Máy truyền áp suất silicon trên sapphire cho điều kiện cực đoan

1Tại sao bạn cần một máy truyền áp Sapphire

Các cảm biến áp suất tiêu chuẩn bị hỏng khi quá trình thực sự thù địch: nhiệt độ cao, axit và kiềm mạnh, hoặc bức xạ ion hóa.Sử dụng công nghệ silicon trên sapphire (SOS), nó liên kết một phần tử cảm biến silic đơn tinh thể với một nền sapphire - một trong những vật liệu cứng nhất, trơ hóa học và chịu bức xạ nhất hiện có.Kết quả là một bộ truyền áp suất mà giữ đo chính xác nơi các dụng cụ thông thường ăn mòn, xuống cấp hoặc thất bại hoàn toàn, làm cho nó rất cần thiết cho các ứng dụng hạt nhân, hàng không vũ trụ và hóa chất khắc nghiệt.

2Nguyên tắc hoạt động của máy truyền áp Sapphire

Máy phát sapphire đo áp suất bằng cách sử dụng một phần tử nhạy cảm bán dẫn silicon trên sapphire (SOS) dựa trên nguyên tắc kháng căng.Một lớp silicon mỏng được phát triển epitaxially trên một nền sapphireKhi áp suất biến dạng cấu trúc sapphire-silicon, sức đề kháng của các piezoresistors thay đổi, tạo ra một tín hiệu tỷ lệ với áp suất.Bởi vì sapphire là một chất cách điện tuyệt vời và ổn định về mặt hóa học và nhiệt, phần tử cảm biến hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện sẽ phá hủy các cảm biến silic thông thường.

3Ưu điểm thiết kế sapphire

• Chống nhiệt độ cực cao:hoạt động liên tục từ -40 đến +200 °C, cao hơn trong thời gian ngắn.
• Chống ăn mòn và mòn:sapphire là hóa học ổn định, chống lại axit và kiềm.
• Chống bức xạ:phù hợp với môi trường hạt nhân và bức xạ mạnh.
• Độ cách nhiệt cao:Khép kín điện của sapphire cho phép cảm biến trực tiếp, ổn định.
• Sự ổn định lâu dài:trôi dạt tối thiểu ngay cả trong điều kiện hoạt động cực đoan.

Thách thức và giải pháp đo lường phổ biến

Tại sao chọn máy truyền áp Sapphire của chúng tôi?

• Công nghệ cảm biến bán dẫn silicon trên sapphire (SOS)
• Hoạt động liên tục từ -40 đến +200 °C
• Chống bức xạ cho môi trường hạt nhân
• Chống ăn mòn axit và kiềm tuyệt vời
• Chống mòn vượt trội từ độ cứng của sapphire
• Độ cách điện cao cho cảm biến ổn định
• Sự ổn định lâu dài trong điều kiện cực đoan
• Nguyên tắc đo kháng căng
• Thích hợp cho dịch vụ bức xạ mạnh và ăn mòn mạnh
• Được chứng minh trong các ứng dụng hạt nhân, hàng không và vũ trụ

Hỏi: Máy truyền áp suất bằng sapphire là gì?

Máy truyền áp suất sapphire sử dụng công nghệ silicon trên sapphire (SOS), trong đó một lớp silicon tinh thể đơn mỏng được trồng trên nền sapphire và các piezoresistors được hình thành trong silicon.Khi áp lực biến dạng cấu trúc, sự thay đổi sức đề kháng của piezoresistor, tạo ra một tín hiệu theo tỷ lệ áp suất.Chế độ trơ hóa học và dung nạp bức xạ làm cho máy phát này phù hợp với môi trường khắc nghiệt nơi mà các cảm biến silic hoặc kim loại thông thường sẽ thất bại.

Q: Công nghệ silicon trên sapphire (SOS) là gì?

Silicon-on-sapphire là một công nghệ chế tạo bán dẫn trong đó một bộ phim silic đơn tinh thể được phát triển trực tiếp trên nền sapphire tổng hợp (alumina).Sapphire cung cấp một cách cách ly điện tuyệt vời và một cơ khí ổn định, cơ sở vô hiệu hóa học, trong khi lớp silic chứa các yếu tố cảm biến piezoresistive.Kháng ăn mòn và dung nạp bức xạ so với các cảm biến silicon trên cách điện thông thường hoặc cảm biến căng kim loại.

Hỏi: Tại sao sapphire chống bức xạ?

Sapphire (single-crystal alumina) is highly resistant to ionizing radiation because its crystalline structure and chemical bonds are extremely stable and do not degrade significantly under radiation exposureKhông giống như silicon, có thể phát triển các khiếm khuyết lưới làm suy giảm hiệu suất dưới bức xạ, sapphire duy trì tính chất cơ học và điện của nó.Điều này làm cho các bộ truyền phát dựa trên sapphire phù hợp cho các lò phản ứng hạt nhân, các cơ sở bức xạ y tế và các môi trường bức xạ cao khác.

Hỏi: Nó chịu được bao nhiêu nhiệt độ?

Máy truyền áp sapphire có thể hoạt động liên tục từ -40 đến +200 °C và có thể chịu được nhiệt độ cao hơn trong thời gian ngắn.Phạm vi nhiệt độ rộng này bao gồm các quá trình hóa học nhiệt độ caoSự ổn định nhiệt của nền sapphire là yếu tố quan trọng.vì nó không mất sức mạnh hoặc sự ổn định ở nhiệt độ làm mềm hoặc làm suy giảm các vật liệu cảm biến thông thường.

Hỏi: Nó có chống lại axit và kiềm không?

Vâng, sapphire có sự ổn định hóa học tuyệt vời và chống lại sự ăn mòn axit và kiềm, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong môi trường hóa học hung hăng.bề mặt sapphire trơ không phản ứng với hầu hết các môi trường ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của cảm biến trong axit tập trung, kiềm mạnh và các hóa chất khắc nghiệt khác có thể ăn mòn thanh thắt kim loại.Kháng hóa chất này là một lý do chính để chọn một máy phát sapphire cho các ứng dụng ăn mòn.

Hỏi: Nó so sánh như thế nào với các cảm biến đệm kim loại?

Các cảm biến thép-màn kính cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt với sự lựa chọn hợp kim thích hợp nhưng bị hạn chế bởi nhiệt độ, bức xạ và tấn công hóa học.Một máy phát sóng sapphire cung cấp một cách tiếp cận hoàn toàn khác: một chất nền cứng, trơ, chịu bức xạ có thể chịu được nhiệt độ cao hơn và môi trường hung hăng hơn.sapphire là sự lựa chọn khi nhiệt độ, nhu cầu ăn mòn và bức xạ vượt quá những gì kim loại có thể xử lý.

Hỏi: Máy truyền áp suất sapphire được sử dụng ở đâu?

Máy truyền áp Sapphire được sử dụng trong các ứng dụng trong điều kiện khắc nghiệt: lò phản ứng hạt nhân và hệ thống ngăn chặn, các quy trình hóa học axit và kiềm mạnh, hệ thống hàng không vũ trụ và quốc phòng,và các công cụ dầu khí và khí dưới lỗ nhiệt độ caoChúng được chỉ định khi sự kết hợp của nhiệt độ cao, môi trường ăn mòn và phơi nhiễm bức xạ sẽ đánh bại các cảm biến thông thường,và khi độ tin cậy đo lường trong các điều kiện này là rất quan trọng đối với an toàn và hiệu suất.

Q: Sự ổn định lâu dài là gì?

Máy phát sapphire mang lại sự ổn định lâu dài tuyệt vời, với sự trôi dạt tối thiểu ngay cả trong điều kiện hoạt động cực đoan.và liên kết silicon-saphir phát triển epitaxially là rất bềnSự ổn định này có nghĩa là thiết bị duy trì hiệu chuẩn của nó trong khoảng thời gian dịch vụ dài,Giảm nhu cầu hiệu chuẩn lại trong các thiết bị khó truy cập như môi trường hầm hoặc hạt nhân.

Hỏi: Kháng mòn là gì?

Sapphire là một trong những vật liệu cứng nhất được biết đến, chỉ đứng sau kim cương, cho nó khả năng chống mòn và trầy mòn xuất sắc.Điều này có nghĩa là bề mặt cảm biến chống xói mòn từ các hạt mài mòn trong chất lỏng quy trình và duy trì tính toàn vẹn của nó trong điều kiện dòng chảy khắc nghiệtKháng mòn này, kết hợp với khả năng chịu ăn mòn và bức xạ, góp phần vào tuổi thọ dài của máy phát trong các ứng dụng đòi hỏi.

Q: Làm thế nào để đo độ kháng căng hoạt động?

Đo kháng căng (piezoresistive) hoạt động bằng cách phát hiện sự thay đổi trong kháng điện do căng cơ học.Các piezoresistor được hình thành trong lớp silic gắn với chất nền sapphireKhi áp suất biến dạng cấu trúc, căng thay đổi sức đề kháng piezoresistor, được đo và chuyển đổi thành tín hiệu áp suất.đo áp suất nhạy cảm và ổn định.