一、質(zhì)量流量控制器(MFC)核心概述
定義與優(yōu)勢
功能:直接控制氣體質(zhì)量流量(單位:sccm/slm),區(qū)別于受溫壓影響的體積流量計(mL/min)。
關(guān)鍵優(yōu)勢:
高精度(±0.5%~±1%滿量程)、穩(wěn)定性強(低漂移);
適用于變溫/變壓環(huán)境及多氣體混合場景;
微量控制能力(低至μL/min級)。
核心功能
流量控制:閉環(huán)調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)設(shè)定值與實際流量匹配。
監(jiān)測與通信:實時顯示流量數(shù)據(jù),支持模擬信號(4-20mA/0-5V)或數(shù)字接口(RS485/EtherCAT)。
氣體混合:多通道MFC精確配比(如半導體工藝氣體)。
單位與標定
標準狀態(tài):0℃、101.325kPa下體積流量(sccm/slm)等效于質(zhì)量流量。
轉(zhuǎn)換公式:質(zhì)量流量(g/min)= 標準密度(g/L) × slm值。
二、MFC工作原理與技術(shù)分類
類型原理特點適用場景
熱式MFC基于熱傳導(加熱元件+熱敏電阻),流量↑→熱損失↑→溫降↑→電信號調(diào)整。響應(yīng)快(毫秒級)、小流量優(yōu)勢半導體、生物醫(yī)藥
壓差式MFC測量體積流量,通過克拉伯龍方程換算為標準狀態(tài)流量,需溫壓補償。大流量范圍、耐高壓化工、能源
科氏力MFC利用科里奧利效應(yīng)直接測質(zhì)量流量,無溫壓依賴。超高精度(±0.1%)、可測液體/氣體食品、制藥
三、MFC關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與工作流程
核心組件
傳感器單元:熱絲/熱膜(熱式)、壓差傳感器(壓差式)。
控制模塊:PID算法、閥驅(qū)動電路(壓電閥/比例電磁閥)。
機械部件:密封材料(Viton/EPDM)、流量閥體(不銹鋼/鋁合金)。
工作流程
mermaid
復(fù)制
graph LR
A[設(shè)定目標流量] --> B[傳感器檢測流量]
B --> C[控制電路計算偏差]
C --> D[調(diào)節(jié)閥開度]
D --> E[閉環(huán)反饋至目標值]
四 、選型關(guān)鍵參數(shù)
流量范圍:如0-500 sccm(需覆蓋工藝需求)。
精度等級:±1% FS(滿量程)或更高。
響應(yīng)時間:通常<1秒(熱式更優(yōu))。
兼容氣體:腐蝕性氣體(如Cl?)需特殊材質(zhì)(哈氏合金)。
通信協(xié)議:支持Modbus、PROFIBUS等工業(yè)標準。五
五、典型應(yīng)用場景
半導體:刻蝕/沉積工藝氣體控制(如SiH?/CF?)。
生物反應(yīng)器:O?/CO?混合比例控制(±2%誤差)。
光伏:MOCVD中前驅(qū)體流量管理。
六、技術(shù)趨勢
智能化:AI算法優(yōu)化動態(tài)響應(yīng)(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID)。
集成化:多通道MFC模塊減少管路復(fù)雜度。
國產(chǎn)化加速:突破0.1%精度瓶頸,替代進口型號。
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