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電真空器件程控排氣的研究
摘要：本文簡要介紹了應用單片機實現電真空器件的程控真空排氣，優化了工藝，保證了真空排氣工藝的一致性和穩定性，提高了器件的質量。其程控系統設計合理，抗干擾能力強，操作簡便。
關鍵詞：真空器件；程控排氣；真空度
電真空器件的排氣是將器件的零、部件組裝成密封整管后，接上無油超高真空排氣臺進行排氣和烘烤，并分別對吸氣劑，電離規管等按照一定的工藝規程進行處理，使之達到特定的工藝和真空要求的過程，其目的是獲得并長期保持能正常工作的良好真空環境。真空器件內的真空度直接關系到器件的綜合性能，所以，真空排氣是真空器件制造過程中至關重要的一環。
電真空器件的制造具有很強的工藝性 ，其工藝設備和制造工藝都直接影響其質量。如真空器件在真空排氣過程中的烘烤溫度偏低和烘烤、抽真空的時間短，都會使零部件中的殘余氣體不能*被排除，達不到較高真空度的目的；工藝設備的控制精度差，若為手工操作，還會受人為因素的影響，其工藝的一致性和穩定性差，使其器件的質量不穩定。為使真空器件的排氣工藝科學、合理，排除人為因素，保證工藝的穩定性和一致性。我們根據器件制造技術的要求，結合實際情況，開展了烘烤溫度和烘烤時間對真空度的影響以及吸氣劑的優化處理工藝的試驗，制定了新的真空排氣工藝；并用單片機實現了排氣過程的自動控制。經過幾年的使用，其結果表明，該套程控系統滿足了電真空器件的研究和生產的需要，保證了排氣工藝的穩定性和一致性，提高了真空器件的管內真空度及綜合性能，收到了很好的效果。
1 程控排氣工藝的確定原則
電真空器件的零、部件分別由金屬（不銹鋼、銅、鈦、可伐等）、陶瓷、玻璃、云母、吸氣劑等材料制成，各種材料的吸氣量、放氣率是各不相同的，因而真空排氣是一個動態過程，它與排氣過程中各種材料的放氣量、烘烤溫度、烘烤時間和處理工藝是緊密相關的。
為使真空器件獲得并長期保持能正常工作的良好真空環境，須對影響真空度的各種因素進行分析、研究，以制定出合理的、科學的真空排氣工藝規程，并采用計算機技術實現真空排氣的自動控制，保證工藝的穩定性和一致性，才能提高器件的質量和可靠性。
程控排氣的工藝原則是以獲取較高真空度為目的，在允許條件下，可適當提高烘烤溫度，并延長烘烤時間。其具體操作是：以真空度為工藝進程判據；優化工藝，細化控制量；同時，便于程序控制。
2 程控排氣系統的組成
根據排氣設備和工藝規程以及實際使用情況,我們只對排氣工藝過程進行自動控制。程控排氣臺由超高真空機組和程控系統構成，其系統方框圖如圖1所示。
程控系統由主控機、I/O板、D/A轉換、溫度控制器、烘箱升降、吸氣劑電源、數字真空計、鍵盤/顯示器、打印機以及聲光報警等部分組成。
圖1 程控排氣系統示意圖
在真空排氣過程中，計算機以器件的真空度（多管排氣時，以其中zui低真空度為準）為判據，對真空排氣工藝過程進行實時控制，執行真空排氣工藝規程，實現整個排氣工藝的自動控制。
主控機通過并行口與數字真空計聯絡獲取真空度值，并以其中較低真空度值為工藝進程的判斷依據。當真空度在允許范圍內時，主控機控制溫控器使烘箱保持升溫；當真空度低于下限真空度時，主控機控制烘箱停止升溫，等真空度回升到允許值后再繼續升溫。采用鉑電阻作為溫度傳感器，由溫控器測量/控制烘箱內溫度值并顯示，經串行口與主控機聯絡。由直流電源提供吸氣劑的除氣電流；由主控機根據預定的電流變化要求，送出數字值，經D/A轉換后控制吸氣劑電流的輸出，并根據真空度值決定其增/減。
在整個程控過程中，隨時進行狀態檢測，一旦出現故障，立即聲光報警和保存信息，并停止工藝進程，排除故障后可重新進入程控。打印機在整個排氣過程中詳實記錄有關數據和過程控制狀態。
程控系統的主控機選用以MCS－51單片機為核心構成的STD50080系列工業控制機，它通過通訊口和I/O實現排氣工藝的全過程的程序控制。
I/O板分別STD5372/5373兩塊32路光隔離開關量輸入/輸出板組成，以實現STD總線與被測工業設備或數字儀器之間*的電隔離，并消除公共地線和電源的干擾，從而保證系統可靠工作。
D/A轉換器用來控制吸氣劑直流電源的輸出電流值，選用8位分辨率的DAC0832芯片構成D/A轉換器,將主控機輸出的數字量,經D/A轉換后控制直流電源的電流輸出，從而實現對吸氣劑的程控除氣。
鍵盤/顯示器選用STD5721板，用來進行人機對話、狀態顯示和操作提示等。
打印機用來記錄人機對話內容、實時記錄控制過程中的數據及故障信息。選用CP－80型打印機，采用并行方式與主控機的CPU進行通訊。
溫度控制器用來控制烘箱的升溫保溫，溫度控制器將溫度傳感器采樣信號進行處理后輸出控制信號以實現溫度控制。
吸氣劑直流電源用來輸出恒流電流對吸氣劑進行加熱除氣，并設有吸氣劑電流有無檢測電路,供主控機判別是否有故障。