Brevet FR2638840A1 — publié le 19900511

Manomètre de mesure des pressions de 10 10- mbar La technologie des basses pressions couvre une gamme allant de la pression atmosphérique (10 mbar) jusqu'à des pressions de l'ordre de 10- mbar. Les appareils de mesure existants ne couvrent chacun qu'un intervalle réduit de cette gamme très large. (Manomètre de Bourdon : 10 mbar à # 50 mbar Manomètre de Pirani : # 10 mbar à # 10- mbar Manomètre de Penning : # 10- mbar à # 10-6 mbar Manomètre à ionisation : 10- mbar à 10-10 mbar). Le contrôle complet de la pression exige donc la présence simultanée de trois ou quatre instruments différents. La présente invention a pour but de réaliser la mesure de la pression dans la totalité de la gamme avec un seul manomètre. Cet objectif est atteint de la façon suivante Une pompe auxiliaire à vide limite très bas ( # 10- mbar ) est reliée au système A, dont on veut mesurer la pression p, par une conductance c très petite et rigoureusement calculable. En régime stationnaire, le rapport k entre la pression p dans le système et la pression Pm au niveau de la pompe peut ainsi être défini avec précision. La mesure de Pm qui peut être beaucoup plus basse que la pression p dans le système est - alors réalisée par une jauge à ionisation par exemple. La pression p est donnée par la relation P = h Si la pompe auxiliaire est constituée par une pompe ionique, elle peut jouer elle même le rôle de jauge à ionisation, ce qui simplifie beaucoup l'appareil. La valeur des conductances passives (canalisations plus ou moins étroites) est une fonction complexe de la pression eri amont et en aval. L'invention propose l'emploi d'une conductance originale, indépendante de la pression dont le principe est le suivant : Un volume v très petit (de l'ordre du mm par exemple) est alternativement mis en communication par l'intermédiaire de deux électrovannes, avec le système dont on veut mesurer la pression et avec la pompe auxiliaire de volume intérieur V . Si la fréquence de fonctionnement des vannes est # , le flux # introduit est égal à 9 #P La conductance #/P = ## est donc indépendante de p. Le rapport K = R/Pm peut se calculer facilement : Le flux absorbé par la pompe auxiliaire à chaque cycle est donné par où S est la vitesse de pompage, T la période ( ,,, ) d'un cycle et la pression maximum par cycle. En régime permanent, on a égalité entre le flux introduit ### et le Pour pouvoir, même pour p = 10 mbar, mesurer # , avec une jauge à G 3 ionisation, k doit être égal à to au moins. Pour #=1 mm, V doit donc être de l'ordre de 1L. (Si le volume propre de la pompe est nettement plus petit, on lui adjoint un réservoir). D'autre part ST doit être égal ou supérieur à V. Pour la mesure des pressions plus basses, on peut augmenter la conductance en augmentant la fréquence # = 1/T de fonctionnement. Enfin pour la mesure de pressions inférieures à 10- mbar , le système A peut être mis en communication directe avec la pompe par I'ouverture continue des deux vannes. II faut remarquer que la Pression mesurée au niveau de la pompe varie à chaque cycle de p"" à II est facile d'afficher uniquement p, et donc L'invention est schematisée fig. I La conductance entre le système A dont on veut mesurer la pression p et une pompe auxiliaire ionique I, est réalisée par le volume v limité par les deux électrovannes a et b. La séquence de fonctionnement au cours d'un cycle est la suivante a ouverte, b fermée - a et b fermées - a fermée, b ouverte - a et b fermées. La pompe I est reliée à un réservoir R (le volume total R + I est égal à V). Une canalisation queusotable q permet le prévidage de la pompe ionique. La lecture de la pression Pm (et donc de P = h p, ruz ) se fait sur un ampéremètre incorporé au coffret d'alimentation de la pompe (Le courant de décharge dans une pompe ionique est proportionnel à la pression). La pompe ionique I est définitivement séparée du système de prévidage après amorcage. Un système de sécurité classique assure l'isolement de I dès que la pression interne approche la pression critique de désamorçage (@ 10-@ mba ou en cas de panne de courant. Revendications 1- Dispositif de mesure de pressions caractérisé par le fait qu'une pompe auxiliaire I de volume V est connectée au système A dont on veut mesurer la pression p, par une conductance c calculable très petite; par le fait que la pression Pm au niveau de la pompe est très inférieure à la pression p; par le fait que le rapport h= P/Pm est connu et que la mesure de p, au niveau de la pompe se fait au moyen d'un manomètre i pour la mesure des basses pressions (manomètre à ionisation par exemple); par le fait que la conductance c et donc le rapport k peuvent être ajustés à la valeur désirée. 2 - Dispositif de mesure de pression suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la conductance est constituée par un volume v très petit par rapport à V et connecté alternativement au moyen de deux électrovannes a et b avec le système A et la pompe auxiliaire I; caractérisé par le fait que l'ajustement de la fréquence de fonctionnement des électrovannes permet de choisir la valeur c; caractérisé par le fait que, pour la mesure des basses pressions ( p -3 so mGar) A et I peuvent être mis en communication directe par l'ouverture permanente des deux vannes. 3 - Dispositif de mesure de pression suivant la revendication 1 ou 4 2 caractérisé par le fait que la pompe auxiliaire I est une pompe ionique qui joue en même temps le rôle du manomètre à ionisation i; par le fait que cette pompe ionique peut être isolée du système de prévidage, après amorçage; par le fait que 1 est automatiquement isolée de A par fermeture des deux vannes a et b en cas de rupture de courant; par le fait que l'ouverture simultanée des deux vannes n'est possible que quand la valeur de p est inférieure à h mbar . La pompe ionique, une fois amorcée et séparée du système de prévidage, est ainsi parfaitement protégée.