摘要：本文詳細介紹了真空系統(tǒng)中上游和下游控制模式的特點以及在應用中存在的問題，并介紹了上下游模式同時使用的雙向控制新技術，新技術可有效發(fā)揮上下游控制模式的優(yōu)點和抑制缺點。

1． 真空度（壓力）控制概述

在許多真空系統(tǒng)中，為了實施特定的工藝過程或達到一定的實驗條件，需要真空系統(tǒng)中的真空度恒定在特定以及關鍵的設定值，這就需要對真空系統(tǒng)內(nèi)的真空度進行控制。真空度控制一般通過上游模式（upstream model）、下游模式（downstream model）和兩種模式結合的方法實現(xiàn)。業(yè)內(nèi)一般將上游模式定義為控制輸入真空系統(tǒng)的氣體，下游模式定義為控制泵送系統(tǒng)的節(jié)流，即以真空系統(tǒng)為參照物，真空系統(tǒng)上游的進氣控制為上游模式，真空系統(tǒng)下游的出氣控制為下游模式。

無論是自動的上游控制還是下游控制，都需要電動控制閥來實現(xiàn)。在目前國內(nèi)外真空系統(tǒng)的真空度控制過程中，由于技術的限制，絕大多數(shù)還都是采用單一控制方式，即或是上游模式，或是下游模式。但隨著雙向控制技術的突破，可以實現(xiàn)上下游模式的同時控制。

本文詳細介紹了真空系統(tǒng)中上下游真空度控制模式的特點以及在應用中存在的問題，介紹了雙向控制技術的特點。

2． 上游控制模式（Upstream Model）

如圖2－1所示，上游控制模式是一種控制系統(tǒng)中壓力的方法，在該系統(tǒng)中，氣體流入腔室，通常由電動控制閥進行控制。

圖2－1 上游控制模式示意圖

上游真空度（壓力）控制器維持真空系統(tǒng)本身上游的壓力，在真空泵抽速一定的情況下，增加進氣流量以降低壓力，減少進氣流量以增加壓力。因此，這稱為反向作用，該配置在行業(yè)中通常稱為背壓調(diào)節(jié)器。

在真空度（壓力）上游模式控制期間，控制閥將以特定的速率注入氣體，同時還與控制器通信。如果從控制器接收到不正確的輸出電壓（意味著壓力不正確），控制閥將調(diào)整流量。壓力過高，控制閥會降低流量，壓力過高，控制閥會提高流量。

上游模式具有以下特點：

（1）可提高真空系統(tǒng)中工藝的穩(wěn)定性和速度。

（2）使用快速作用控制閥，將控制儀器放置在真空系統(tǒng)的上游可提供更快的響應時間和更好的穩(wěn)定性。上游模式還消除了對附加閥的需求，減少了系統(tǒng)中潛在泄漏點的數(shù)量，減少了下游設備的需求并降低了安裝成本。例如在真空鍍膜應用中，將壓力控制裝置放置在腔室的上游可以節(jié)省時間，成本，并提高真空沉積工具的精度。

（3）很多真空工藝，如等離子熔煉和真空沉積等，都使用了下游控制模式來維持真空室內(nèi)的氣體壓力，而節(jié)流閥的使用會有幾萬元的配置，并還需要一個單獨的控制模塊來為閥門供電、提供PID數(shù)據(jù)和設定點功能。因此，上游模式有時可有效的降低真空系統(tǒng)的造價成本。

（4）由于下游真空泵不受控制，一般都以較大的抽速運行，這就造成在單獨使用上游模式時會出現(xiàn)比較費氣的現(xiàn)象，特別是在工藝氣體為較貴的高純惰性氣體時尤為明顯。