Hình 5: Sơ đồ mặt trước và mặt sau của bộ điều khiển
5.1.1. Khởi động ban đầu trạm bơm turbo
Kiểm tra trạng thái bật của bơm sơ cấp. Gạt công tắc nguồn của bộ điều khiển về vị trí “On”. LED chỉ thị nguồn điện sẽ sáng vàng. Trong giây lát chuyển công tắc khóa an toàn (interlock) về vị trí Start/Bypass. Đèn LED chỉ Bypass sẽ sáng đỏ. Sau đó chuyển công tắc Rogh valve về vị trí Open. LED chỉ thị trạng thái van bơm sơ cấp sẽ sáng màu xanh. Led chỉ thị Turbo power cũng sẽ sáng xanh, biểu thị rằng nguồn điện đã được cấp cho bộ điều khiển. Bật công tắc của bộ điều khiển bơm turbo (TPC) và khởi động bơm turbo.
5.1.2. Tự động chuyển về khóa an toàn (interlock)
Để bộ điều khiển tự động chuyển từ trạng thái Bypass trở về trạng thái Interlock, gạt công tắc Auto Return to Interlock ở mặt sau của bộ điều khiển về vị trí Auto NLK (Chú ý rằng đây là vị trí mặc định khi bộ phận này được chuyển
đến để lắp ráp). Khi các điều kiện Interlock bơm turbo và các điều kiện interlock phụ trợ được thỏa mãn, Đèn LED chỉ thị Interlock OK sẽ sáng xanh. Với trạng thái Interlock OK và Rough Valve Open (Van bơm sơ cấp đang mở) van cửa(Gate valve) đang mở thì bộ điều khiển sẽ tự động chuyển từ chế độ Bypass sang chế độ Interlock. Nếu không cân tính năng này, chuyển công tắc Auto Return to Interlock về vị trí Off . Người vận hành sau đó có thể chọn vào chế độ Interlock bằng cách chuyển ngày công tắc ở mặt trước về vị trí Interlock.
Cảnh báo: Dưới các điều kiện vận hành bình thường, cần phải vận hành
ở chế độ Interlock. Chế độ Bypass nhằm mục đích khởi động ban đầu trạm bơm turbo, khi mà các khóa an toàn phải được bỏ qua(bypass), và tạm thời việc vận hành ngắn hạn này cần phải được giám sát kỹ. Để vận hành qua đêm, cần phải để ở chế độ Interlock.
5.1.3. Vận hành van bơm sơ cấp (Rough Pump)
Bộ điều khiển này cho phép điều kiển van bơm sơ cấp. Chuyển ngay công tắc Rough Valve về vị trí Open sẽ mở van bơm sơ cấp. Đèn LED chỉ thị trạng thái van bơm sơ cấp sẽ chuyển từ đóng(mau đỏ) sang mở(màu xanh). Chuyển ngay công tắc van này về vị trí Close sẽ đóng van bơm sơ cấp. Đèn LED chỉ thị trạng thái van bơm sơ cấp sẽ chuyển từ mở(màu xanh) sang đóng(mau đỏ). Hệ mạch điện van bơm sơ cấp yêu cầu cả chế độ khóa an toàn bơm turbo (Turbo NLK) và khóa an toàn phụ trợ (Auxiliary NLK) phải được thỏa mãn hoặc bộ điều khiển phải ở chế độ Bypass. Van bơm sơ cấp(Rough valve) phải được mở để nguồn điện được cấp cho bơm turbo nếu nó không được bỏ qua(bypass), thông qua một công tắc khóa chuyển chế độ Interlock, Bypass của van bơm sơ cấp ở mặt sau của bộ điều khiển (Chú ý rằng vị trí mặc định của nó là Rough NLK). Sau khi xảy ra lỗi interlock hoặc bị mất nguồn điện xoay chiều, bơm turbo vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái ngắt nguồn (vì van bơm sơ cấp đóng nên nguồn điện không được cấp cho bơm turbo)
5.1.4. Vận hành van cửa(Gate valve)
Bộ điều khiển này cho phép điều khiển bằng tay một hoặc nhiều van cửa. Chuyển ngay công tắc Gate Valve về trạng trạng thái Open sẽ mở van cửa, khi đó đèn LED van cửa sẽ chuyển từ đóng (màu đỏ) sang mở (màu xanh). Chuyển ngay công tắc Gate Valve về trạng thái Close sẽ đóng van cửa, khi đó đèn LED van cửa sẽ chuyển từ mở (màu xanh) sang đóng (màu đỏ). Hệ mạch điện van cửa yêu cầu cả chế độ Interlock bơm turbo (Turbo NLK) và Interlock phụ trợ (Auxiliary NLK) phải được thỏa mãn hoặc bộ điều khiển phải ở chế độ Bypasss.
5.2. Bộ điều khiển chân không ở buồng phân tích
5.2.1. Bộ điều khiển và hiển thị
Hình 6: Sơ đồ của bộ điều khiển và hiển thị
5.2.1.1. Phần nguồn điện
Điều khiển nguồn AC cho bộ điều khiển chân không RBS và nguồn cho tất cả các LED chỉ thị, cũng như nguồn cho tất cả 6 van.
b. Đèn LED chỉ thị nguồn điện:
LED chỉ thị sáng khi bộ điều khiển RBS được cấp điện.
5.2.1.2. Phần kích hoạt các van
a. Công tắc kích hoạt các van
Các công tắc sẽ kích hoạt tất cả 6 van khi được gạt về vị trí “Enable”. Đây là công tắc tự nhả và sẽ trở lại vị trí giữa khi được nhả ra, tuy nhiên các van sẽ vẫn giữ nguyên trạng thái kích hoạt nếu nguồn AC không bị mất hoặc nếu công tắc không được gạt về vị trí “All Closed”, trong trường hợp này tất cả các van sẽ đóng.
b. LED chỉ thị các van đã kích hoạt:
LED này sẽ sáng khi các van được kích hoạt.
5.2.1.3. Bơm Turbo
a. Công tắc chuyển đổi giữa 2 chế độ “bypass” và “interlock”:
Chế độ bỏ qua khóa an toàn (bypass) của bơm turbo được kích hoạt khi gạt công tắc về vị trí “Bypass” và cho phép RV1 được mở trong khi bơm turbo chưa đạt đến tốc độ tối đa. Khi bơm turbo đã đạt đến tốc độ tối đa, chế độ By pass sẽ tự động được bỏ qua vì nó không còn được yêu cầu, và RV1 sẽ được khóa an toàn với bơm turbo lần nữa.
b. Công tắc Bypass-NLK của bơm Turbo
Đèn chỉ thị(màu đỏ) sẽ sáng khi chế độ khóa an toàn bơm turbo được bỏ qua.
c. Đèn led chỉ thị trạng thái bơm Turbo
5.2.1.4. Kiểm tra các đèn chỉ thị
a. Công tắc kiểm tra (Lamp Test)
Để kiểm tra tất cả các đèn LED đỏ/vàng, người vận hành chỉ cần gạt công tắc lên trên, tất cả các đèn sẽ sáng nếu không có trục trặc gì. Nếu có đèn không sáng, cần phải thay đèn đó.
Để kiểm tra tất cả các đèn LED xanh, gạt công tắc xuống dưới, tất cả các đèn sẽ sáng xanh nếu không có trục trặc gì. Nếu có đèn không sáng, cần phải thay đèn đó. Đây là một công tắc tự nhả, sẽ tự trở về vị trí giữa khi buông tay ra.
5.2.1.5. Đèn buồng chiếu mẫu
a. Công tắc đèn buồng chiếu mẫu
Gạt công tắc về vị trí “On” để bật đèn trong buồng chiếu mẫu dùng để quan sát. Gạt công tắc về vị trí “Auto” sẽ tự động bật đèn buồng chiếu chỉ khi việc thay mẫu đang được tiến hành (Biểu thị bằng việc đèn LED Sample Change sáng).
5.2.1.6. Các van
Có 6 van được điều khiển bởi bộ điều khiển chân không RBS. Chúng bao gồm BLV - Van chùm tia, PV - Van bơm Turbo, LV - Van buồng cách ly, VV – Van mở thông, RV1- Van chân không sơ cấp 1, RV2 - Van chân không sơ cấp 2. Các công tắc vị trí trong các van phải để ở vị trí “Remote” để bộ điều khiển RBS có thể điều khiển được các van này. (Riêng van mở thông (VV) không có công tắc vị trí)
a. Các công tắc van
Việc gạt một công tắc van về vị trí “Closed” sẽ giữ trạng thái đóng của van đó, hoặc đóng van đó lại nếu nó được mở từ trước. Việc gạt công tắc van về vị trí “Auto” sẽ mở hoặc đóng một van tùy thuộc vào điều kiện chân không và
chế độ vận hành tự động được lựa chọn bởi người vận hành. (Xem chế độ tự động ở phần sau)
b. Các LED chỉ trạng thái của van
Mỗi van sẽ đi kèm theo đó một LED chỉ thị ở sơ đồ của bảng điều khiển phía trước. LED sẽ sáng xanh nếu van ở vị trí mở, sáng đó nếu ở vị trí đóng.
5.2.1.7. Chỉ thị trạng thái chân không
Các điều kiện chân không được giám sát liên tục ở 6 điểm xung quanh buồng chiếu. Các chỉ thị này báo cho hệ điều khiển chân không biết trạng thái chân không của 6 điểm đó.
a. LED chỉ thị áp suất khí quyển ở buồng cách ly (Setpoint TC3,SP2) - ATM Đèn chỉ thị (màu vàng) sẽ sáng khi buồng cách ly hoặc cả buồng cách ly và buồng chiếu mẫu ở áp suất khí quyển. Điểm đọc trạng thái này là một setpoint (TC3, SP2) trong bộ điều khiển máy đo tối ưu (Convectron Gauge Controller) giám sát các điều kiện chân không trong buồng cách ly.
b. LED chỉ thị chân không (Setpoint TC3, SP1) – VAC
Đèn chỉ thị (Màu đỏ/xanh) sẽ sáng màu xanh khi có chân không sơ cấp tốt ở trong buồng cách ly. Điểm đọc trạng thái này cũng là một setpoint (TC3, SP1) trong bộ điều khiển máy đo tối ưu (Convectron Gauge Controller). Màu đỏ biểu hiện rằng chân không sơ cấp không tốt, hoặc áp suất lớn hơn điểm setpoint.
c. Đèn chỉ thị chân không ở buồng chiếu mẫu (Setpoint TC2) - VAC
Đèn chỉ thị (đỏ/xanh) hiện xanh khi có chân không sơ cấp tốt ở trong buồng chiếu mẫu. Khi đèn chỉ thị hiện đỏ tức là chân không sơ cấp không tốt trong buồng chiếu mẫu, hoặc áp suất lớn hơn giá trị đặt ở setpoint trong bộ giám sát chân không (Endstation Vacuum Monitor) được đặt trong mặt điều khiển.
d. Đèn LED hiển thị chân không cao ở buồng chiếu mẫu – HI VAC
Đèn chỉ thị sẽ hiện xanh khi có chân không cao trong buồng chiếu mẫu. Đèn chỉ thị hiện vàng khi chân không cao không được thỏa mãn trong buồng chiếu mẫu, hoặc áp suất trong buồng lớn hơn mức áp suất được thiết lập ở setpoint trong bộ giám sát chân không (Endstation Vacuum Monitor) được đặt trong mặt điều khiển
e. Đèn LED hiển thị chân không sơ cấp trước bơm turbo (Setpoint TC1) – VAC Đèn chỉ thị (đỏ/xanh) sẽ hiện xanh khi có chân không sơ cấp tốt ở phía áp suất cao của bơm turbo. Đèn chỉ thị sáng đó khi chân không sơ cấp không đảm bảo ở trước bơm turbo hoặc áp suất ở đó lớn hơn ngưỡng setpoint trong bộ giám sát chân không (Endstation Vacuum Monitor) được đặt trong mặt điều khiển.
f. Đèn LED chỉ thị chân không cao trên đường dẫn
Đèn chỉ thị (Đỏ/xanh) sẽ sáng màu xanh khi có chân không cao tốt ở đường dẫn chùm tia phía trước buồng chiếu mẫu. Đèn chỉ thị sáng xanh tức là chân không cao không tốt hoặc áp suất ở đó lớn hơn ngưỡng setpoint trong bộ điều khiển chân không ở đường dẫn chùm tia năng lượng cao.
Cảnh báo: Chỉ thị trạng thái chân không này có thể không đúng với điều kiện chân không ở đường dẫn chùm tia trước buồng chiếu mẫu nếu có một van nằm giữa van đường dẫn-buồng chiếu (BLV) và các điểm có đặt các đầu đọc chân không bị đóng.
5.2.1.8. Thay mẫu
a. Đèn LED báo thay mẫu
Đèn LED chỉ thị (màu vàng) sẽ sáng khi công tắc thay mẫu (gắn ở trên van buồng cách ly, trên mép của buồng cách ly) được chuyển về vị trí “On” và
van buồng cách ly (LV) được mở. Trong một điều kiện chân không nhất định, van LV sẽ được mở để chuyển mẫu ra ngoài hay đi vào trong buồng chiếu mẫu.
5.2.1.9. Chức năng tự động
Có 3 công tắc trên bộ điều khiển chân không RBS để điều khiển chế độ vận hành tự động. Nói chung khi ta sử dụng các công tắc này thì tất cả các van cần phải được để ở vị trí AUTO. (Xem phần chế độ vận hành tự động)
a. Công tắc mở thông buồng cách ly/buồng chiếu mẫu( Vent Lock/Chamber) Khi ta gạt công tắc về vị trí VENT, sẽ mở đầu quá trình mở thông buồng cách ly và buồng chiếu. Người vận hành phải giữ công tắc ở vị trí VENT tới khi đèn LED sáng màu vàng, báo hiệu rằng quá trình mở thông đã được bắt đầu. Đó là thời gian cần thiết để van BLV đóng, van LV mở, van PV đóng và van VV mở. Quá trình mở thông buồng cách ly và buồng chiếu mẫu được kết thúc một cách tự động khi áp suất trong buồng cách ly đạt tới áp suất khí quyển. Mặt khác, quá trình mở thông có thể được kết thúc bằng tay bằng cách gạt công tắc Vent Lock/Chamber về vị trí OFF.
b. Đèn LED chỉ thị mở thông buồng cách ly/buồng chiếu:
Đèn LED chỉ thị sáng khi van VV mở và quá trình mở thông buồng cách ly và buồng chiếu đang diễn ra.
c. Công tắc mở thông buồng cách ly
Khi gạt công tắc này về vị trí VENT sẽ mở đầu quá trình mở thông buồng cách ly. Người vận hành phải giữ công tắc này ở vị trí VENT đến khi đèn LED sáng vàng, biểu thị rằng quá trình mở thông đã bắt đầu. Khoảng thời gian trễ từ lúc giữ công tắc đến lúc đèn sáng vàng là thời gian cần thiết để van VV được mở. Quá trình mở thông buồng cách ly kết thúc một cách tự động khi áp suất buồng cách ly đạt đến áp suất khí quyển. Quá trình mở thông cũng có thể được kết thúc bằng tay bằng cách gạt công tắc Vent Lock về vị trí Off.
d. Đèn LED báo mở thông buồng cách ly (Vent Lock)
Đèn chỉ thị mau vàng sẽ sáng khi van V mở và quá trình mở thông buồng cách ly đang diễn ra.
e. Công tắc bơm sơ cấp
Đây là một công tắc 3 điểm, giữ nguyên vị trí đến khi được chuyển sang vị trí khác. Công tắc này quyết định vị trí làm việc của bơm sơ cấp. Nếu gạt công tắc về vị trí Lock/Chamber, sẽ mở đầu quá trình bơm chân không sơ cấp ở buồng chân không và buồng cách ly hoặc chỉ riêng buồng cách ly.Cả hai quá trình này có một chế độ khống chế tự động để phục vụ cho bơm turbo nếu chân không sơ cấp trước bơm turbo (điểm setpoint TC1) giảm xuống. Một chức năng nữa của công tắc này là khi chân không sơ cấp được thiết lập ở buồng cách ly, bộ điều khiển sẽ tự động chuyển qua bơm chân không sơ cấp cho bơm turbo và vẫn giữ nguyên chế độ này kể cả khi chân không sơ cấp trong buồng cách ly giảm xuống. Khi gạt công tắc này về vị trí Turbo, bơm sơ cấp sẽ tự động phục vụ chân không sơ cấp ở vùng áp suất cao hơn của bơm turbo. Khi gạt công tắc về vị trí OFF sẽ đóng cả hai van RV1 và RV2.
f. Đèn LED Rough Pump - Lock /Chamber
Đèn này sẽ sáng vàng khi RV2 mở và việc bơm chân không sơ cấp trong buồng cách ly đang diễn ra.
g. Đèn LED Rough Pump – Turbo
Đèn này sẽ sáng vàng khi RV1 mở và việc bơm chân không sơ cấp cho bơm turbo đang điễn ra.
5.2.2. Các chế độ tự động
Có 7 chế độ tự động được cài sẵn trong hệ điều khiển chân không RBS, đó là:
1) Chùm tia đi vào buồng
2) Mở thông buồng cách ly và buồng chiếu mẫu 3) Mở thông buồng chiếu mẫu
4) Bơm chân không buồng cách ly và buồng chiếu mẫu với chế độ tự động trở về phục vụ bơm turbo
5) Bơm chân không buồng cách ly với chế độ tự động trở về phục vụ bơm turbo
6) Bơm chân không sơ bộ cho bơm turbo 7) Thay mẫu
5.2.2.1. Chùm tia đi vào buồng
Mục đích của chế độ vận hành này là mở van BLV và cho phép chùm tia đi vào buồng chiếu để tiến hành chiếu mẫu. Thêm vào đó van PV sẽ được mở cho phép bơm turbo duy trì các điều kiện chân không cao trong buồng chiếu mẫu. Đây là chế độ vận hành bình thường (mặc định). a. Các công tắc van nói chung cần phải để ở vị trí Auto (Tuy nhiên trong một số trường hợp người vận hành có thể muốn bảo đảm rằng một van còn lại phải đóng kể cả khi có các yêu cầu vận hành ngẫu nhiên hoặc cần thỏa mãn các điều kiện khóa van toàn và các điều kiện chân không mà sẽ mở van đó) . Các vị trí công tắc van cho chế độ hoạt động tự động“Chùm tia đi vào buồng chiếu” là:
1) BLV Auto 2) PV Auto
3) LV Auto hoặc Closed 4) VV Auto hoặc Closed 5) RV1 Auto
6) RV2 Auto hoặc Closed
1) LV phải đóng 2) RV1 phải mở 3) RV2 phải đóng
4) Áp suất trong đường dẫn < Điểm setpoint của áp kế ion (chân không cao)
5) Áp suấttrong buồng chiếu < Điểm setpoint của áp kế ion (chân không cao)
6) Áp suất trước bơm turbo < Điểm setpoint TC1 (chân không sơ cấp)
c. Chế độ “Chùm tia đi vào buồng chiếu” là một chế độ vận hành mặc định(điều khiển bằng máy tính), vì vậy, không cần thao tác trên các công tắc để bắt đầu quá trình. Tuy nhiên, bơm turbo sẽ yêu cầu được phục vụ bởi bơm sơ cấp, vì vậy công tắc bơm sơ cấp cần phải được gạt về vị trí Turbo hoặc vị trí Lock/Chamber