레일리-브릴루인 산란 분광법에서 온도와 압력의 정밀 제어 방법

레일리-브릴루인 산란 분광법에서 온도와 압력의 정밀 제어 방법

요약: 레일리-브릴루인 산란(RBS) 분광 실험 장치에서 측정 가스 챔버의 온도와 압력을 고정밀로 제어하는 것이 요구됩니다. 본 논문에서는 반도체 열전 소자(TEC) 모듈과 비례 제어 유량 밸브를 이용하여 고정밀 온도 제어를 구현한 구체적인 방법을 소개합니다. 압력 제어는 고정밀 압력 센서, 정밀 비례 제어 유량 밸브, 24비트 정밀 PID 컨트롤러를 포함하는 고정밀 진공 압력 제어 시스템을 채택했습니다. 이러한 온도 및 압력 제어 방식은 이미 널리 사용되고 검증되었습니다.

본 논문에서 소개하는 비례 유량 제어 밸브에 대한 자세한 정보는 https://ko.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm 에서 확인할 수 있습니다.

1. 기술적 요구사항

고객 요구사항에 따라, 그림 1(빨간색 상자 영역 내용)에 나타낸 바와 같이 레일리-브릴루인 산란(RBS) 분광법에서 온도와 압력을 정밀하게 제어해야 하며, 구체적인 요구사항은 다음과 같습니다.

(1) 온도 범위는 300K~318K이고 온도 제어 정확도는 ±0.02K입니다.
(2) 압력 범위는 30kPa~90kPa(절대 압력)이고 압력 제어 정확도는 ±0.1kPa이며 대기는 99.9% 질소입니다.

2. 온도 제어 방식

상온에 가까운 고정밀 온도 제어를 위해 그림 2에 나타낸 반도체 가열 및 냉각 기술을 사용하는 것이 제안되었으며, 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

(1) 가열식 냉장고: TEC 모듈.
(2) 센서: 백금 저항 또는 서미스터 온도.
(3) PID 컨트롤러: 고정밀 24비트 온도 및 압력 컨트롤러.

3. 압력 제어 방식

실험 장치 작동에 필요한 절대 압력 범위는 30kPa~90kPa이며, 이 범위 내의 압력은 모든 설정 지점에서 정확하고 일정해야 합니다. 이를 위해서는 카오루(KaoLu)의 비례 제어 유량 밸브를 사용하는 것이 최적의 선택입니다. 따라서 그림 2와 같은 진공 압력 제어 시스템을 구현하고자 하며, 자세한 내용은 다음과 같습니다.

(1) 1000torr 범위의 정전 용량 압력계를 사용하여 압력을 측정하면 정확도가 ±0.2%에 도달할 수 있습니다. 정확도가 ±0.05%로 더 높은 진공 압력 센서도 측정에 사용할 수 있습니다.
(2) 24비트 A/D 획득 기능을 갖춘 고정밀 PID 진공 압력 컨트롤러는 고정밀 진공 압력 센서의 측정 정확도와 일치하도록 사용되며 제어 정확도를 보장합니다.
(3) 공기실의 공기입구와 배출구에 각각 비례유량조절밸브를 설치한다. 비례유량조절밸브는 공기입구에 직접 설치한다.

자세한 내용은 https://ko.genndih.com/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html 을 방문하십시오.

(4) 제어 과정에서 진공 펌프가 켜진 후 펌핑 속도가 일정하게 유지됩니다. 먼저 흡입구의 압력과 유량이 일정하도록 공기 흡입 전자 니들 밸브를 설정한 다음 PID 매개변수의 자체 조정을 수행합니다. 마지막으로 배기구의 유량을 자동으로 조절하여 공기실 압력의 정밀 제어를 실현합니다.