1.0×10⁻¹～1.0×10⁴ Pa 全覆盖：PG-20/30 如何搞定低真空测量

发布日期：2026-09-28      浏览次数：17

在半导体、镀膜、加速器等高1端制造与科研领域，真空环境的精准测量是工艺稳定性的基石。然而，真空测量并非单一技术可以包打天下——从大气压到高真空，不同区段需要不同的测量原理与仪器。其中，1.0×10⁻¹ ～ 1.0×10⁴ Pa 这一低真空区段，恰恰是许多工艺腔室从粗抽到中真空过渡的关键区间，也是泵阀控制、安全互锁最频繁动作的压力带。

东京电子（TOEL）推出的皮拉尼真空计 PG-20/30，正是针对这一区段设计的定温度型测量方案。本文将从原理、设计、规格到应用，拆解它如何实现该区间的“全覆盖"测量。

一、为什么低真空测量难做？

在讨论 PG-20/30 之前，先理解低真空测量的特殊性。

1.0×10⁻¹ ～ 1.0×10⁴ Pa 大致对应从 0.001 Torr 到 75 Torr 的范围。这一区间的特点是：

• 气体分子仍较密集，热传导、粘滞流等效应显著，但已脱离大气压下的连续流体状态；

• 测量原理过渡区：电容薄膜规适合更高压力，电离规适合更低压力，而皮拉尼计恰好覆盖这一中间带；

• 工艺动作频繁：抽真空、充气、阀门切换、泵启停等多发生在此区间，对响应速度和稳定性要求高。

因此，低真空测量需要的不是“极限灵敏度"，而是在宽压力范围内保持稳定、抗干扰、响应快。

二、定温度型：PG-20/30 的核心技术选择

皮拉尼计的原理并不复杂：利用气体分子对加热丝的热传导带走热量，气压越高，带走热量越多，加热丝温度下降越明显。但如何“读取"这个温度变化，不同技术路线差异巨大。

常见方式有三种：定电压型、定电流型、定温度型。PG-20/30 选择了第三种——定温度型（Constant Temperature Type）。

定温度型如何工作？

PG-20/30 内部的铂丝被加热到约 200℃ 并保持恒定。当气压升高、气体导热增强时，铂丝温度有下降趋势，控制电路立即增加供电功率以维持温度不变。这个补偿功率的大小，就对应了压力值。

相比其他方式的优势

对比项	定温度型（PG-20/30）	定电压/定电流型
响应速度	快，功率补偿即时	较慢，依赖温度自然变化
长期稳定性	好，温度恒定减少漂移	受环境温度影响较大
抗污染能力	较强，灯丝温度高不易沉积	较低，低温灯丝易吸附气体
测量误差	小，减少热辐射与热损失干扰	较大，需额外补偿

这解释了产品页面强调的“故障に強い"（抗故障能力强）——定温度型在原理上就具备更好的鲁棒性。

三、1.0×10⁻¹ ～ 1.0×10⁴ Pa 的“全覆盖"意味着什么？

PG-20/30 的测量范围是 1.0×10⁻¹ ～ 1.0×10⁴ Pa，覆盖了四个数量级。这个范围在低真空工艺中具有实际意义：

• 1.0×10⁴ Pa（约 75 Torr）：接近粗抽阶段，可监测泵启动初期的压力下降；

• 1.0×10² ～ 1.0×10³ Pa：典型工艺腔室充气、等离子体启动前的压力带；

• 1.0×10⁰ ～ 1.0×10¹ Pa：中真空过渡区，分子流与粘滞流混合，测量难度大；

• 1.0×10⁻¹ Pa：接近皮拉尼计下限，为切换到电离规提供衔接点。

“全覆盖"不仅是量程宽，更意味着在整个区间内保持可用的精度与响应。PG-20/30 的模拟输出为 0～5V F.S.（1V/1 digit），便于与 PLC、控制器或数据采集系统对接，实现连续监控。

四、小型化与双电源：为“集成"而生

低真空测量往往不是孤立仪表，而是设备中的一个模块。PG-20/30 在这一点上做了针对性设计：

1. 紧凑机身

外形尺寸 96(W)×96(H)×120(D) mm，属于标准面板表尺寸，可直接嵌入设备控制面板，节省空间。数字显示让现场读数直观，减少误读。

2. AC/DC 双版本

• PG-20：AC 85～132V 供电，功耗 12VA 以下，适合常规设备柜内安装；

• PG-30：DC 24V ± 10% 供电，功耗 8W 以下，适合直流供电系统或远程、移动场景。

这一区分让同一测量平台可以适配不同电气架构，减少选型与库存复杂度。

3. 控制输出

标配 2 点可设定继电器接点输出（AC100V/1A Max），可直接用于：

• 真空泵启停控制；

• 阀门切换；

• 系统安全互锁（如压力未达标禁止开启下一工艺步骤）。

这意味着 PG-20/30 不仅是“测量仪表"，更是“控制节点"。

五、典型应用场景拆解

结合测量范围与输出能力，PG-20/30 在以下场景中具有明确价值：

1. 半导体与电子器件制造设备

CVD、溅射、刻蚀等设备的工艺腔室，在抽真空与充气过程中需要连续压力监控。PG-20/30 覆盖从粗抽到中真空的完整过渡段，继电器输出可联动泵阀，确保工艺按序进行。

2. 光学薄膜生成与加速器研究

镀膜设备与粒子加速器的真空系统，需要在低真空段确认泵是否正常、腔室是否泄漏。PG-20/30 的定温度型设计在频繁充放气工况下仍能保持稳定。

3. 通用真空系统控制与互锁

任何需要“压力到设定值才动作"的真空系统，都可以用 PG-20/30 的 2 点继电器输出实现。例如：压力低于 1.0×10¹ Pa 时允许开启高真空阀，高于 1.0×10³ Pa 时触发报警。

4. 真空设备维护与检查

小型化与数字显示使其也适合作为维护工具，快速确认泵的到达压力或排查泄漏点。

六、总结：低真空测量的“实用主义"答案

PG-20/30 并不是追求极限性能的仪器，它的价值在于在 1.0×10⁻¹ ～ 1.0×10⁴ Pa 这一常用区间内，用成熟可靠的定温度型技术，提供稳定、快速、易集成的测量方案。

• 定温度型 → 抗故障、响应快、漂移小；

• 宽量程 → 覆盖粗真空到中真空过渡段；

• 小型化 + 数字显示 → 便于设备集成与现场读数；

• AC/DC 双版本 + 2 点继电器输出 → 适配不同电气架构，可直接参与控制。

对于需要在这一压力区间实现可靠测量与控制的设备厂商和科研用户而言，PG-20/30 提供了一个“不复杂但够用"的务实选择。