Nasıl Rotor Gauges Spinning için Vakum İlkbahar-taşıma Paketi kurmak için
Summary
Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.
Abstract
Büküm rotoru göstergesi (SRG) genellikle 1.0 Pa 1.0 x 10 -4 Pa aralığındaki vakum basınçları için ikincil ya da transfer standart olarak kullanılan bir yüksek vakumlu bir göstergesidir. Bu uygulamada, SRGS sık laboratuara nakledilir kalibrasyon. Olaylar bu şekilde kalibrasyon faktörü değiştirerek, rotor yüzey koşulları değiştirmek taşıma sırasında oluşabilir. Kalibrasyon istikrarı sağlamak için, bir yay-taşıma mekanizması genellikle rotor hareketsiz ve taşıma sırasında vakum altında tutmak için kullanılır. Nakliye sırasında hasar riskini en aza indirmek için tasarlanmış ambalaj kullanarak yay taşıma mekanizması taşımak için de önemlidir. Bu yazıda, ayrıntılı bir açıklama sağlam bir yay taşıma mekanizması ve nakliye konteynerini oluşturmak için nasıl verilir. Birlikte bu yay taşıma paketi oluşturur. Yay taşıma birimi düşürmek-testleri kullanılarak test edilmiştir ve performans iyi olduğu bulunmuştur. Mevcut bahar transpnakliye konteyner mekanizması ortak sırasında yaklaşık 100 g daha şoklar büyük karşılaşmazsınız olmasını sağlar iken ort mekanizma tasarımı, birkaç yüz g şoklar yaşandığında immobilize rotor tutar (g = 9,8 m / sn 2 ve yerçekimi nedeniyle ivme) nakliye aksilikler (endüstri standartlarına göre tanımlandığı gibi).
Introduction
Büküm rotoru göstergesi (SRG) 1.0 ila 1.0 x 10 -4 Pa aralığındaki vakum basınçları belirlemek için kullanılan bir yüksek-vakum ölçer Pa. Bu temelde iki daimi mıknatıs arasında asılı bir döner çelik top. Elektro-mıknatıslar belirli bir sıklıkta (genellikle 410 Hz) için, topu döndürmek için kullanılır, ya da "spin-up" vardır; top sonra serbest dönmesine izin verilir, ancak dönme hızı nedeniyle top yüzeyi ile vakum sistemindeki gaz moleküllerinin çarpışmaları zamanla azalacaktır. Vakum basınç çelik top ya da rotor yavaşlama hızına böylece ilgili 1 SRG temel unsurlarını göstermektedir. Rotor, bağlantı kablosu ile yüksük, baş ve elektronik kontrolör. Rotor, ya da top, operasyon sırasında yüksük içinde bulunan ve normalde tarafından ele değil de SRG kullanıcıya görülebilir. yüksük vakum sistemine bağlanmıştır. SRG çalıştırmak için, baş yüksük üzerinde kaydırılır.Baş rotor sürüş ve rotasyon algılama, iki daimi mıknatıslar ve dikey ve yatay stabilizasyonu için kullanılan tel bobinleri birkaç setleri içerir. Elektronik kontrolör, bir basınç ölçüm yapılabilir, böylece algılama bobininden sinyali yorumlar. İdeal yüzey koşulları bir rotor için, yavaşlama oranı temel fizik tarafından vakum basıncı ile ilgilidir. etkili bir uyum katsayısı olarak bilinen bir SRG bir kalibrasyon faktörü kullanılarak mutlak basınç ölçümleri yapmak için, tespit edilmesi gerekmektedir. Etkili konaklama katsayısı gibi pürüzlülük, adsorbe gazları ve çizikler gibi rotor gerçek yüzey koşullarına bağlıdır. Bu faktörler kullanımı boyunca stabil olma eğilimindedir. SRGS Ek ayrıntılar diğer kaynaklarda bulunabilir 1 -. 3
SRG mutlak vakum ölçümleri gerekli olduğu uygulamalarda kullanılır. sık sık, örneğin, kalibrasyon laboratuarlarımutlak vakum standart olarak SRGS kullanın. Bu durumda, yüksek vakumlu ölçer SRG edilene okuma karşılaştırarak kalibre edilmektedir. Buna karşılık, SRG standart periyodik olarak konaklama katsayısı yeniden belirlenecek olması birincil kalibrasyon laboratuvarına SRG nakliye kalibre edilmelidir. Birincil kalibrasyon laboratuarları gibi Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) olarak genellikle Ulusal Metroloji Enstitüleri vardır. Birincil laboratuvar birincil vakum standardı olan okuma karşılaştırarak SRG konaklama katsayısını belirler ve sonra da "ikincil" kalibrasyon laboratuvarına SRG döndürür. SRG de kalibrasyon laboratuvarları veya Ulusal Metroloji Enstitüleri arasında standartların karşılaştırılması için bir transfer standardı olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamada, SRG çeşitli laboratuarlar arasında yurt içinde veya uluslararası taşınır – 4. 8 sevkiyat sırasında, olaylar o bir değişiklik konaklama katsayısı oluşabilir. sh önceipment rotor de süspanse edilmesi ve baş kaldırılır; Bundan sonra, rotor yüksük iç duvarına dayanır. Taşıma sırasında, rotor yüzeyi nedeniyle titreşim ve şoklara karşı rotor ve yüksük arasındaki mekanik hareketten değişebilir, ya da yüzey nedeniyle atmosferik gaz ve neme rotorun maruz kalma değişebilir. Bu değişiklikler konaklama katsayısının uzun vadeli istikrar etkiler. İdeal olarak, rotorun vakumla kalması ve nakliye sırasında hareketsiz olmalıdır.
Tarihsel olarak, SRGS SRGS uluslararası çeşitli kurumları arasında defalarca taşınmaktadır. 9 erken anahtar karşılaştırma sırasında ulusal metroloji enstitüleri arasında yer vakum standartlarının temel karşılaştırmalar transfer standartları olarak kullanılmaktadır, o bulundu ki uzun vadeli istikrar SRG konaklama katsayısı hem rotor hareketsiz ve vakum d altında tutulan bir yay taşıma mekanizması kullanılarak geliştirilebiliruring ulaşım. O zamandan beri 1,10, yay taşıma mekanizması uluslararası anahtar karşılaştırmalarda birçok kez kullanılmıştır. Tarihsel verilerin yeni bir çalışma, bu karşılaştırmaların% 90 stabiliteleri daha iyidir% 0.75 vardı ve% 70% 0.5 dengesini olduğunu göstermiştir. 9, bu nedenle, bir çok durumda, bir kararlılık verecek bir yay taşıma mekanizması kullanarak bir çok uygulama için yeterli olandan daha fazla.
Şimdiye kadar, bir bahar taşıma mekanizması oluşturmak için nasıl literatürde çok az rehberlik olmuştur. Bu cihazların erken sürümleri tamamen nedeniyle yetersiz dayanıklılık için tasarlanmış olan bir kombinasyonu, rotor hareketsiz başarısız bilinmektedir ve nakliye sırasında mishandled edilir. Bu ilk dersler hem sağlam bir yay taşıma mekanizması oluşturmak için, ve düzgün bir nakliye sırasında şok en aza indirecek şekilde paketlemek için önemli olduğunu göstermektedir. Bu, daha sonra nokta kritik ama genellikle ihmal olduğunu. Burada describ olacakuygun bir şekilde yapılmış taşıma paketine ek olarak güçlü bir yay nakil mekanizması inşaat e. Tasarım taşıma sırasında başarısızlık olasılığını en aza indirir dayanıklı yay taşıma paketinin inşaat sağlamak bir kaç basit test, mühendislik ilkelerine dayanmaktadır. Biz de tasarım sağlamlığı bizim testleri açıklar. Test yöntemlerinin ek detayları Fedchak ve ark bulunabilir. (2015). 11
Protocol
Representative Results
Discussion
Amaç, rotor taşıma sırasında hareketsiz kalır öyle ki yeterli bir tutma kuvvetine sahip yay taşıma mekanizması tasarlamaktı. Sağlam yay taşıma mekanizmasının tasarlanması, örneğin sert bir yüzeye uzun boylu yükseklikten mekanizması bırakarak büyük bir şok üretebilir, çünkü rotor hareketsiz kalacaktır sigortalamak için yeterli değildir. rotor üzerinde kuvvet büyük ölçüde, böylece şok azaltarak, paket içinde bir mesafe üzerinden yavaşça yavaşlamaya şekilde yay taşıma mekani…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar nötron radyografi ile bize yardımcı olmak için NIST nötron görüntüleme tesisi enstrüman bilim adamı Dr. Daniel Hussey yardım için teşekkür ederiz.
Materials
| Spring, 3 N/m | Lee Spring (www.leespring.com) | LC 042C 18 S316 | Outside diameter 0.240 in, Wire Diameter 0.042 in, Rate 17.1 lb/in, Free Length 2.25 in, Number of Coils 29.3 |
| 8-32 threaded rod, 316 stainless steel | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 90575A260 | Type 316 Stainless Steel Fully Threaded Stud 8-32 Thread, 3" Length. Cut to length specified in protocol |
| standoffs, 8-32 Screw Size | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 91125A140 | 18-8 Stainless Steel Female Threaded Round Standoff, 1/4" OD, 1/4" Length, 8-32 Screw Size |
| nuts, 8-32 | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 90205A309 | 316 SS Undersized Machine Screw Hex Nut 8-32 Thread Size, 1/4" Width, 3/32" Height |
| Split Lock-Washers, 316 Stainless Steel | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 92147A425 | Type 316 Stainless Steel Split Lock Washer NO. 8 Screw Size, .3" OD, .04" min Thick |
| Steel Rotor | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 9292K38 | Bearing-Quality E52100 Alloy Steel, Hardened Ball, 4.5 mm Diameter |
| Right-Angle Valve | VAT Valve (www.vatvalve.com) | 54132-GE02-0001 | Easy-close all-metal angle valve, DN 40 (1.5") |
| Shipping Container | Allcases, Reekstin & Associates (www.allcases.com) | REAL1616-1205 | Zinc Hardware w/Zinc Handles, Rotationally Molded, light-weight, high-impact, Polyethylene Case with protected recessed hardware. 15.75" X 15.88" X 16.45" |
| Ester Foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-PAD 3" Thick | 3" Thick, 2lb Charcoal Ester Foam Pad, 24" x 27". |
| Ester Foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-PAD 1" Thick | 1" Thick, 2lb Charcoal Ester Foam Pad, 24" x 27". |
| Egg-carton ester foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-CONV | ES-CONV, 2lb, 24" x 27" x 1 1/2". "egg-crate" ester foam. |
| Foam Cutout, PE foam | Willard Packaging Co. (www.willardpackaging.com) | Custom Foam Cutout. | |
| Spinning Rotor Gauge | MKS Instruments (www.mks.com) | SRG-3 | Controller, head, and thimble. Custom thimble must be used for the spring-transport mechanism |
| Custom thimble | MDC vacuum Inc. (www.mdcvacuum.com) | drawing must be submitted for custom part | |
| Detergent | Fisher Scientific Co (www.fischersci.com) | 04-320-4 | Sparkleen 1 Detergent |
| Acetone | Fisher Scientific Co (www.fischersci.com) | A18-S4 | Acetone (Certified ACS) |
| Ethanol | Warner-Graham Company (www.warnergraham.com) | 190 proof USP | 190 Proof USP ethyl alcohol |
| Bolt set for valve | Kurt J. Lesker (www.lesker.com) | TBS25028125P | B,N&W SET,12 POINT,(25)1/4-28X 1.25"FOR 2.75"THRU,SILVER PLAT |
| Silver-plated copper gaskets | Kurt J. Lesker (www.lesker.com) | GA-0275LBNSP | |
| Spring Assembly (welding) | Omley Industries, Inc. (www.omley.com) | N/A | The machine work and welding were done in NIST's shop. However, Omley industries was used as an alternative for welding the spring assembly. |
References
- Fremerey, J. K. The spinning rotor gauge. J. Vac. Sci. Technol. A. 3 (3), 1715-1720 (1985).
- Jousten, K., Jousten, K. Chapter 13, Total Pressure Vacuum Gauges. Handbook of Vacuum Technology. , 573-583 (2008).
- Berg, R. F., Fedchak, J. A. NIST Calibration Services for Spinning Rotor Gauge Calibrations. NIST Special Publication. , 250-293 (2015).
- Messer, G., et al. Intercomparison of Nine National High-vacuum Standards under the Auspices of the Bureau International des Poids et Mesures. Metrologia. 26, 183-195 (1989).
- Jousten, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Results+of+the+regional+key+comparison+Euromet.M.P-K1.b+in+the+pressure+range+from+3+x+10-4+Pa+to+0.9+Pa.”>Results of the regional key comparison Euromet.M.P-K1.b in the pressure range from 3 x 10-4 Pa to 0.9 Pa. Metrologia. 42 (1A), 07001 (2005).
- Jousten, K., Santander Romero, L. A., Torres Guzman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Results+of+the+key+comparison+SIM-Euromet.M.P-BK3+(bilateral+comparison)+in+the+pressure+range+from+3+x+10-4+Pa+to+0.9+Pa.”>Results of the key comparison SIM-Euromet.M.P-BK3 (bilateral comparison) in the pressure range from 3 x 10-4 Pa to 0.9 Pa. Metrologia. 42 (1A), 07002 (2005).
- Yoshida, H., Arai, K., Akimichi, H., Hong, S. S., Song, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Final+report+on+key+comparison+APMP.M.P-K3:+Absolute+pressure+measurements+in+gas+from+3+x+10-6+Pa+to+9+x+10-4+Pa.”>Final report on key comparison APMP.M.P-K3: Absolute pressure measurements in gas from 3 x 10-6 Pa to 9 x 10-4 Pa. Metrologia. 48 (1A), 07013 (2011).
- Fedchak, J. A., Bock, T. h., Jousten, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilateral+key+comparison+CCM.P-K3.1+for+absolute+pressure+measurements+from+3+x+10-6+Pa+to+9+x+10-4+Pa.”>Bilateral key comparison CCM.P-K3.1 for absolute pressure measurements from 3 x 10-6 Pa to 9 x 10-4 Pa. Metrologia. 51 (1A), 07005 (2014).
- Fedchak, J. A., Arai, K., Jousten, K., Setina, J., Yoshida, H. Recommended practices for the use of spinning rotor gauges in inter-laboratory comparisons. Measurement. 66, 176-183 (2015).
- Rohl, P., Jitschin, W. Performance of the spinning rotor gauge with a novel transport device as a transfer standard for high vacuum. Vacuum. 38 (7), 507-509 (1988).
- Fedchak, J. A., Scherschligt, J., Sefa, M., Phandinh, N. Building a spring-transport package for spinning rotor gauges. J. Vac. Sci. Technol. A. 33 (3), (2015).
- Hussey, D. S., Jacobson, D. L., Arif, M., Coakley, K. J., Vecchia, D. F. In Situ Fuel Cell Water Metrology at the NIST Neutron Imaging Facility. J. Fuel Cell Sci. Technol. 7 (2), 021024 (2010).
- Chang, R. F., Abbott, P. J. Factors affecting the reproducibility of the accommodation coefficient of the spinning rotor gauge. J. Vac. Sci. Technol. A. 25 (6), 1567-1576 (2007).
