Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Betrieb einer Gruppe von Drucksensoren . Weiter betri f ft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumprozessanlage , eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Computer-Programm-Produkt .

Im Stand der Technik sind verschiedene Typen von Drucksensoren bekannt . Dazu gehören Drucksensoren, deren Messprinzip auf der Deformation einer Membran durch eine Druckdi f ferenz zwischen den beiden Seiten der Membran beruht , wie z . B . sogenannte Kapazitätsmembran-Manometer ( englisch : capacitance diaphragm gauge , abgekürzt : CDG) . Sogenannte Wärmeleitungsvakuummeter bestimmen den Druck über die vom Druck abhängige Wärmeleitung eines Gases , beispielsweise im Fall eines Pirani-Vakuummeters resp . eines Pirani-Sensors über die Bestimmung der Wärmeleistung welche von einem stromdurchflossenen Draht an das umgebende Gas abgegeben wird . lonisationsmanometer , ein anderer Typ von Drucksensoren, messen indirekt den Druck mittels der gasartabhängigen Bestimmung der Gasdichte . Durch Ionisation der Gasmoleküle mittels Elektronen wird die Gasdichte anhand der Neutralisierungsrate der Ionen auf einer Kollektorelektrode , wobei die Neutralisierungsrate mittels einer Strommessung ermittelt wird, bestimmt . Unterschiedliche Typen von Drucksensoren haben unterschiedliche Messbereiche . So gibt es beispielsweise Drucksensoren, welche bei Atmosphärendruck sinnvolle Messwerte liefern, die aber bei sehr kleinen Drücken, beispielsweise im Feinvakuum oder Hochvakuum, keine Unterschiede mehr feststellen können . Andere Vakuumdrucksensoren setzen einen Druck im Millibar (mbar ) Bereich voraus , um überhaupt betrieben werden zu können, und können sehr niedrige Drücke auflösen . Im Stand der Technik ist es bekannt , eine Gruppe von Drucksensoren, beispielsweise bestehend aus zwei Drucksensoren mit überlappendem Messbereich, dazu einzusetzen, um einen grösseren Druck-Messbereich abzudecken, als dies ein einzelner Drucksensor-Typ kann . Beispielsweise kombiniert die PCG550 Produkt familie der INFICON AG einen Pirani- Sensor und ein keramisches Kapazitätsmembran-Manometer in einer Messvorrichtung, wobei die Messbereiche des Pirani- Sensors und des keramischen Kapazitätsmembran-Manometers überlappen .

Aus der Veröf fentlichungsschri ft EP 0 658 755 Al ist ein Verfahren zum Auswerten der Ausgangssignal zweier Drucksensoren bekannt . Es wird in dieser Veröf fentlichungsschri ft , insbesondere für die Kombination von Kaltkathoden- Ionisationssensoren und Pirani-Sensoren, zum Erhalt eines verglichen mit den Messbereichen der j eweiligen Sensortypen wesentlich erweiterten, eindeutigen Messbereiches , eine Gewichtungstechnik im Ubergangsbereich der j eweiligen Sensormessbereiche vorgeschlagen, mittels welcher die Sensorkennlinien in ein-eindeutiger Weise stetig ineinander übergeführt werden . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein alternatives Betriebsverf ahren zur Verfügung zu stellen . Insbesondere bestand die Aufgabe darin, ein Betriebsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Genauigkeit der Druckmessung über den gesamten Druckmessbereich erhöht .

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst . Es handelt sich beim erfindungsgemässen Verfahren um ein Verfahren zum Betrieb einer Gruppe von Drucksensoren . Die Gruppe von Drucksensoren umfasst mindestens einen ersten Drucksensor mit einem ersten Druck-Messbereich und mindestens einen zweiten Drucksensor mit einem zweiten Druck-Messbereich . Der erste und der zweite Drucksensor sind so angeordnet , dass sie den Druck in einem gemeinsamen Messvolumen messen können . Der erste und der zweite Druck- Messbereich überlappen in einem Überlapp-Druck-Messbereich . Das Verfahren umfasst die Schritte : aa ) im Wesentlichen gleichzeitiges Auslesen eines ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors und eines zweiten Mess-Signals des zweiten Drucksensors während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp-Druck-Messbereich liegt ; bb ) Festlegen des ausgelesenen ersten Mess-Signals als Justierpunkt für den zweiten Drucksensor ; cc ) Bestimmen mindestens eines Kalibrierungsparameters , für den zweiten Drucksensor in Funktion des ersten Mess- Signals, in Funktion des in Schritt bb) festgelegten Justierpunkts und in Funktion des zweiten Mess-Signals.

Die Erfinder haben erkannt, dass durch dieses Verfahren eine akkurate Bestimmung des Drucks möglich ist. Insbesondere kann auf überraschend einfache Weise eine weitgehende Unabhängigkeit des abgelesenen Drucks von der Gasart resp. von der Gaszusammensetzung erreicht werden, wenn zumindest einer der Drucksensoren ein Drucksensor eines Typs ist, der ein von der Gaszusammensetzung unabhängiges Mess-Signal liefert.

Einer oder mehrere der Drucksensoren in der Gruppe von Drucksensoren kann ein Vakuumdrucksensor sein, d.h. ein Drucksensor, welcher beispielsweise zur Messung des Drucks im Grobvakuum (d.h. im Druckbereich von ca. 1 mbar bis 1013 mbar, d.h. bis Atmosphärendruck) , im Feinvakuum (d.h. im Druckbereich von 10~ ³ mbar bis 1 mbar) , im Hochvakuum (d.h. im Druckbereich von 10~ ⁸ mbar bis 10~ ³ mbar) oder einer Kombination von zwei oder drei der genannten Vakuumdruckbereiche ausgelegt ist. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung funktioniert auch für Drucksensoren zur Messung von Drücken nahe an Atmosphärendruck oder für Uberdrucksensoren .

Der mindestens eine Kalibrierungsparameter kann insbesondere ein gasartabhängiger Kalibrierungsparameter sein .

Der Schritt aa) wird mindestens einmal durchgeführt. Der Schritt aa) kann auch mehrmals durchgeführt werden, insbesondere bei verschiedenen Drücken, um Messdaten zu erheben, auf deren Basis eine Mehrzahl von Kalibrierungsparametern im Schritt cc ) angepasst werden können . Beispielsweise kann basierend auf zwei Messungen gemäss Schritt aa ) , die bei verschiedenen Drücken durchgeführt werden, ein Of fset und eine Steigung bestimmt werden . Dies ist beispielsweise für die Gasart Wasserdampf vorteilhaft , bei welcher die Steigung der die im Pirani- Bereich von der normalen Steigung abweicht , sodass die Kurve " angezeigter Druck" versus " ef fektiver Druck" allein durch einen Of fset oder einen Faktor nicht ausreichend genau beschrieben wäre .

Als konkretes Beispiel kann die Gruppe von Drucksensoren als ersten Drucksensor ein 13 mm CDG und als zweiten Drucksensor einen Pirani-Sensor umfassen . Der Justierpunkt kann in diesem Fall im 100 mTorr Druckbereich gewählt werden, d . h . ca . eine Dekade über dem unteren Rand des Messbereichs des für 10 Torr Vollausschlag ausgelegten ersten Drucksensors . Der gasartabhängige Kalibrierungsparameter des zweiten Drucksensors kann in diesem Beispiel der Faktor sein, um den das Mess-Signal des Pirani-Sensors beim zu kalibrierenden Gas und beim durch den Justierpunkt definierten Druck von dem Mess-Signal abweicht , welches mit Stickstof f beim Druck gemäss Justierpunkt erhalten wird .

Der Schritt cc ) kann insbesondere mit einer bekannten Gasart im Messvolumen durchgeführt werden oder nacheinander mit einer Mehrzahl von untereinander in Gasart (beispielsweise Luft , Stickstof f , Sauerstof f , Wasserstof f , Helium, Argon, etc . ) oder Konzentrationsverhältnissen (beispielsweise 20% Helium, 80% Stickstof f ) verschiedener Gase im Messvolumen durchgeführt werden . Kalibrierungsparameter können dann beispielweise in Tabellenform für verschiedene Gasarten abgespeichert werden . Auf diese Weise kann aus der Kombination des zweiten Mess-Signals mit einer Information über die im Messvolumen vorhandene Gasart mit erhöhter Präzision bestimmt werden . Die Information über die im Messvolumen vorhandene Gasart kann z . B . durch eine Steuereinheit zur Verfügung gestellte werden, welche einen Prozess in einer Vakuumkammer steuert . Die Information kann beispielsweise darin bestehen, dass ein Einlassventil für ein Schutzgas , beispielsweise Helium oder Argon, geöf fnet wurde .

Ein möglicher Kalibrierungsparameter, der im Schritt cc ) angepasst werden kann, ist ein Faktor, um den der Druck für die gewählte Gasart von einem Druck abweicht , welcher bei gleichem Mess-Signal dem Druck eines Referenzgases , beispielsweise Stickstof f , entsprechen würde .

Dadurch kann einerseits beispielsweise das gasartabhängige Druckmesssignal des zweiten Drucksensors durch diesen Faktor adj ustiert werden so dass die Druckmessung auch im Bereich, wo nur der zweite Drucksensor misst , die Druckmessung entsprechend korrigiert und die Gasartabhängigkeit minimiert ist . Andererseits ergeben sich durch den Faktor Hinweise auf die Gas zusammensetzung bezgl . des Referenzgases .

Kompakte Kapazitätsmembran-Manometer mit kleiner Baugrösse sind beispielsweise als Produkt von INFICON unter der Bezeichnung " Porter™ CDG020D" erhältlich, sie erreichen den Vollausschlag ihrer Druckanzeige bei ca . 10 . . . 1000 Torr und können Drücke bis hinunter zu 10 mTorr messen (bei Vollaus schlag 10 Torr ) . Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für den Betrieb einer Kombination von zwei oder mehr der genannten Drucksensoren, welche in einem gemeinsamen Messvolumen messen können .

Beispielsweise deckt das BCG450-Drei f achmessgerät Triple- Gauge™ den Bereich von Atmosphärendruck bis Ultrahochvakuum durch drei Sensoren ab . Das INFICON BCG450 Kombinationsmessgerät ( Triple-Gauge™) vereinigt die Vorteile dreier verschiedenen Technologien in einem einzigen, kompakten und wirtschaftlichen Gerät zur Messung von Prozess- und Basisdruck im Bereich von 5x l O~ ¹⁰ bis 1500 mbar ( 3 , 75x l 0~ ¹⁰ bis 1125 Torr ) . Das BCG450 wurde entwickelt um drei individuelle Sensoren ersetzen zu können (Hot Ion, Pirani und ein kleines CDG mit 11 mm Durchmesser ) . Dies reduziert die Kosten und verringert den Platzbedarf an der Anlage . Dieses Kombinationsgerät kann beispielsweise mit dem erfindungsgemässen Verfahren betrieben werden .

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich aber auch für Vorrichtungen, bei denen verschiedene Drucksensoren an derselben Vakuumkammer angebracht sind und so eine Gruppe von Drucksensoren bilden, welche ein gemeinsames Messvolumen haben .

Aus führungs formen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 16 .

In einer Variante des Verfahrens liegt der Justierpunkt für den zweiten Drucksensor Druckbereich 10~ ² mbar bis 10° mbar, insbesondere im Druckbereich 0 . 1 bis 0 . 4 mbar . Beispielsweise in einer Kombination von CDG und Pirani- Sensor kann ein Überlapp-Druckbereich der beiden Drucksensoren durch die Dimensionierung des CDG vorteilhafterweise in einen Druckbereich gelegt werden, in dem die Gasart-Abhängigkeit des Pirani-Sensors sich in einem doppelt-logarithmischen Diagramm durch lineare und im Wesentlichen parallel verschobenen Kurven für j ede Gasart charakterisiert ist , d . h . dass der Bereich höherer Drücke , in dem nicht-lineare auseinanderlaufende Gasart- Charakteristiken auftreten, vermieden wird . Dies erhöht die Genauigkeit weiter . Diese Variante des Verfahrens ist insbesondere geeignet für den Betrieb einer Gruppe von Drucksensoren, welche durch die Kombination von zwei für unterschiedliche Druckmessbereiche dimensionierten CDG ' s und einem Pirani-Sensor gebildet ist , wobei ein erstes CDG mit einem niedrigeren Druckmessbereich für den Überlappbereich mit dem linearen Bereich des Pirani-Sensors sorgt und ein zweites CDG mit einem höheren Druckmessbereich den ef fektiven Messbereich der Gruppe von Drucksensoren zu hohen Drücken hin erweitert .

Eine Variante des Verfahrens , umfasst weiter die Schritte : dd) ein weiteres Mal im Wesentlichen gleichzeitiges Auslesen eines weiteren ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors und eines weiteren zweiten Mess-Signals des zweiten Drucksensors während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp-Druck-Messbereich liegt und wobei der Druck im gemeinsamen Messvolumen verschieden ist vom Druck im Schritt aa ) , insbesondere wobei sich der Druck im gemeinsamen Messvolumen um einen Faktor zwei , um eine Dekade oder mehr vom Druck im Schritt aa ) unterscheidet ; ee ) Festlegen des weiteren ausgelesenen ersten Mess-Signals als weiteren Justierpunkt für den zweiten Drucksensor ; ff ) Bestimmen eines weiteren Kalibrierungsparameters (K2 ) , insbesondere eines weiteren gasabhängigen Kalibrierungsparameters , für den zweiten Drucksensor in Funktion des weiteren ersten Mess-Signals , in Funktion des in Schritt ee ) festgelegten weiteren Justierpunkts für den zweiten Drucksensor und in Funktion des weiteren zweiten Mess-Signals .

Diese Variante lässt sich erweitern auf das Erheben von drei oder mehr Messpunkten und Bestimmen von weiteren Kalibrierungsparametern, wobei die Anzahl Kalibrierungsparameter maximal der Anzahl von Messpunkten entspricht . Es können insbesondere auch mehr Messpunkte aufgenommen werden als Kalibrierungsparameter bestimmt werden sollen . In diesem Fall kann mit einem Ausgleichs- Algorithmus ein Satz von Kalibrierungsparametern bestimmt werden, der optimal zu den Messpunkten passt . So sind die Kalibrierungsparameter weniger von Messrauschen abhängig .

In einer Variante des Verfahrens wird ein aktueller Druck- Messwert im Messvolumen in Funktion eines aktuellen zweiten Mess-Signals und des vorher bestimmten mindestens einen Kalibrierungsparameters oder der vorher bestimmten Kalibrierungsparameter ermittelt .

Diese Variante des Verfahrens umfasst den eigentlichen Schritt des Bestimmens aktueller Druckwerte , wobei die vorgängige Kalibrierung des zweiten Drucksensors verwendet wird . Diese Kalibrierung beruht auf der im Überlapp-Druck- Messbereich gewonnenen Information und kann nun auf dem ganzen zweiten Messbereich angewendet werden .

In einer Variante umfasst das Verfahren weiter den Schritt : gg) Entscheiden, ob eine im gemeinsamen Messvolumen vorhandene Gas zusammensetzung von einer Soll-Vorgabe abweicht , wobei eine Abweichung vom aktuellen Druck- Messwert gegenüber einem aus dem ersten Mess-Signal abgeleiteten Druck-Messwert berücksichtigt wird, wobei das Auslesen des ersten Mess-Signal s im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Auslesen des aktuellen zweiten Mess- Signals und während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp-Druck-Messbereich liegt , erfolgt .

Der Schritt gg) entspricht einem Überprüfungsschritt für die Gas zusammensetzung . Durch Vorgabe eines Toleranzbereichs für akzeptable Abweichungen von der Soll- Vorgabe kann eine j a/nein Entscheidung gefällt werden, z . B . darüber, ob ein nächster Prozess-Schritt ausgeführt werden soll . Die Erfinder haben erkannt , dass sich hier auf eine sehr einfache Weise eine Funktionalität erhalten werden kann, für die üblicherweise ein Restgas-Analysegerät benötigt würde .

Diese Variante kann z . B . verwendet werden, um Gaskompositionsschwankungen bei PVD Prozessen zu detektieren . In einer Variante des Verfahrens ist der in Schritt f f ) bestimmte weitere Kalibrierungsparameter eine Steigung in einem doppelt-logarithmischen Funktionsdiagramm des zweiten Mess-Signals in Abhängigkeit des ersten Mess-Signals oder wird aus dem im Schritten cc ) bestimmten Kalibrierungsparameter und dem im Schritt f f ) bestimmten Kalibrierungsparameter eine Steigung in einem doppeltlogarithmischen Funktionsdiagramm des zweiten Mess-Signals in Abhängigkeit des ersten Mess-Signals berechnet . Das Verfahren umfasst weiter die Schritte : hh) Bestimmen einer Abweichung dieser Steigung von einer für ein Referenzgas , beispielsweise das Gas Stickstof f , erwarteten Steigung; ii ) Vergleichen der in Schritt hh) bestimmten Abweichung mit einer vorgegebenen Toleranzschwelle für die Abweichung; j j ) bei Überschreiten der Toleranzschwelle , Auslösen eines Alarms für das Vorhandensein von Wasserdampf im gemeinsamen Messvolumen .

Die Erfinder haben erkannt , dass die Tatsache , dass bei Wasserdampf die genannte Steigung von der Steigung abweicht , welche bei praktisch allen relevanten Restgasen beobachtet wird, sodass aufgrund dieser Eigenschaft die Anwesenheit von Wasserdampf detektiert werden kann . Diese Eigenschaft ist für Pirani-Sensoren deutlich ausgeprägt .

In einer Variante des Verfahrens ist der erste Drucksensor ein Drucksensor eines von einer Gas zusammensetzung im Messvolumen unabhängigen Drucksensor-Typs . Weiter ist der zweite Drucksensor ein Drucksensors eines von der Gas zusammensetzung im Messvolumen abhängigen Drucksensor- Typs , insbesondere kann der zweite Drucksensor

- ein Wärmeleitungs-Vakuummeter, insbesondere nach Pirani oder mit Thermocouple Sensor, oder

- ein lonisations-Vakuummeter mit Kaltkathode , insbesondere ein lonisations-Vakuummeter nach Penning, oder ein nichtinvertiertes Magnetron oder ein invertiertes Magnetron, oder

- ein lonisations-Vakuummeter mit Glühkathode , insbesondere ein lonisations-Vakuummeter nach Bayard-Alpert , ein lonisations-Vakuummeter mit Extractor oder mit Triode , oder

- ein Spinning-Rotor-Gauge-Sensor sein .

Drucksensoren können zwei Klassen von Drucksensor-Typen eingeteilt werden, nämlich in Drucksensoren, welche direkt empfindlich sind auf eine Kraft pro Fläche , und Drucksensoren, welche eine indirekte Auswirkung des Drucks auf eine andere physikalische Grösse , wie z . B . die Wärmeleitfähigkeit des unter dem zu messenden Druck stehenden Gases , zur Bestimmung des Drucks verwenden . Letzterer Typ von Drucksensoren ist in der Regel abhängig von der Gasart . Die Erfinder haben erkannt , dass eine Gruppe von Drucksensoren umfassend einen ersten Drucksensor des ersten Typs und einen zweiten Drucksensor des zweiten Typs besonders vom erfindungsgemässen Betriebsverfahren profitiert . Dabei kann j e nach gewünschtem Messbereich, d . h . j e nach Druckbereich, in welchem eine hohe Messgenauigkeit erreicht wird, eine Kombination von Drucksensoren gewählt werden . Wärmeleitungsvakuummeter nach Pirani haben einen Messbereich von ca . 100 ... 0 , 1 Pa, lonisations-Vakuummeter mit Kaltkathode nach Penning haben einen Messbereich von ca . 10° ... 10~ ⁹ Pa und lonisations-Vakuummeter mit Glühkathode nach Bayard-Alpert haben einen Messbereich ca .

1 . . . 10~ ⁸ Pa, respektive 10 ^-1 ... 10~ ¹⁰ Pa bei Extraktor Messsystemen, respektive 10 ³ ... 10~ ¹⁰ Pa bei Trioden . Wärmeleitungsvakuummeter nach Pirani können bis zu Atmosphärendruck 10 ⁵ Pa verwendet werden, allerdings unter stark reduzierter Genauigkeit .

In einer Variante des Verfahrens ist der erste Drucksensor ein Membran-Manometer, insbesondere ein Kapazitätsmembran- Manometer, insbesondere ein keramisches Kapazitätsmembran- Manometer, oder ein optisches Membran-Manometer .

Membran-Manometer reagieren direkt auf die Kraft pro Fläche und sind daher gasartunabhängig .

In einer Variante des Verfahrens ist der zweite Drucksensor ein Wärmeleitungs-Vakuummeter, insbesondere nach Pirani oder ein Thermocouple .

Wärmeleitungs-Vakuummeter haben eine deutliche Gasartabhängigkeit und profitieren daher von einer Kalibrierung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren . In einer Variante des Verfahrens werden die Schritte aa ) , bb ) und cc ) in regelmässigen Zeitabständen, insbesondere einmal täglich oder einmal wöchentlich, wiederholt .

Die Zeitabstände können insbesondere an den zeitlichen Ablauf weiterer Prozessschritte angepasst sein . Je nach Kontext ist vorgängig auch die Aus führung des Schrittes a ) , nämlich ein Absenken des Drucks im gemeinsamen Messvolumen in den Niedrigdruckbereich sinnvoll , sodass j eweils die ganze Sequenz der Schritte aa ) , bb ) und cc ) in regelmässigen Zeitabständen wiederholt wird . Die Sequenz der Schritte aa ) , bb ) und cc ) kann auch prozessabhängig wiederholt werden, beispielsweise wenn in einer Vakuumprozessanlage starke Temperaturzyklen gefahren werden .

In einer Variante des Verfahrens ist das Verfahren ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumprozessanlage , welche die Gruppe von Drucksensoren umfasst . Die Schritte aa ) , bb ) und cc ) werden einmal pro Prozess zyklus der Vakuumprozessanlage wiederholt .

Ein solcher Prozess zyklus kann beispielsweise Belüften, Einführen von Substraten, Absenken des Drucks in den Hochvakuumbereich, Einströmen lassen eines Prozessgases , Absaugen des Prozessgases , Belüften und Entnahme von Substraten umfassen . Die Schritte aa ) bis cc ) des Verfahrens können j eweils im Zusammenhang mit dem Absenken des Drucks in den Hochvakuumbereich durchgeführt werden . Diese Variante kann beispielsweise mit einer automatischen Druckmessungs-Qualitätsüberprüfung verbunden werden, wobei mehrere Druckwerte in einem in Bezug auf die zeitliche Dauer eines Prozess-Schrittes kurzen zeitlichen Abstand bestimmt werden und wobei überprüft wird, ob diese Druckwerte in einem definierten Wertebereich liegen . Damit kann ausgeschlossen werden, dass eine Druckänderung zu schnell verläuft , um Daten guter Qualität zu erfassen .

Beispielsweise kann das Verfahren automatisch immer dann ausgelöst werden, wenn ein Aktivierungs-Druckbereich erreicht oder durchschritten wird . Beispielsweise kann Überlapp-Druck-Messbereich, wie oben erwähnt , der Aktivierungs-Druckbereich für die Bestimmung eines Kalibrierungsparameters eines Pirani-Sensors sein .

In einer Variante des Verfahrens umfasst der zweite Druck- Messbereich einen Niedrigdruckbereich, in welchem der Druck niedriger ist als eine untere Grenze des ersten Druck- Messbereichs . Das Verfahren umfasst die zusätzlichen Schritte : kk) Überprüfen, ob der Niedrigdruckbereich erreicht ist anhand eines zweiten Mess-Signals des zweiten Drucksensors ;

11 ) Auslesen eines ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors , während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Niedrigdruckbereich liegt ; und mm) Festlegen des ausgelesenen ersten Mess-Signals als Nullpunkt-Signal für den ersten Drucksensor .

So kann beispielsweise bei Kapazitätsmembran-Manometern bestimmt werden, welcher Wert eines Ausgangs signal einem Druck von Null ( resp . einem Druck am unteren Ende des Messbereichs ) entspricht . Dieser Wert dri ftet langsam und kann die Interpretation des Mess-Signals erschweren . Mit dieser Variante des Verfahrens kann dieser Nullpunkt bei Bedarf immer wieder neu bestimmt und aktualisiert werden, wobei sichergestellt ist , dass ein genügend niedriger Druck im gemeinsamen Messvolumen der beiden Drucksensoren herrscht , um den Nullpunkt festlegen zu können . Beispielsweise für die oben erwähnte PCG550 Produktf ami lie kann der Pirani-Sensor als zweiter Drucksensor herangezogen werden, um den Nullpunkt des CDG, der in diesem Fall die Rolle des ersten Drucksensors hat , im erfindungsgemässen Verfahren festzulegen . Eine Kombination von Bestimmung eines Kalibrationsparameters und vorgängigem Nullen gemäss dieser Variante des Verfahrens erhöht die Genauigkeit der Druckmessung über den gesamten Druckmessbereich wesentlich .

Eine Variante des Verfahrens umfasst weiter die Schritte : nn) Erhöhen des Drucks im gemeinsamen Messvolumen in den ersten Druck-Messbereich; oo ) Auslesen eines aktuellen ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors ; pp ) Bestimmen eines aktuellen Druck-Messwertes als Funktion des aktuellen ersten Mess-Signals und des in Schritt mm) bestimmten Nullpunkt-Signals , insbesondere als Funktion einer Di f ferenz des aktuellen ersten Mess-Signals und des Nullpunkt-Signals .

Der aktuelle Druck-Messwert ist auf diese Weise ein aktueller Druck-Messwert mit korrektem Nullpunkt . In einer Variante des Verfahrens umfasst der Niedrigdruckbereich nur Drücke , welche um mindestens einen Faktor zehn, insbesondere mindestens um einen Faktor hundert , kleiner sind, als die untere Grenze des ersten Druck-Messbereichs .

Die Erfinder haben erkannt , dass mit dieser Variante der Nullpunkt für den ersten Sensor besonders genau bestimmt werden kann .

In einer Variante des Verfahrens umfasst der Niedrigdruckbereich den Bereich 10~ ³ mbar bis 10~ ⁴ mbar .

Diese Variante kann beispielsweise in Kombination mit der oben genannten Variante realisiert sein, bei welcher der zweite Drucksensor ein Wärmeleitungs-Vakuummeter nach Pirani ist . Keramische Kapazitäts-Manometer in der Rolle des ersten Drucksensors profitieren besonders von einer regelmässigen Bestimmung des Nullpunkts nach dieser Variante des Verfahrens .

In einer Variante des Verfahrens umfasst die Gruppe von Drucksensoren mindestens drei Drucksensoren . Die Schritte gemäss erfindungsgemässem Verfahren werden auf ein erstes Paar von Drucksensoren aus der Gruppe von Drucksensoren angewendet und die Schritte gemäss erfindungsgemässem Verfahren werden auch auf ein zweites Paar von Drucksensoren aus der Gruppe von Drucksensoren angewendet . Dabei ist einer der Drucksensoren des ersten Paars auch ein Drucksensor des zweiten Paars . Das erfindungsgemässe Verfahren kann gemäss dieser Variante kaskadenartig auf eine Gruppe von Drucksensoren mit mehr als zwei Drucksensoren erweitert werden, wobei in einem ersten Paar von Drucksensoren einer die Rolle des ersten der andere die Rolle des zweiten Drucksensors hat . Der zweite Drucksensor kann in einem weiteren Paar von Drucksensoren die Rolle des ersten Drucksensors gemäss Verfahren haben, und so weiter . Voraussetzung für eine solche kaskadenartige Erweiterung des gesamten Druckmessmessbereichs der Gruppe ist , dass es j eweils überlappende Messbereiche zweier bezüglich ihres Messbereiches benachbarter Drucksensoren gibt .

Beispielsweise ist ein solches kaskadenartiges Verketten von Messbereichen verschiedener Drucksensoren in einer Gruppe von Drucksensoren möglich, welche ein Kapazitäts- Membran-Manometer, einen Pirani-Sensor und ein Ionisations- Manometer umfasst . Beispielsweise kann ein Justierpunkt für das Kapazitäts-Membran-Manometer als erster Drucksensor des ersten Paars und des Pirani-Sensors als zweitem Drucksensor des ersten Paars bei ca . 1 mbar festgelegt werden . Weiter kann ein Justierpunkt für den Pirani-Sensor als erster Drucksensor des zweiten Paars und für das Ionisations- Manometer als zweiter Drucksensor des zweiten Paars bei ca . 10 ³ mbar festgelegt werden . Die Kalibrationen werden gemäss dieser Variante kaskadenartig verkettet . Beispielsweise kann es sich bei dem Ionisations-Manometer um ein Manometer des Bayard-Alpert-Typs oder eines anderen der oben erwähnten Ionisations-Manometer handeln .

Beispielsweise kann die Gruppe von Drucksensoren einen vierten Drucksensor in Form eines Kapazitäts-Membran- Manometers mit Vollausschlag bei Atmosphärendruck handeln . In Kombination kann so ein "Quadrupel " -Drucksensor mit einem totalen Messbereich von Atmosphärendruck bis hinunter zu einem Druck von 10~ ¹⁰ mbar erhalten werden, welcher über den gesamten Messbereich durch den Betrieb gemäss der vorliegenden Erfindung eine hohe Genauigkeit , respektive eine weitgehende Unabhängigkeit von der Gasart , erreicht .

Weiter betri f ft die Erfindung auch eine Vorrichtung nach Anspruch 17 . Es handelt sich um eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens .

Die Vorrichtung umfasst :

- eine Gruppe von Drucksensoren, wobei die Gruppe mindestens einen ersten Drucksensor mit einem ersten Druck-Messbereich und einen zweiten Drucksensor mit einem zweiten Druck-Messbereich umfasst , wobei der erste und der zweite Drucksensor so angeordnet sind, dass sie den Druck in einem gemeinsamen Messvolumen messen können und wobei der erste und der zweite Druck- Messbereich in einem Überlapp-Druck-Messbereich überlappen; und

- eine Steuereinheit , die mit einem ersten Signalausgang des ersten Vakuumdrucksensor und mit einem zweiten Signalausgang des zweiten Vakuumdrucksensors wirkverbunden ist zur Verarbeitung von Mess-Signalen der Vakuumdrucksensoren .

Diese Vorrichtung kann insbesondere als Einheit (Drucksensor-Einheit , "pressure gauge" ) realisiert sein, welche alle genannten Elemente in einem gemeinsamen Gehäuse umfasst . Beispielsweise kann dieses Gehäuse einen Standard- Vakuumflansch zum Anschliessen an eine Vakuum-Anlage aufweisen . Beispielsweise kann diese Vorrichtung eine Datenschnittstelle aufweisen, welche ein einziges aufbereitetes Drucksignal nach aussen zur Verfügung stellt , wobei dieses aufbereitete Drucksignal unter Berücksichtigung aller Kalibrationen und aller verfügbaren Drucksensoren der Gruppe entsteht . Diese Einheit kann insbesondere ein noch zu besprechendes Computer-Programm- Produkt , beispielsweise in Form einer Firmware , beinhalten .

In einer Aus führungs form der Vorrichtung ist der erste Drucksensor ein Membran-Manometer . Der Überlapp- Druckmessbereich, in dem der erste und der zweite Druckmessbereich überlappen, umfasst den Druck 0 . 1 mbar . Die Gruppe von Drucksensoren umfasst einen dritten Drucksensor mit einem dritten Druck-Messbereich, wobei der dritte Druck-Messbereich den ersten Druckmessbereich zu grösseren Drücken hin erweitert .

Diese Aus führungs form der Vorrichtung kann beispielsweise durch folgende Kombination von Drucksensoren realisiert sein : Als ersten Druck-Sensor ein Kapazitäts-Membran- Manometer , als zweiter Druck-Sensor ein Pirani-Sensor und als dritter Sensor wiederum ein Kapazitäts-Membran- Manometer . Der erste Drucksensor kann beispielsweise einen Messbereich haben, der den Druck 0 . 1 mbar beinhaltet und drei Dekaden umfasst . Der Pirani-Sensor hat in diesem Beispiel einen Messbereich, der ebenfalls den Druck 0 . 1 mbar umfasst . Der dritte Drucksensor kann einen dritten Druck-Messbereich haben, welcher einen Vollausschlag bei Atmosphärendruck hat und so den Druckbereich der gesamten Gruppe von Drucksensoren zu hohen Drücken hin erweitert . Der dritte Druck-Messbereich kann mit dem ersten und/oder dem zweiten Druck-Messbereich überlappen . Alle drei Drucksensoren der Gruppe können in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sein .

In einer Aus führungs form umfasst die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur Änderung des Drucks im gemeinsamen Messvolumen, wobei das mindestens eine Mittel zur Änderung des Drucks mit einer Drucksteuereinheit wirkverbunden ist zur Auslösung eines Senkens oder eines Erhöhens des Drucks im gemeinsamen Messvolumen .

Die Drucksteuereinheit kann die Steuereinheit zur Verarbeitung von Mess-Signalen der Vakuumdrucksensoren sein oder sie kann mit dieser wirkverbunden sein, beispielsweise zur Übermittlung des Zustandes von Ventilen oder Pumpen oder zum Empfang von Steuerbefehlen, wie z . B . Ändern des Drucks als Vorbereitung für eine Justierung .

Das Mittel zur Änderung des Drucks kann beispielsweise eine Pumpe oder Ventile umfassen .

Noch weiter betri f ft die Erfindung ein Computer-Programm- Produkt nach Anspruch 20 .

Das erfindungsgemässe Computer-Programm-Produkt umfasst Befehle , die bei der Aus führung der Befehle durch eine Steuereinheit einer erfindungsgemässen Vorrichtung die Steuereinheit dazu veranlassen, die Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens durchzuführen .

Das Computer-Programm-Produkt kann beispielsweise Firmware in einer Drucksensor-Anordnung umfassen oder es kann in Firmware in einer Drucksensor-Anordnung bestehen .

Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert . Es zeigen

Fig . 1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemässen Verfahrens ;

Fig . 2 ein Flussdiagramm einer Aus führungs form des Verfahrens ;

Fig . 3 ein Flussdiagramm einer Aus führungs form des Verfahrens ;

Fig . 4 ein Flussdiagramm einer weiteren

Aus führungs form des Verfahrens ;

Fig . 5 ein Flussdiagramm einer Aus führungs form des Verfahrens , welche ein Nullen des ersten Drucksensors umfasst ;

Fig . 6 schematisch mögliche relative Lagen von erstem und zweitem Druckmessbereich;

Fig . 7 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ;

Fig . 8 schematisch einen zeitlichen Ablauf des Drucks in einer Variante des Verfahrens ; Fig . 9 zeigt in einer doppelt-logarithmischen Darstellung die Abhängigkeit eines mittels Pirani- Sensors bestimmten Drucks von der Gasart ;

Fig . 10 bis 12 zeigen anhand von doppeltlogarithmischen Diagrammen zum angezeigten Druck in Abhängigkeit des ef fektiven Drucks zwei Möglichkeiten, wie das gasartabhängige Druckmesssignal des zweiten, gasartabhängigen Drucksensors durch das erfindungsgemässe Verfahren mit einem oder mehreren Kalibrierf aktoren adj ustiert werden kann, so dass die Druckmessung auch im Bereich, wo nur der zweite gastartabhängige Drucksensor misst , die Druckmessung entsprechend korrigiert und die Gasartabhängigkeit eliminiert wird .

In Figur 1 ist ein Flussdiagramm des erfindungsgemässen Verfahrens 100 gezeigt . Das Verfahren umfasst die Schritte aa ) im Wesentlichen gleichzeitiges Auslesen 101 eines ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors und eines zweiten Mess-Signals des zweiten Drucksensors während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp-Druck- Messbereich liegt ; bb ) Festlegen 102 des ausgelesenen ersten Mess-Signals als Justierpunkt für den zweiten Drucksensor ; cc ) Bestimmen 103 mindestens eines Kalibrierungsparameters Kl , K2 , insbesondere eines gasabhängigen Kalibrierungsparameters , für den zweiten Drucksensor in Funktion des ersten Mess-Signals , in Funktion des in Schritt bb ) festgelegten Justierpunkts für den zweiten Drucksensor und in Funktion des zweiten Mess-Signal s . Die Schritte 101 , 102 und 103 werden sequenziell durchgeführt .

In Figur 2 ist ein Flussdiagramm einer Aus führungs form 120 des Verfahrens gezeigt . Zunächst werden sämtliche Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens 100 durchgeführt . Danach folgen die Schritte dd) ein weiteres Mal im Wesentlichen gleichzeitiges Auslesen 104 eines weiteren ersten Mess-Signals des ersten Drucksensors und eines weiteren zweiten Mess-Signals des zweiten Drucksensors während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp-Druck-Messbereich liegt und wobei der Druck im gemeinsamen Messvolumen verschieden ist vom Druck im Schritt aa ) ; ee ) Festlegen 105 des weiteren ausgelesenen ersten Mess- Signals als weiteren Justierpunkt für den zweiten Drucksensor ; ff ) Bestimmen 106 eines weiteren Kalibrierungsparameters K2 , insbesondere eines weiteren gasabhängigen Kalibrierungsparameters , für den zweiten Drucksensor in Funktion des weiteren ersten Mess-Signals , in Funktion des in Schritt ee ) festgelegten weiteren Justierpunkts und in Funktion des weiteren zweiten Mess-Signals .

In Figur 3 ist ein Flussdiagramm einer Aus führungs form 130 des Verfahrens gezeigt . Zunächst werden sämtliche Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens 100 durchgeführt . Danach folgt der Schritt gg) Entscheiden 107 , ob eine im gemeinsamen Messvolumen 2 vorhandene Gas zusammensetzung von einer Soll-Vorgabe abweicht , wobei eine Abweichung vom aktuellen Druck- Messwert gegenüber einem aus dem ersten Mess-Signal abgeleiteten Druck-Messwert berücksichtigt wird, wobei das Aus lesen des ersten Mess-Signal im Wesentlich gleichzeitig mit dem Auslesen des aktuellen zweiten Mess-Signals und während der Druck im gemeinsamen Messvolumen im Überlapp- Druck-Messbereich 6 liegt erfolgt .

In Figur 4 ist ein Flussdiagramm einer Aus führungs form 140 des Verfahrens gezeigt . Zunächst werden alternativ die Schritte der Variante 120 ( siehe Fig . 2 ) oder der Variante 130 ( siehe Fig . 3 ) durchgeführt . Danach folgen die Schritte hh) Bestimmen 108 einer Abweichung dieser Steigung von einer für ein Referenzgas , in diesem Fall das Gas Stickstof f , erwarteten Steigung; ii ) Vergleichen 109 der in Schritt hh) bestimmten Abweichung mit einer vorgegebenen Toleranzschwelle für die Abweichung; j j ) bei Überschreiten der Toleranzschwelle , Auslösen 110 eines Alarms für das Vorhandensein von Wasserdampf im gemeinsamen Messvolumen 2 .

In Figur 5 ist ein Flussdiagramm einer Aus führungs form 150 des Verfahrens gezeigt . Es handelt sich hier um eine Kombination, bei welcher die Sequenz von Schritten 111 , 112 , 113 zum Nullen des ersten Drucksensor vorab durchgeführt wird, bevor die Schritte einer der Aus führungs formen, alternativ gemäss einem der Diagramme 100, 120, 130 oder 140, folgen. Gestrichelt umrandet wird eine weitere Sequenz von Schritten 114, 115 und 116 gezeigt, durch deren Hinzunahme eine weitere

Aus führungs form entsteht. Die mit Pfeilen getrennten Blöcke in Fig. 5 können zeitlich weit auseinanderliegend durchgeführt werden. In einem Block zusammengefasste Schritte werden bevorzugt unmittelbar nacheinander durchgeführt .

Figur 6 zeigt schematisch die relative Lage von erstem 4' und zweitem 4' ' Druck-Messbereich des ersten 1' resp. zweiten 1 ' ' Drucksensors der Gruppe von Drucksensoren auf einer Druck-Achse p. Die Druck-Achse p ist hier schematisch zu verstehen, es könnte sich beispielsweise um eine lineare Achse oder auch um eine logarithmische Achse handeln. Hohe Drücke sind auf der Achse weiter oben eingezeichnet als niedrigere Drücke. Ein Überlapp-Druck-Messbereich 6 existiert, in welchem der erste 4' und der zweite 4' ' Druck-Messbereich überlappen. Das Auslesen des ersten und zweiten Mess-Signals im Schritt aa) des Verfahrens findet statt, während der Druck im gemeinsamen Messvolumen in diesem Überlapp-Druck-Messbereich 6 liegt.

Im hier gezeigten Beispiel ist weiter der Fall gezeigt, dass der zweite Druck-Messbereich 4' ' einen Niedrigdruckbereich 5 umfasst, in welchem der Druck niedriger ist als eine untere Grenze des ersten Druck- Messbereichs 4' . Während der Druck in diesem Niedrigdruckbereich liegt, kann der Drucksensor mit dem höher liegenden Druck-Messbereich ( 4 ' ) genullt werden, siehe der in Fig . 8 gezeigte Ablauf .

In Figur 7 ist schematisch eine beispielhafte Vorrichtung 10 zur Durchführung des Verfahrens gezeigt . Die Vorrichtung umfasst eine Gruppe 1 von Drucksensoren, mit mindestens einem ersten Drucksensor 1 ' und einem zweiten Drucksensor 1 ' ' , welche Drücke in einem gemeinsamen Messvolumen 2 messen können . Das Messvolumen 2 kann insbesondere ein Teilvolumen einer Vakuumkammer sein, wie schematisch durch den strichpunktiert umrandeten Bereich angedeutet ist . Der erste Drucksensor 1 ' ist dazu eingerichtet , ein erstes Mess-Signal 3 ' an eine Steuereinheit 12 weiterzuleiten . Der zweite Drucksensor 1 ' ' ist dazu eingerichtet ein zweites Mess-Signal 3 ' ' an die Steuereinheit 12 weiterzuleiten . Die Steuereinheit hat im gezeigten Beispiel eine Wirkverbindung 13 zum Ansteuern einer Pumpe 11 ' und eine Wirkverbindung 14 zum Ansteuern eines Einlassventils 11 ' ' . Pumpe 11 ' und Einlassventil 11 ' ' sind Mittel zur Änderung des Drucks in der Kammer , an die sie angeschlossen sind und damit insbesondere auch Mittel zur Änderung des Drucks im gemeinsamen Messvolumen 2 , das ein Teilvolumen der Kammer umfasst . Die mit gestrichelten Linien eingezeichneten Mess- Signal und Wirkverbindung können beispielsweise drahtgebunden umgesetzt sein, sie können beispielsweise auch über Funksignale (Bluetooth, etc . ) oder optische Signalübertragung verwirklicht sein .

Die Teile der gezeigten Vorrichtung oder die komplette Vorrichtung kann in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sein . Insbesondere kann die Gruppe der Drucksensoren und die Steuereinheit in einen Gemeinsamen Gehäuse zu einer Drucksensor-Einheit kombiniert sein . In der gezeigten Anordnung übernimmt die Steuereinheit 12 , welche zur Verarbeitung der Mess-Signale ausgelegt ist , auch die Ansteuerung der Mittel zur Änderung des Drucks . Die letztere Funktion kann auch durch eine separate Druck- Steuereinheit übernommen werden .

Figur 8 zeigt in einem Zeit-Druck-Diagramm schematisch einen zeitlichen Ablauf des Drucks in einer Variante des Verfahrens . In hori zontaler Richtung ist die Zeit t dargestellt , in vertikaler Richtung verläuft die Druck- Achse p, wobei dieselben Druckbereiche eingezeichnet sind, wie in Figur 6 . Der zeitliche Druckverlauf ist durch die dicke Linie eingezeichnet . Gestrichelt umrandete Rechtecke markieren die zeitliche Lage der einzelnen Verfahrensschritte . Vorausgeht nötigenfalls ein Schritt des Absenkens von einem Druck oberhalb des Niedrigdruckbereichs 5 in den Niedrigdruckbereich . Die Schritte Überprüfen 111 , Auslesen 112 und Festlegen 113 des Nullpunkt-Signals erfolgen alle bei einem Druck im Niedrigdruckbereich 5 . Das im Schritt 113 bestimmte Nullpunkt-Signal kann j etzt dazu verwendet werden, das aktuelle erste Mess-Signal in einen akkuraten Druck-Messwert zu übersetzen, welcher von einem all fälligen Nullpunkt-Dri ft des ersten Drucksensor unabhängig ist . Danach erfolgt im gezeigten Beispiel ein Erhöhen des Drucks in den Überlapp-Druck-Messbereich 6 . Die Schritte 101 , 102 und 103 des Grundablaufs des erfindungsgemässen Verfahrens werden in diesem Überlapp- Druck-Messbereich 6 durchgeführt. Danach folgen weitere Schritte, bei denen auf das Nullen und die Kalibrierungsparameter zurückgegriffen wird, um so die Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich der Gruppe von Drucksensoren zu erhöhen.

Figur 9 zeigt in einer doppelt-logarithmischen Darstellung die Abhängigkeit eines mittels eines Pirani-Sensors bestimmten Drucks von einer bestimmten Gasart. In horizontaler Richtung ist der "effektive" Druck p _e ff eingezeichnet, welcher mit einem Gasart-unabhängigen Sensor bestimmt ist, z.B. mit einem CDG-Drucksensor , welcher im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens die Rolle des ersten Drucksensors haben kann. In vertikaler Richtung ist der an einem Pirani-Sensor abgelesene Druck p (mbar) in Abhängigkeit vom effektiven Druck p _e ff (mbar) für verschiedene Gasarten je mit einer separaten Kurve auf getragen, siehe die Beschriftung zu jeder Kurve im Bereich oben rechts der Grafik. Der gezeigte Druckbereich reicht auf beiden Achsen von 10~ ³ mbar bis 10 ² mbar, d.h. über 5 Grössenordnungen. Der Pirani-Sensor ist in diesem Fall so kalibriert, dass er für die Gasart Luft den Druck Peff anzeigt, d.h. die Druckkurve zu Luft (Air) ist im doppelt-logarithmischen Plot eine gerade Linie auf der Diagonalen. In einem Druckbereich unterhalb von ca. 1 mbar kann der Effekt der Gasart durch einen Faktor zwischen p _e ff und dem mit dem Pirani-Sensor gemessenen Druck p beschrieben werden. Bei höheren Drücken tritt eine für die Gasart charakteristische , nicht-lineare Abweichung vom Druck p _e ff auf . Es kann beim Bestimmen eines ersten Druck- Messwertes der ef fektive Druck p _e ff gemessen werden und im Schritt Bestimmen eines zweiten Druck-Messwertes der Druck p bestimmt werden . Unter Verwendung von abgespeicherten Kurven der in Figur 9 dargestellten Art kann eine aus der Abweichung zwischen p und p _e ff eine Aussage darüber gemacht werden, ob die im Messvolumen vorhandene Gas zusammensetzung zu einer erwarteten Gas zusammensetzung passt , oder ob die ef fektive Gas zusammensetzung von einer Soll-Vorgabe abweicht ( siehe Schritt gg) , 107 ) . Beispielsweise führt das Vorhandensein von Wasserstof f (H2 ) über den gesamten gezeigten Druckbereich zu einem deutlich höheren am Pirani- Sensor abgelesenen Druckwert , als dies beispielsweise für die Gasart Stickstof f (N2 ) erwartet würde . Eine mögliche Anwendung dieser Auswertung sind Leckmessungen . Eine Bestimmung eines Fremdgases , sowie eine Abschätzung für dessen Konzentration ist möglich . Das Ausmass der Abweichung von einer Soll-Vorgabe kann beispielsweise als Basis für eine Go/No-go Entscheidung für weitere Prozess- Schritte herangezogen werden .

Fig . 10 zeigt in einer doppelt-logarithmischen Darstellung die Basiss ituation für die in Fig . 11 und 12 erklärten zwei Möglichkeiten, wie das gasartabhängige Druckmesssignal des zweiten, gasartabhängigen Drucksensors durch das erfindungsgemässe Verfahren mit einem oder mehreren Kalibrierf aktoren adj ustiert werden kann, so dass die Druckmessung auch im Bereich, wo nur der zweite gastartabhängige Drucksensor misst, die Druckmessung entsprechend korrigiert und die Gasartabhängigkeit eliminiert wird. Die Darstellung ist wie in Fig. 9. Die dünne gestrichelte Linie zeigt das angestrebte optimale Ausgangssignal 90, für das gilt: effektiver Druck

(horizontale Achse) = angezeigter Druck (vertikale Achse) . Weiter gezeigt sind das Signal 91 des ersten Drucksensors

(in diesem Fall für alle Gase identisch) , das Signal 92 des zweiten Drucksensors in H2, Signal 93 des zweiten Drucksensors in Wasserdampf und das Signal 94 des zweiten Drucksensors in Xenon. Drücke über 6 Grössenordnungen von 10~ ³ mbar bis 10 ⁺³ mbar sind im Diagramm dargestellt.

In Fig. 10 werden die Ausgangssignale 91 eines gasartunabhängigen Sensors 1, hier eines kapazitiven Membransensors mit einem Vollausschlag von 10 mbar und einem Arbeitsbereich von 2.5 Dekaden, sowie die Ausgangssignale 92, 93, 94 eines gasartabhängigen Pirani- Sensors für verschiedene Gase gezeigt. Es ergibt sich ein Überlapp-Druckmessbereich im Bereich von 5xl0~ ² mbar bis ca . 5 mbar für alle Gase, wobei das obere Messbereichsende des Pirani-Sensors bei 5 mbar für H2 als Testgas gilt. Hervorzuheben ist hier der interessante Überlapp- Druckmessbereich von 5xl0- ² mbar bis ca. 0.4 mbar, in welchem die allermeisten Gaskennlinien von Fig. 9 wie Fig. 10 linear in doppelt-logarithmischer Darstellung sind.

Wird nun wie in Fig. 11. a) für Xenon in diesem Ueberlapp- Druckmessbereich durch gleichzeitiges Auslesen ein Kalibrierparameter K für die Pirani-Kennlinie ermittelt, so kann, wie in Fig. 11. b) gezeigt, die Pirani-Kennlinie durch Adjustierung der Kurve mittels des Kalibrationsfaktors derart adjustiert werden, so dass auch im Niedrigdruckbereich 5, in welchem der Druck nur noch durch das Pirani ausgelesen werden kann, ein korrektes Messsignal ausgegeben wird. Der Effekt der Adjustierung 95 des Signals des zweiten Drucksensors wird durch fette Pfeile illustriert. Die Kurve des adjustierten Anzeigesignals 97 in Xenon wird beispielsweise in einem Verfahrensschritt beim effektiven Druck 96 abgelesen und führt zum Anzeigesignal 97, wie mit gestrichelter Linie angezeigt. Im Fall, wie er in Fig. 11 gezeigt ist, wird als Justierpunkt ein Druck zwischen 0.1 und 1 mbar bestimmt 102, genauer ca . 0.2 mbar.

In Fig. 12. a) und 12. b) wird gezeigt, dass die Adjustierungsmethode verbessert werden kann, wenn mehrere Druckpunkte im Verfahren verwendet werden. Durch gleichzeitiges Auslesen bei verschiedenen Druckpunkten pl und p2, ergeben sich je nach ausgelesenem Druckpunkt des gasartunabhängigen Sensors 1 verschiedene Kalibrationsparameter, in diesem Fall Kl und K2 , siehe Fig. 12. a) . Durch geeignete Korrekturverfahren wie z.B. ein druckabhängiger Kalibrationsfaktor erster Ordnung im Druck können nun auch Kennlinien, welche wie beim Wasserdampf eine zu andern Gasen unterschiedliche Steigung in doppeltlogarithmischer Darstellung haben, korrigiert werden, so dass wiederum im Niedrigdruckbereich 5, in welchem der Druck nur noch durch das Pirani ausgelesen werden kann, das korrekte Messsignal ausgegeben wird . Der Ef fekt der Adj ustierung 95 des Signals des zweiten Drucksensors wird durch fette Pfeile illustriert . Die Kurve des adj ustierten Anzeigesignals 98 in Wasserdampf wird beispielsweise in einem Verfahrensschritt beim ef fektiven Druck 96 abgelesen und führt zum Anzeigesignal 98 , wie mit gestrichelter Linie angezeigt . Die Drücke pl und p2 , welche die Rolle von Justierpunkten haben, liegen etwas weniger als eine Dekade auseinander . Konkret gezeigt ist hier pl ca . 0 . 5 mbar und p2 ca . 0 . 07 mbar .

Zusammenfassend können mit der vorliegenden Erfindung und den genannten Aus führungs formen der Erfindung also folgende Wirkungen erzielt werden : a ) die Genauigkeit der Druckmessung über den gesamten Druckmessbereich erhöhen, b ) die Gasartabhängigkeit auch im Messbereich von Drucksensoren mit gasartabhängigen Druckmessprinzipien minimieren, d) die Möglichkeit eröf fnen, über die Druckmessung hinaus auch in gewissen Grenzen die Gas zusammensetzung bestimmen, e ) den Benutzer auf eine Änderung der Gas zusammensetzung oder zumindest auf eine Änderung in einer gasartabhängigen Druckmessung hinweisen, um so auf ungewollte Systemänderungen aufmerksam zu machen, und f ) als sekundäre Funktion das Nullen von Drucksensoren erleichtern . Bezugszeichenliste

1 Gruppe von Drucksensoren

1' erster Drucksensor der Gruppe

1' ' zweiter Drucksensor der Gruppe

2 gemeinsames Messvolumen der Drucksensoren

3' erstes Mess-Signal

3' ' zweites Mess-Signal

4' erster Druck-Messbereich

4' ' zweiter Druck-Messbereich

5 Niedrigdruckbereich

6 Überlapp-Druck-Messbereich

10 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

11 ' Pumpe

11' ' Einlassventil

12 Steuereinheit

13 Wirkverbindung (zum Ansteuern einer Pumpe)

14 Wirkverbindung (zum Ansteuern eines Einlassventils)

90 optimales Ausgangssignal (effektiver Druck = angezeigter Druck)

91 Signal des ersten Drucksensors (für alle Gase)

92 Signal des zweiten Drucksensors in H2

93 Signal des zweiten Drucksensors in Wasserdampf

94 Signal des zweiten Drucksensors in Xenon

95 Adjustierung des Signals des zweiten Drucksensors

96 effektiver Druck in Verfahrensschritt Ixx

97 adjustiertes Anzeigesignal in Xenon

98 adjustiertes Anzeigesignal in Wasserdampf

100 erfindungsgemässes Verfahren

101 Schritt aa) Auslesen des ersten und zweiten Mess- Signals 102 Schritt bb ) Festlegen Justierpunkt

103 Schritt cc ) Bestimmen mindestens eines

Kalibrierungsparameters

104 Schritt dd) weiteres Auslesen des ersten und zweiten Mess-Signals

105 Schritt ee ) eines weiteren Justierpunkts

106 Schritt f f ) Bestimmen eines weiteren

Kalibrierungsparameters

107 Schritt gg) Bestimmen aktueller Druck-Messwertes

108 Schritt hh) Bestimmen Abweichung von einer erwarteten Steigung

109 Schritt ii ) Vergleichen der Abweichung mit

Toleranz schwel le

110 Schritt j j ) Auslösen Alarm Wasserdampf

111 Schritt kk) Überprüfen ob Niedrigdruckbereich erreicht

112 Schritt 11 ) Auslesen eines ersten Mess-Signals

(während Druck im Niedrigdruckbereicht )

113 Schritt mm) Festlegen Nullpunkt-Signal

114 Schritt nn) Erhöhen des Drucks

115 Schritt oo ) Auslesen eins aktuellen ersten Mess- Signals

116 Schritt BP ) Bestimmen eines aktuellen Druck-Messwertes (Nullpunkt-Signal berücksichtigt )

120 , 130 , 140 , 150 Aus führungs formen des Verfahrens

K, Kl , K2 Kalibrierungsparameter p Druck pl Messpunkt 1 ( Druck) p2 Messpunkt 2 ( Druck) t Zeit START Beginn eines Verfahrens ( in einem Flussdiagramm)

ENDE Ende eines Verfahrens ( in einem Flussdiagramm)