用于高温环境的电容压力计的制作方法

本公开涉及用于感测真空环境中的压力的系统和方法。更具体地，所公开的实施方案涉及电容压力计。

背景技术：

对于许多真空沉积工艺，必须测量或控制真空腔室中组分的蒸气压。为此目的存在多种计量器，包括离子计(基于热离子产生)、皮拉尼计(pirani计量计)(基于热传导)、潘宁计(penning计量计)(基于等离子体电离)和电容压力计类型。但是，离子计仅在受限的低压力范围内使用并且易受污染。热导计通常不准确。潘宁计具有与离子计相同的缺点。已知的电容压力计不适合在极端环境中(例如，在高温或恶劣的腐蚀性反应物存在时)操作。

意图将一些现有的电容压力计用于“高温”使用。但是，这些计量器很少在125-150℃以上操作，并且它们可能在较高温度下被“烘烤”。此外，已知的商用电容压力计都不预期用于恶劣的化学环境，例如那些需要腐蚀性冷凝硒等的环境。

技术实现要素：

本公开提供了涉及电容压力计的系统、装置和方法，所述电容压力计被配置为在高达1000℃或更高的范围内和/或在腐蚀性环境中操作。

在一些实施方案中，电容压力计可包括：柔性导电挡板，该挡板包括在近端处固定并且在远端处自由的扩展部(expanse)，该扩展部具有第一面和第二面；以及第一电极和第二电极，该第一电极与第二电极间隔开，邻近挡板的第二面；其中第一电极比第二电极更靠近挡板的近端；并且其中挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定，使得扩展部被构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的第一面和第二面的压差。

在一些实施方案中，用于测量真空压差的系统可包括：电容压力计，该电容压力计包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极邻近柔性导电挡板，该挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端被配置成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的压差；时变电压源，该时变电压源耦合至挡板，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器，并且与第二电极组合形成第二电容器；和测量电路，该测量电路被配置为接收在第一电极上测量的第一电流和在第二电极上测量的第二电流，并且将第一电流和第二电流之间的差值转换为跨挡板的压差的测量值。

在一些实施方案中，用于测量两个隔室之间的真空压差的方法可包括：使用电容压力计感测第一隔室和第二隔室之间的压差，其中电容压力计包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极邻近柔性导电挡板，该挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于压差；通过将时变电压源施加至电容压力计的挡板，在第一电极中产生第一电流且在第二电极中产生第二电流，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器且与第二电极组合形成第二电容器；以及将第一电流和第二电流之间的差值转换成压差的测量值。

特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方案中独立地实现，或者可以在又一些其他实施方案中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。

附图说明

图1是根据本教导的包括传感器的示例性多腔室过程的示意图。

图2是根据本公开的方面的示例性差分电容压力计的等距视图。

图3是图2的差分电容压力计的另一等距视图。

图4是图2的差分电容压力计的壳体的盖部分的等距视图。

图5是图2的差分电容压力计的等距视图，其中盖部分被移除。

图6是示出图2的差分电容压力计的多种部件的等距分解图。

图7是图2的差分电容压力计的所选操作部件的等距视图。

图8是包括图2的差分电容压力计的示例性系统的框图。

图9是描绘根据本教导的用于测量真空压力的示例性方法的步骤的流程图。

具体实施方式

在下文描述并在相关附图中示出了配置成在高温和/或高腐蚀性环境中可靠地操作的电容压力计以及相关的系统和方法的各个方面和示例。除非另有说明，否则根据本教导的电容压力计和/或其各种部件可包含本文描述、图示和/或并入的结构、部件、功能和/或变型中的至少一个。此外，除非明确排除，否则本文结合本教导描述、图示和/或并入的过程步骤、结构、部件、功能和/或变型可以被包括在其他类似的设备和方法中，包括在所公开的实施方案之间可互换。各种示例的以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。另外，由下面描述的示例和实施方案提供的优点本质上是示例性的，且并非所有示例和实施方案都提供相同的优点或相同程度的优点。

本详细描述包括紧接着在下面跟随的以下部分：(1)定义；(2)综述；(3)示例、部件和替代方案；(4)优点、特征和益处；以及(5)结论。示例、部件和替代方案部分进一步被分为子部分a和子部分b，每个子部分被相应地标记。

定义

除非另有说明，否则以下定义适用于本文。

“基本上”意指或多或少地符合由该术语修饰的特定尺寸、范围、形状、概念或其他方面，使得特征或部件不需要精确地符合。例如，“基本上圆柱形”的物体意指该物体类似于圆柱体，但是可以具有偏离真正圆柱体的一个或更多个偏差。

“包括/包含(comprising/including)”和“具有”(及其变体)可互换使用以表示包括但不必限于，并且是不旨在排除另外的、未列举的元素或方法步骤的开放式术语。

诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语用于区分或识别组等的多个成员，并且不旨在示出序列或数字限制。

“aka”表示“也称为”，并且可以用于表示给定一个或多个元素的替代或对应术语。

“耦合”意指永久或可释放地连接，无论是直接连接还是通过中间部件间接连接。

“弹性(resilient)”描述了构造成在正常操作载荷下(例如，在压缩时)弹性变形并且在卸载时返回到原始形状或位置的材料或结构。

“刚性”描述了构造成为在正常操作条件下坚硬、不可变形或基本上缺少柔性的材料或结构。

“处理逻辑”可以包括被配置为通过执行一个或更多个逻辑和/或算术运算(例如，执行编码指令)来处理数据的任何合适的设备或硬件。例如，处理逻辑可以包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)和/或图形处理单元(graphicsprocessingunit，gpu))、微处理器、处理核集群，fpga(field-programmablegatearray)(现场可编程门阵列)、人工智能(artificialintelligence，ai)加速器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)和/或逻辑硬件的任何其他合适的组合。

概览

根据本公开的电容压力计解决了在恶劣的高温环境中操作压差计的问题。这是通过使用具有高灵敏度的机械和化学稳定的构造材料来实现的。当存在足够的有区别的测量值时，例如当要测量相对于腔室(例如反应区域)外的另一低的或可忽略的真空压力来测量腔室内的低的真空压力时，本文所教导的差分电容压力计特别适用。压力计在本文中可互换地称为压力测量设备、压力计量器和/或压力传感器。

大体上说，本公开的压力测量设备包括差分电容传感器，该差分电容传感器具有薄的导电(例如，石墨)板或挡板，该板或挡板设置在一对固定电极(stationaryelectrodes)的一侧上。挡板在一端处固定，在另一端处自由，并且靠近电极定位。因此，挡板被配置为根据感测到的压力朝向和远离电极弯曲。每个电极经与挡板而组合有效地形成独立的电容器。当挡板弯曲时，挡板和两个电极之间的距离被调制，从而有差异地改变两个电容器的电容。通过测量两个电容器之间的相对电容变化，可以精确地监测响应于压差的挡板移动。由于与固定侧相比，叶片(paddle)在自由侧弯曲得更多，因此一个电容器的电容将比另一个电容器的电容变化更大。

压力测量设备安装在壳体中，该壳体使石墨挡板的一侧暴露于待测量的较高压力，并使挡板的另一侧暴露于参考压力(通常是低的或可忽略的压力量)。如上所述，石墨挡板被形成为叶片状，并且通过夹紧至从挡板的一个边缘延伸的小突片或突出部上而被机械地保持住(例如，保持到壳体)。因此，允许挡板响应于跨挡板的压差而容易地弯曲。

通过主要使用石墨材料构造传感器，能够在恶劣、高温和/或腐蚀性条件下进行操作。石墨与大多数苛刻的化学组分(如硒)不起反应。它还能承受非常高的温度环境(例如，高达1000℃或更高)。与金属不同，石墨不会受到温度暴露时引起变形的内应力。石墨在机械和化学上是稳定的，在高温下具有高屈服应力，并且具有提供由压力变化导致的可再现弯曲行为的有利的弹性模量。在一些情况下(例如，在硒环境中)，通过主动加热计量器部件以防止材料冷凝，可以避免计量器部件上的污染。

尽管本文描述了石墨部件，但是在一些实施方案中可以替代地或另外地使用其他材料。合适材料的示例可包括结晶硅、碳化硅、铝(氧化铝)、氮化铝和/或氮化硼。这些材料承受高温并且在化学上相当惰性。但是，有些具有绝缘性。这提出了潜在的问题，因为例如挡板意图是导电的。例如通过用薄金属层涂覆挡板(例如盘部分)的至少一侧，可以解决该缺点。例如，可以将惰性高温金属(例如，钼、钨、铱、铼、铌、钽、金等)溅射或蒸发到一个或多个部件上。在一些示例中，金属涂层可包含导电氧化物，例如氧化铟锡。

本公开的压差计量器或压力计包括挡板，挡板具有固定的近端和自由的远端，使得挡板在存在压差的情况下弯曲。由于挡板相对于其附接点成一定角度弯曲，这导致弯曲挡板和设置在附近的两个分开的电极之间的电容发生有差别的变化。在一些实施方案中，电容压力计可以在高达1000℃的温度和/或在恶劣的腐蚀性化学环境中操作。

在许多应用(例如，绝对压力计)中，在隔膜的一侧需要恒定的参考压力。这可以包括抽空的体积，其中沉积有旨在完成和保持真空的反应性材料(称为“吸气剂(getter)”)。在这些示例中，获得的实际压力可以是绝对值。然而，在这些示例中，将待测体积和参考体积分开的隔膜必须提供完美的气密密封。换句话说，隔膜的边缘被密封面刚性地保持，因此隔膜的移动限于靠近隔膜中心的材料的轻微弯曲。因此，该移动(以及由此的灵敏度)远低于本公开的移动，在本公开中，整个隔膜在窄的悬臂上自由偏转，而不是仅在边缘被固定的中心部分发生偏转。

在本公开中，假设参考真空压力被主动地提供、存在和/或保持在传感器的后侧，并且通过穿过该设备的开放通道连通至叶片的后侧。测量压差，即前侧压力相对于后侧压力的压差。下面简要描述的cigs腔室在这种情况下操作。

在没有完整的边缘密封情况下，从待测体积到参考体积存在一些气体泄漏。然而，在两个体积被主动泵送和控制的情况下，或者在至少可以保持参考体积压力的情况下，少量泄漏并不重要。

本公开的系统在低压力(例如，<10mtorr)下可能特别有用。在这些压力下的气体密度比大气压小约100,000倍，并且具有显著质量和动量的粘性移动流体所具有的许多效应(例如伯努利效应)都不存在。气体变成了颗粒的集合体。可以使用“经验法则”，将平均自由路程(以cm计)近似为5/p，其中p是以mtorr表示的压力。因此，长于约5mm的平均自由路程长于叶片状挡板后面的泄漏路程。气体分子通常不彼此相互作用以产生具有质量和动量的定向流。

虽然如此，本公开的设备也可适用于接近大气压，需要测量极小的压差的应用中。在利用这些设备可测量的小的压差下，前后之间的压差足够小，使得挡板周围不会有明显的流动，因此不会由于流动而产生实际影响。

示例、部件和替代方案

以下部分描述了示例性差分电容压力计以及相关系统和/或方法的选定方面。这些部分中的示例旨在是示例性的，而不应被解释为限制本公开的范围。每个部分可以包括一个或更多个不同的实施方案或示例、和/或上下文或相关信息、功能和/或结构。

a.示例性差分电容压力计

如图1-8所示，本部分描述了适合于测量高温真空环境中的硒蒸气压的示例性稳健差分电容压力计10。压力计10，也称为传感器，是上面综述中描述的差分电容压力计的一个示例。

图1是其中压力计10可用于的示例性环境的示意图。图2和图3是从不同有利位置看的压力计10的等距视图。图4示出了拆除一部分壳体的压力计，示出了各种部件之间的关系。图5是图2的差分电容压力计10的等距视图，其中盖部分被移除。。图6是示出图2的差分电容压力计的多种部件的等距分解图。图7是压力计10的所选操作部件的等距视图。图8是描述压力计10的整体功能的示意框图。

图1描绘了用于柔性光伏器件的制造系统的一部分，其中柔性基板12(也称为腹板(web))行进穿过一系列沉积区域或区，所有沉积区域或区都包含在共同的腔室内。具体地，蒸发区具有第一区域14以及cu/in/ga沉积区域16，第一区域14包括使用热蒸发的naf沉积，cu/in/ga沉积区域16包括铜、镓和铟的蒸气输送。沉积区域14和/或16包括加热的渗出源18，用于从这些材料产生蒸气流(plumeofvapor)。这些渗出源中的每一个可包括配置成产生蒸气流的任何合适的装置。通常使用真空反应性共蒸发工艺沉积cu、in和ga，其中在腹板上的生长膜上保持显著过压或超压的硒(se)。

尽管整个系统中存在真空，但是包括内部真空隔离壁20以隔离腔室，使得可以在不同的子腔室中保持不同水平的真空和/或温度、或不同的气体种类。在基板12需要穿过每一个内部真空隔离壁的位置处，可以包括导电槽(即，导电槽22a、22b和22c)以允许基板12从腔室的一部分转移到另一部分。导电槽22a、22b、22c(也称为导电限制件)被构造为限制气体原子从一侧到另一侧的有效移动。

如图1所示，压力计10可以设置在这种系统中，例如设置在壁20中，使得设备的一侧暴露于第一腔室(即，区域14)中的压力p1，而设备的另一侧暴露于第二腔室(即，区域16)中的压力p2。因此，可以测量两个腔室之间的压差。如果已知(或实际上已知或假设是已知)一个腔室中的压力，则这也有助于确定另一个腔室中的压力。

继续参考图2-8，压力计10包括壳体30，壳体30具有壳体主体32(也称为传感器主体)和壳体盖34以及应力桥部分36。壳体30可包括任何合适的一个或多个结构，该结构在预期的操作条件下是稳定的并且被构造成在其期望的定向和位置中牢固地保持和保护传感器的内部部件，同时或多或少地将挡板(下面描述)的两侧暴露于周围环境。在该示例中，壳体的部件主要或完全由石墨制成，以承受高温和化学腐蚀，同时保持机械稳定。

壳体主体32是具有第一面38(也称为正面)和第二面40(也称为背面)的块(例如，立方形块)，且内部隔室42由块中的空隙形成。隔室42在面38和面40处都是敞开的，限定了穿过块的大孔。如图3和图5所描绘的，隔室的周边壁44通常限定具有圆角的方形形状，且半圆形通道46、48、50、52形成在方形的每个原本平坦的侧面中。尽管在该示例中隔室42具有圆角方形周边，但是可以使用任何合适的形状。类似地，尽管在该示例中存在半圆形通道，但是通道可以具有与保持在通道内的部件(参见下文)对应的任何合适的形状或横截面。在一些示例中，可以存在更多或更少的通道。

多个通孔54被形成在主体32中，在盖34中具有相应的通孔56。因此，当壳体30被完全组装时，孔54和孔56彼此对准以围绕中央隔室提供有限的流体连通。还可以存在其他紧固件孔和多种安装结构，以便于附接设备的多个部分。

如图2和图4所最佳示出的，盖34与主体32的第一面38耦合，并且具有多个(在本示例中为六个)开口60，开口60提供穿过盖并进入(或离开)主体32的流体连通。在该示例中，开口60是形成在盖34中的圆形孔并且布置成大致与隔室42对齐的圆形图案。可以使用任何合适形状和/或数量的开口60。通常，盖34可包括被构造成允许与传感器的内部部件流体连通同时还为内部部件提供机械保护的任何合适的结构。

转到图5-7，压力计10的内部部件被容纳在壳体30中，并包括挡板70、第一电极块72、第二电极块74和绝缘分离件(insulatingseparator)76、78、80、82(也称为间隔件)。电极块72和电极块74在隔室42内彼此相邻地布置。电极块可包括机械稳定且导电同时能够承受高温和化学腐蚀性环境的任何合适的材料。在该示例中，每个电极块由石墨制成。

通过分离件78和80将两个电极物理地和电气地彼此分开。还通过分离件76和82将两个电极与主体32的周边壁44物理地和电气地分离。在这个示例中，所有分离件都是具有圆形横截面的管或圆柱体。然而，分离件可包括任何合适的绝缘材料、具有任何合适的形状。该示例中的管状结构是多段氧化铝陶瓷管。氧化铝陶瓷可以承受高温、廉价、机械稳定，并提供绝缘支撑以牢固地保持石墨电极。每个管被定向成使得开口端邻近挡板，以减少贯穿隔室的干扰。

在一些示例中，可以使用更多或更少的分离件。在此，分离件76和82分别被接纳在壳体的通道46和50中，以及电极块72和74中的相应通道84和86中。类似的通道88和通道90被形成在电极块中，用于接纳分离件78和80。因此，组装后，电极块72和电极块74相对于彼此并相对于壳体30保持电隔离并保持在固定位置。在该示例中，电极块72的平坦面92基本上与电极块74的平坦面94对齐，使得面92和面94是共面的。面92和面94被定向成使得它们与壳体主体32的第一面38相关联(associated)。在一些示例中，上述面可以以选定的量偏移，即不共面。

如图5-7所示，挡板70被设置在电极附近，在第一面38处覆盖隔室42的开口(但与其间隔开)。挡板70是平坦的叶片状薄板或片材，其定向为平行于第一面38以及电极的面92和面94。此外，挡板70是整体结构，包括从具有正面和背面的圆形扩展部98(也称为盘)延伸的突片96。挡板70可以包括任何合适的具有导电材料的扩展部，该扩展部被构造为在存在压差的情况下弹性地弯曲，并且可以具有任何合适的尺寸和/或形状。在此，挡板70由石墨制成，并且突片96通过紧固件紧固到壳体。在此，紧固件包括夹紧机构，其中突片被保持在一对绝缘(例如，陶瓷)板100之间，板100通过应力桥部分36固定就位。因此，挡板70的其余部分自由地朝向和远离电极块70和电极块72弯曲(例如，由于压力梯度所导致)。由于上述的夹紧，挡板70在挡板的远端104附近将比在近端102附近经历更多的移动。一般而言，挡板可被称为在近端处枢转或弯曲，虽然实际移动不必围绕一个独立的枢轴。

图8是利用压力计10测量压差的示例性传感器系统110的示意图。如图8所示，系统110包括电路112(例如，包括处理逻辑)，该电路112被配置为将由压力计10测量的电容差转换为压差。电路112可以包括硬件和软件的任何合适的组合，或者可以完全是硬件或完全是软件。

在该示例中，系统110包括电压源114，该电压源将图8中标记为vac的交流(ac)电压通过例如金属箔触点(未示出)施加到挡板70的突片96。尽管在该示例中施加的是ac电压，但是可以应用任何合适的激励信号(excitationsignal)。如整个附图所示，挡板70邻近电极72和电极74设置，挡板和电极面之间有小间隙。这有效地产生一对电容器，其中第一电容器cap1由挡板70和电极72形成，第二电容器cap2由挡板70和电极74形成。间隙是可变的，因为挡板的远端104朝向和远离电极移动(见箭头115)，从而改变cap1和cap2的电容。但是，电容的变化不同。通过固定近端102并产生悬臂效应，挡板70只能以一定角度移动而不是作为整体来回平移。因此，对于挡板的任何给定移动，两个电容器的电容将变化不同的量。出于本说明的目的，假设挡板由于跨挡板的压差(即，p1和p2之间的差值)而移动，则其中较高的p2导致挡板朝向电极移动并且较高的p1导致挡板远离电极移动。

作为vac和电容效应的结果，在电极72处检测到第一ac电流116，并且在电极74处检测到第二ac电流118。具体地，来自振荡器的小的ac电压被施加(impressed)到挡板上(例如，大约2至5vac，40khz)，这形成在该频率下跨电容器cap1和cap2两者的ac电流。该小的ac电流116和118被放大(例如，通过固态电路)并且经带通滤波以减少噪声。该操作由图8的框120表示。然后，对应于电流116和电流118的经过滤和放大的信号被输入到差分放大器122，使得仅放大两个信号之间的差值。

然后产生与压差成比例的信号，使得可以在框124处计算压力相关值。在一些示例中，将差分信号输入同步放大器中，并且在振荡器波形的周期的一半期间通过正因子放大微弱的差分信号，并且在波形的另一半周期期间通过相等的负因子放大微弱的差分信号。然后将其整合为dc值并再次放大。

这种方法有助于恢复淹没在噪声中的极小信号。传感器本身响应于叶片上的非常小的压力而产生差分信号，因为远离悬臂支座的叶片自然比最靠近支座的叶片偏转得更多。电容可近似为epsilon*a/d，其中epsilon是电容间隙中材料(真空)的介电常数，a是矩形电极的面积，d是挡板和每个电极之间的间隔距离。因此，较远电极的电容变化大于较近电极的电容，并且产生与压力变化成比例的差异信号。可以使用上述技术将该差异信号与共模噪声隔离。

在操作中，挡板响应任一方向上的压差(即，在挡板任一侧由高至低)。因此，传感器可以相对于所讨论的两个腔室或区域以任何取向安装。然而，以高压位于挡板的暴露侧(即，远离电极)来定向传感器可能是有利的。这是因为整个叶片状区域随后被暴露于待测量的压力，而不用限制于电极周围的气流等。此外，在具有非常高的压力的瞬态情况下(例如，超出测量范围)，当挡板撞击电极时，这种定向的挡板将简单地“触底回升”。损害很小或不存在。虽然在这种情况下电容器预计会短路，但小的ac信号也会短路，并且电路被配置为检测短路并显示错误。当低压位于挡板的暴露侧(即，传感器面向另一方向)时，施加到挡板背侧的突然的压力可使其偏转超过其断裂点。

如上所述，压力计10和系统110可以在恶劣环境中操作，包括通常导致固体冷凝到传感器上的那些环境。在一些情况下，例如在存在硒或其他冷凝化合物的情况下，可以将热源130(例如，加热器或筒式加热器)(参见图3)结合或添加到系统以加热遭受硒冷凝的多个部件。例如，可以将筒式加热器插入传感器主体中某处的孔中，或者可以将加热设备结合到盖中。热源130可包括任何合适的加热设备或机构，该加热设备或机构构造成用于升高压力计的暴露部件的温度。在一些示例中，例如在压力计的壳体中包括一体式加热元件。在一些示例中，一体式加热元件可以构造成将压力计的温度升高到环境温度以上。

基于以上描述并一起，出于清楚和效率原因，而非限制，在下文以字母数字形式命名的一系列段落中给出了电容压力计和相关系统的其他方面和特征。这些段落中的每一个可以以任何合适的方式与一个或更多个其他段落组合，和/或与本申请中其他部分的公开内容组合。以下段落中的一些明确引用并进一步限制另一些段落，提供一些合适组合的示例，但不作为限制。

a0.一种电容压力计(例如压力计10)，包括：

柔性导电挡板(例如挡板70)，该挡板包括在近端处固定并在远端处自由的扩展部(例如，扩展部98)，该扩展部具有第一面和第二面；和

第一电极和第二电极，该第一电极与第二电极(例如电极块72、74)间隔开，邻近挡板的第二面；

其中第一电极比第二电极更靠近挡板的近端；并且

其中挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定，使得扩展部构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的第一面和第二面的压差。

a1.根据a0所述的电容压力计，还包括：

耦合至挡板的时变(例如，交流)电压源，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器(例如，cap1)且与第二电极组合形成第二电容器(例如，cap2)；和

电路(例如，电路112)，该电路被配置为接收在第一电极上测量的第一电流和在第二电极上测量的第二电流，并且将第一电流和第二电流之间的差值转换为跨挡板的第一面和第二面的压差的测量值。

a2.根据a1所述的电容压力计，其中对于给定的扩展部弯曲幅度，第二电容器的第二电容变化的量大于第一电容器的第一电容变化的量。

a3.根据段落a0至a2中任一段落所述的电容压力计，还包括：

从挡板的近端延伸的突片；和

固定挡板的突片的紧固件，使得挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定，并且挡板的远端自由地朝向和远离第一电极和第二电极移动。

a4.根据段落a0至a3中任一段落所述的电容压力计，其中挡板包含石墨。

a5a.根据a4所述的电容压力计，其中挡板基本上由石墨组成。

a5b.根据a4所述的电容压力计，其中挡板由石墨组成。

a6.根据段落a0至a5b中任一段落所述的电容压力计，其中第一电极和第二电极被容纳在石墨块(例如，主体32)中，并且挡板的近端被夹紧至该块。

a7.根据a6所述的电容压力计，其中挡板的近端包括延伸部(例如，突片96)，并且延伸部在一对绝缘板(例如，板100)之间被夹紧至壳体。

a8.根据a6所述的电容压力计，还包括多个绝缘分离件(例如，分离件76、78、80、82)，该多个绝缘分离件将第一电极和第二电极彼此电隔离并且将第一电极和第二电极与石墨块电隔离。

a9.根据a8所述的电容压力计，其中每个绝缘分离件包括陶瓷管，该陶瓷管具有邻近挡板的第二面的开口端。

a10.根据a6所述的电容压力计，其中第一电极和第二电极被容纳在穿过块的开放式隔室中。

a11.根据段落a0至a10中任一段落所述的电容压力计，其中第一电极和第二电极具有与挡板相邻的相应端部(例如，面92、94)，并且该相应端部是共面的。

b0.一种用于测量真空压差的系统，该系统包括：

电容压力计，该电容压力计包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极邻近柔性导电挡板，该挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲，且弯曲幅度对应于跨挡板的压差；

耦合到挡板的时变电压源，使得挡板与第一电极组合形成第一电容器，并且与第二电极组合形成第二电容器；和

测量电路，该测量电路被配置为接收在第一电极上测量的第一电流和在第二电极上测量的第二电流，并且将第一电流和第二电流之间的差值转换为跨挡板的第一面和第二面的压差的测量值。

b1.根据b0所述的系统，其中测量电路包括固态电路。

b2.根据段落b0至b1中任一段落所述的系统，其中测量电路包括处理逻辑，该处理逻辑被配置为将对应于第一电流和第二电流之间的差值的差值信号转换为压差测量值。

b3.根据段落b0至b2中任一段落所述的系统，还包括：

从挡板的近端延伸的突片；和

固定挡板的突片的紧固件，使得挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定。

b4.根据段落b0至b3中任一段落所述的系统，其中挡板包含石墨。

b5.根据b4所述的系统，其中挡板由石墨组成。

b6.根据段落b0至b5中任一段落所述的系统，其中第一电极和第二电极被容纳在石墨块中，并且挡板的近端被夹紧至石墨块。

b7.根据b6所述的系统，其中挡板的近端包括延伸部，并且延伸部在一对绝缘板之间被夹紧至壳体。

b8.根据b6所述的系统，还包括多个绝缘分离件，该多个绝缘分离件将第一电极和第二电极彼此电隔离并且将第一电极和第二电极与石墨块电隔离。

b9.根据b8所述的系统，其中每个绝缘分离件包括陶瓷管，该陶瓷管具有邻近挡板的第二面的开口端。

b10.根据b6所述的系统，其中第一电极和第二电极被容纳在穿过块的开放式隔室中。

b11.根据段落b0至b10中任一段落所述的系统，其中第一电极和第二电极中的每一个具有与挡板相邻的相应端部，并且所述相应端部是共面的。

总之，挡板的枢转、弯曲或变弯是由跨挡板的压差引起的，并且该位移导致由挡板和一对电极形成的两个电容器的电容变化。两个电容器中的变化并不相同，因为挡板和每个电容器之间的间隙随着挡板移动而有差异地变化。这是由于其中一个电容器更靠近挡板的(自由)远端，该远端将比(固定的)近端移动更大的量。可以通过向挡板施加时变电压并测量每个电极处的所得电流来测量电容变化的该差值。电流之间的差值与电容差成比例，电容差与挡板的偏转成比例，而挡板的偏转与压差成比例。因此，可以使用任何合适的电子器件和/或软件来计算压差。使用石墨(或类似物)来构造用于电容压力计的壳体和挡板有助于在高温和高腐蚀性环境中的正常运行。加热该设备防止固体(例如硒)的冷凝。

b.示例性方法

本部分描述了用于在高温或其他恶劣环境中测量压差(例如，在两个隔室之间)的示例性方法200的步骤，参见图9。上述差分电容压力计的各方面可用于下面描述的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的部件和系统。这些参考仅用于说明，而不旨在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。

图9是示出在示例性方法中执行的步骤的流程图，并且可以不描述该方法的完整过程或所有步骤。尽管下文描述并且在图9中描绘了方法200的多个步骤，但是步骤不一定都必须执行，并且在一些情况下可以同时执行或以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤202包括使用本公开的电容压力计通过偏转压力计的挡板来感测(例如，在第一隔室和第二隔室之间的)压差。如上所述，电容压力计包括与柔性导电挡板相邻的第一电极和第二电极。挡板在近端处固定并且在远端处自由，使得挡板的远端构造成朝向和远离第一电极和第二电极弯曲。弯曲幅度对应于压差。

在一些示例中，电容压力计具有从挡板的近端延伸的突片。紧固件构造成固定挡板的突片，使得挡板的近端相对于第一电极和第二电极固定。在一些示例中，方法200还包括将第一电极和第二电极容纳在石墨块中，并将挡板的近端夹紧至石墨块。例如，挡板的近端可包括延伸部，并且延伸部可以在一对绝缘板之间被夹紧至石墨块。

在一些示例中，挡板包含石墨。在一些示例中，挡板完全由石墨制成或基本上由石墨组成。第一电极和第二电极中的每一个可以具有与挡板相邻的相应端部，并且所述相应端部是共面的。在一些示例中，压力计还包括多个绝缘分离件，该多个绝缘分离件将第一电极和第二电极彼此电隔离并且将第一电极和第二电极与石墨块电隔离。这些分离件可以是陶瓷管，每个陶瓷管具有与挡板相邻的开口端。第一电极和第二电极可以被容纳在穿过块的开放式隔室中。

步骤204包括通过将时变电压源施加至电容压力计的挡板来产生第一电极中的第一电流和第二电极中的第二电流。例如，可以将交流(ac)电压施加到挡板的突片或其他部分，例如，通过以陶瓷板和突片夹着的箔触点。挡板与第一电极组合形成第一电容器，并与第二电极组合形成第二电容器。例如，参见图8中的cap1和cap2。

步骤206包括将第一电流和第二电流之间的差值转换为压差的测量值。在一些示例中，这可以由固态电子电路和/或处理逻辑执行，该固态电子电路和/或处理逻辑被配置为接收第一电流和第二电流(对应于那些电流的信号)。电路和/或逻辑还可以被配置为过滤、放大和确定两个信号之间的差值。电路和/或逻辑还可以被配置为计算与该差值对应的压差。在一些示例中，被测量的隔室之一的参考压力是已知的，使得压差可以被转换为另一隔室的绝对压力。

方法200还可以包括通过加热该设备来防止电容压力计上的冷凝(例如，硒冷凝)。这可以包括加热设备的壳体，例如通过将加热元件插入压力计壳体的腔中。

优点、特征和益处

本文描述的电容压力计的不同实施方案和示例提供了优于已知解决方案的诸多优点。例如，本文所述的示例性实施方案和示例允许在高达1000℃或更高的温度下测量压力，例如，由于它们的石墨构造。

另外，除了其他益处之外，本文所述的示例性实施方案和示例使用石墨构建，石墨在机械和化学上稳定，耐高温，不受到在温度暴露时引起变形的内应力，在高温下具有高屈服应力，并具有良好的弹性模量。这些特征允许所公开的压差计量器在恶劣、腐蚀性和高温条件下操作。

另外，除了其他益处之外，本文描述的示例性实施方案和示例提供了响应于压力变化的可再现的弯曲行为。

另外，除了其他益处之外，本文所述的示例性实施方案和示例通过主动加热该设备来防止或减少(例如，硒)的冷凝。

没有可以执行这些功能的已知系统或设备，特别是在高温和/或腐蚀性环境中。然而，本文描述的所有实施方案和示例可能不提供相同的优点或相同程度的优点。

结论

以上阐述的公开内容可以涵盖具有独立用途的多个不同示例。尽管已经以其优选形式公开了这些示例中的每一个，但是本文公开和说明的其具体实施方案不应被视为具有限制意义，因为许多变化是可能的。就本公开中使用的章节标题而言，这些标题仅用于组织上的目的。本公开的主题包括本文公开的多种元件、特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。以下权利要求特别指出了被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以在要求来自本申请或相关申请的优先权的申请中要求保护。这些权利要求，无论是否与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，也被认为被包括在本公开的主题内。