コールドステージとホットステージの真空度を精密にコントロールする。

要旨：密閉型真空冷却・加熱ステージの真空度制御精度が低く、制御システムのサポートが高価であるという現状の問題に着目し、国産品を用いた解決策を紹介し、KaoLuのFCシリーズ電子ニードルバルブ実装プロセスを用いた上流・下流双方向制御モードの詳細を紹介する。このソリューションを適用し、検証した結果、広い範囲の真空度を正確に制御でき、真空度の変動は±1%以内に制御できる。また、制御システム全体は高いコストパフォーマンスを実現しています。

1.質問
気密型真空加熱・冷却ステージは、真空と気密の両方の環境で使用できる精密温度制御の加熱・冷却ステージです。加熱・冷却機能を持ち、顕微鏡や分光器など、制御された真空環境下で試料を正確に加熱・冷却する用途に適しています。ユーザーの要望により、現在の各種気密型真空加熱・冷却ステージでは、真空度制御の面で、以下のような問題を解決する必要がある。
(1）それは国際または国内の真空加熱と冷却ステージであるかどうか、真空計測と制御もマッチング制御システムは、研究とシミュレーションの凍結乾燥プロセスの精度などの真空の正確な制御を実現できないように、ピラニ真空計を使用して要件を満たすことができない。
(2) 気密性の高い真空加熱・冷却ステージは一般に小型であり、広い真空度範囲での精密な制御は常に困難であった。また、真空度の変動が大きく、真空度の変動が温度安定性に影響する。
(3) 国際的な真空度制御システムは、制御精度の要求を満たせないだけでなく、高価である。本稿では、気密性の高い真空加熱・冷却テーブルに存在する上記の問題点に着目し、国産品と高いコストパフォーマンスによる解決策を紹介し、その詳細な実施プロセスを紹介する。

2.解決方法
気密型真空冷却・加熱ステージの真空度精密制御システムの全体構成を図1に示す。システム全体は主に、真空計、数値制御ニードルバルブ、PIDコントローラ、真空ポンプで構成されている。真空計測と制御の精度を上げるために、より高い計測精度（フルスケールの0.2%まで）の静電容量式真空計を使用し、0.01～760Torrの真空範囲をカバーすることができる。より高い真空環境が必要な場合は、ピラニ真空計を使用して測定・制御することも可能です。フルレンジの真空制御を実現するため、ホットステージとコールドステージの空気入口と出口にそれぞれ2つの電子ニードルバルブが設置されています。それぞれアップストリーム、ダウンストリーム制御モードを採用することで、フルスケール変動率±1%以下の精密な制御を実現しています。精密制御の鍵を握るのはコントローラーです。24-bit A/D と 16-bit D/A の高精度 PID コントローラを採用し、独立したデュアルチャンネルは上流と下流のガス流量調整と制御に便利である。結論として、KaoLuのFCシリーズ電子ニードルバルブの費用対効果の高い精密制御は、この実績ある真空制御ソリューションで可能です。

詳細については、以下をご覧ください。 https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve/miniature-proportional-valve-0-32L-min.html