by electron impact," Journal of Physical Review A, vol. 66, no. 1, pp. 66 012708(1-12) ,2002. [15] T. Grzebyk, A. G. Drzazga, J. A. Dziuban and K. Maamari, "Integration of a MEMS-type vacuum pump with a MEMS-type Pirani pressure gauge," Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 33, no. 3, pp. 03C103(1-6), 2015. [16] MKS instrument Inc., shrinking thepirani vacuum gauge, http://www.johnmorris.com.au. [17] Talking electronics, Electron Emission, http://www.talkingelectronics.com. [18] Electronic cooling, The Thermal Conductivity of Air at Reduced Pressures and Length Scales, https://www.electronicscooling.com. [19] B. David, Introduction to Gas Discharges, University of Notre Dame, Notre Dame ,2012. [20] Keysight Technologies, Femto Picoammeter and Electrometer High Resistance Meter, https://www.amplicon.com. [21] Electronic Afzar Azama, pico Amperemeter, http://www.irannano.org [22] K. Tämm, C. Mayeux , L. Sikk , J. F. Gal and P. Burk, "Theoretical modeling of sensitivity factors of Bayard-Alpert ionization gauges," Journal of International Journal of Mass Spectrometry, vol. 341-342, pp. 52-58, 2013. [23] Y. Itikawa, "Cross Sections for Electron Collisions with Nitrogen Molecules," Journal of Physical and Chemical Reference Data, vol. 35, no. 1, pp. 31-53, 2006. [24] MKS instrument inc., Mini Ion Gauge (MIG), Hot Cathode Ionization Pressure Vacuum Sensor, https://www.mksinst.com. [25] B. Razavi, RF Microelectronics, 2nd Edition, Prentice Hall, 2011. [26] علیرضا شمسی، سعید دلآرام فریمانی و احمد عفیفی، «استفاده از روش لیتوگرافی نرم جهت ایجاد میکروساختارها روی بستر آب‌دوست شده پلیمر،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46, شماره 2,صفحات 133-127, 1395 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 13 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 35 |
||
