• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.17-17
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• 2010

This paper address technical issues in calibrating discharge coefficients of sonic nozzles used to measure the volume flow rate of low vacuum dry pumps. The first challenging issue comes from the technical limit that their calibration results available from the flow measurement standard laboratories do not fully cover the low vacuum measurement range although the use of sonic nozzles for precision measurement of gas flow has been well established in NMIs. The second is to make an ultra low flow sonic nozzlesufficient to measure the throughput range of 0.01 mbar-l/s. Those small-sized sonic nozzles do not only achieve the noble stability and repeatability of gas flow but also minimize effects of the fluctuation of down stream pressures for the measurement of the volume flow rate of vacuum pumps. These distinctive properties of sonic nozzles are exploited to measure the pumping speed of low vacuum dry pumps widely used in the vacuum-related academic and industrial sectors. Sonic nozzles have been standard devices for measurement of steady state gas flow, as recommended in ISO 9300. This paper introduces two small-sized sonic nozzles of diameter 0.03 mm and 0.2 mm precisely machined according to ISO 9300. The constant volume flow meter (CVFM) readily set up in the Vacuum center of KRISS was used to calibrate the discharge coefficients of the machined nozzles. The calibration results were shown to determine them within the 3% measurement uncertainty. Calibrated sonic nozzles were found to be applicable for precision measurement of steady state gas flow in the vacuum process. Both calibrated sonic nozzles are demonstrated to provide the precision measurement of the volume flow rate of the dry vacuum pump within one percent difference in reference to CVFM. Calibrated sonic nozzles are applied to a new 'in-situ and in-field' equipment designed to measure the volume flow rate of low vacuum dry pumps in the semiconductor and flat display processes.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제47권4호
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• pp.1-9
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• 2010

초음파신호를 이용하여 두 물체 사이의 거리를 측정할 수 있도록 초음파신호를 발생시키고 이를 수신하여 증폭하는 프론트-앤드 IC를 설계하였다. 40[kHz]~300[kHz]의 초음파 신호를 발생시켜서 피에조진동자를 통해 간헐적으로 송신하는 회로와 피에조 수신기에서 받은 미세한 반사 신호를 증폭하여 노이즈를 제거한 후 처음 송신된 신호와의 시간 차이를 펄스폭으로 출력하고 이를 이용하여 물체사이의 거리를 계산할 수 있는 기능을 내장하였다. 본 설계에서는 두 가지 기술을 작용하여 기능을 개선하였다. 첫째, 주파수 자동조정(SFC) 회로이다. OTA회로의 gm을 가변시켜 초음파 신호발생기의 출력주파수와 수신단의 밴드패스필터의 중심주파수가 서로 연동되도록 조정해 줌으로써 신호 복원을 용이하게 하였다. 둘째, 가변 이득 조절회로(VGC)이다. 이 회로는 두 물체사이의 거리에 상관없이 수신되는 신호의 진폭이 일정하도록 동작하는 기능을 한다. 또한, 출력레벨변환회로를 적용하여 송신신호의 진폭을 40[V]로 상승시켜 측정거리를 늘리는 시도를 하였다. 시뮬레이션을 위한 공정은 0.6um] 급, 40[V] CMOS 공정을 사용하였다. 전원전압 5[V], 소비전력은 약 12[mW]정도이다. 회로의 규모가 최소화 되어 있고 외부소자 수를 줄였기 때문에 휴대형기기에 편리하게 사용할 수 있게 하였다.