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什么是質(zhì)量流量計(jì)？什么是質(zhì)量流量控制器？
1. 什么是質(zhì)量流量計(jì)？什么是質(zhì)量流量控制器？
質(zhì)量流量計(jì)，即Mass Flow Meter（縮寫為MFM）, 是一種測量氣體流量的儀表，其測量值不因溫度或壓力的波動(dòng)而失準(zhǔn)，不需要溫度壓力補(bǔ)償。
質(zhì)量流量控制器, 即Mass Flow Controller（縮寫為MFC）, 不但具有質(zhì)量流量計(jì)的功能，更重要的是，它能自動(dòng)控制氣體流量，即用戶可根據(jù)需要進(jìn)行流量設(shè)定，MFC自動(dòng)地將流量恒定在設(shè)定值上，即使系統(tǒng)壓力有波動(dòng)或環(huán)境溫度有變化，也不會(huì)使其偏離設(shè)定值。簡單地說,質(zhì)量流量控制器就是一個(gè)穩(wěn)流裝置, 是一個(gè)可以手動(dòng)設(shè)定或與計(jì)算機(jī)聯(lián)接自動(dòng)控制的氣體穩(wěn)流裝置。
2. 質(zhì)量流量控制器的原理是什么？
質(zhì)量流量控制器由流量傳感器、分流器通道、流量調(diào)節(jié)閥門和放大控制器等部分組成。氣體流量傳感器采用毛細(xì)管傳熱溫差量熱法原理測量氣體的質(zhì)量流量(無需溫度壓力補(bǔ)償)。將傳感器加熱電橋測得的流量信號送入放大器放大, 放大后的流量檢測電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較, 再將差值信號放大后去控制調(diào)節(jié)閥門，閉環(huán)控制流過通道的流量使之與設(shè)定的流量相等。分流器決定主通道的流量。與質(zhì)量流量控制器配套的流量顯示儀上設(shè)置有穩(wěn)壓電源,數(shù)字電壓表, 設(shè)定電位器, 外設(shè)、內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)換和三位閥控開關(guān)等。
3. 怎么理解質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量控制器的流量單位？
氣體質(zhì)量流量單位一般以sccm（Standard Cubic Centimeter per Minute,每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升）和slm（Standard Liter per Minute,每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升）來表示。這意味著，這種儀表在不同的使用條件下，指示的流量均是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定為: 氣壓—101325Pa (760mm Hg); 溫度—0℃ (273.15K)。這是這種儀表和其它流量計(jì)的重要區(qū)別，也是sccm﹑slm不同于mL/min﹑L/min 之處。
對多數(shù)用戶而言，體積流量的表示方法很符合習(xí)慣﹑便于使用，但也有用戶需要知道單位時(shí)間內(nèi)流過介質(zhì)的質(zhì)量（如g/min）,這個(gè)要求是很容易實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度是一個(gè)常數(shù), 可以方便地查到，因而簡單地做一個(gè)乘法（以密度乘以若干slm）即可實(shí)現(xiàn)。所以說,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量就等同于質(zhì)量流量。
需要注意的是, 被*質(zhì)量流量控制器廠商共同采用的sccm/slm這種質(zhì)量流量單位, 不符合國內(nèi)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的常用的質(zhì)量流量的單位（Kg/min）, 但是它符合半導(dǎo)體協(xié)會(huì)制定的SEMI標(biāo)準(zhǔn)。
4. 什么情況下用質(zhì)量流量計(jì), 什么情況下用質(zhì)量流量控制器 ?
一般而言，僅對流量進(jìn)行計(jì)量或監(jiān)測時(shí)，用質(zhì)量流量計(jì)；需要對流量進(jìn)行控制時(shí)，用質(zhì)量流量控制器。某些測量場合，用二者皆可，如對毛細(xì)管流通能力的測量,當(dāng)定壓測流的時(shí)候, 用質(zhì)量流量計(jì); 當(dāng)定流測壓時(shí), 需要用質(zhì)量流量控制器。注意, 當(dāng)質(zhì)量流量控制器處于清洗狀態(tài)時(shí), 也可以當(dāng)質(zhì)量流量計(jì)使用, 只不過氣壓降要比普通質(zhì)量流量計(jì)大一些。
5. 質(zhì)量流量計(jì) / 質(zhì)量流量控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？
(1) 流量的測量和控制不因溫度或壓力的波動(dòng)而失準(zhǔn)。
對于多數(shù)流量測控系統(tǒng)而言，很難避免系統(tǒng)的壓力波動(dòng)及環(huán)境和介質(zhì)的溫度變化。對于普通的流量計(jì)，壓力及溫度的波動(dòng)將導(dǎo)致較大的誤差；對于質(zhì)量流量計(jì) / 質(zhì)量流量控制器，則一般可以忽略不計(jì)。
(2) 測量控制的自動(dòng)化
質(zhì)量流量計(jì) / 質(zhì)量流量控制器可以將流量測量值以輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。這樣很容易實(shí)現(xiàn)對流量的數(shù)字顯示﹑累積流量自動(dòng)計(jì)量﹑數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄﹑計(jì)算機(jī)管理等。對質(zhì)量流量控制器而言，還可以實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)控制。通常, 模擬的MFC/MFM輸入輸出信號為0~+5V或4~20mA, 數(shù)字式MFC/MFM還配有RS232或RS485數(shù)字串行通訊口, 能非常方便地與計(jì)算機(jī)連接, 進(jìn)行自動(dòng)控制。
(3) 地定量控制流量
質(zhì)量流量控制器可以地控制氣體的給定量，這對很多工藝過程的流量控制﹑對于不同氣體的比例控制等特別有用。
(4) 適用范圍寬
有很寬的工作壓力范圍，我們的產(chǎn)品可以從真空直到10MPa; 可以適用于多種氣體介質(zhì)（包括一些腐蝕性氣體，如HCL）；有很寬的流量范圍，我們的產(chǎn)品小流量范圍可達(dá)0～5 sccm，流量范圍可達(dá)0～200 slm。流量顯示的分辨率可達(dá)滿量程的0.1%, 流量控制范圍是滿量程的2~100% (量程比為-- 50:1), 因此在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
6. 質(zhì)量流量計(jì)的缺點(diǎn)是什么? 使用質(zhì)量流量控制器害怕什么?
相對廉價(jià)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來說, 質(zhì)量流量計(jì)的主要缺點(diǎn)就是價(jià)格比較昂貴。
使用質(zhì)量流量控制器有四怕:
1怕粉塵, 若粉塵進(jìn)入流量計(jì)會(huì)堵塞傳感器和分流器, 造成測量誤差, 要求在進(jìn)氣口前加裝過濾器;
2怕液體和油污進(jìn)入MFC, 會(huì)造成失控, 如果MFC的出口接有液體罐, 需要在MFC出口加上單向閥, 防止液體回流;
3怕使用潮濕的腐蝕性氣體, 潮濕的腐蝕性氣體會(huì)使不銹鋼生銹, 造成MFC通道損壞, 因此要求在使用腐蝕性氣體前, 要對氣體和MFC管路系統(tǒng)進(jìn)行干燥處理;
第四怕在使用強(qiáng)腐蝕性、易燃易爆、有毒等危害性氣體時(shí)不按安全規(guī)則操作, 有可能造成產(chǎn)品損壞和其它更嚴(yán)重的損失。正確使用, 安全操作, 對每個(gè)用戶都是重要的。
7. 質(zhì)量流量控制器的工作壓差范圍是個(gè)什么概念?
質(zhì)量流量控制器(MFC)中設(shè)置有一個(gè)氣體流量調(diào)節(jié)閥門, 閥門能使通過控制器的流量從零調(diào)節(jié)到測量的滿量程, 在工作的過程當(dāng)中, 控制器的入口和出口之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣壓降, 即壓差。MFC的工作壓差范圍通常為0.1~0.3MPa, 若壓差低于低值(0.1 MPa), 有可能控制達(dá)不到滿量程值; 若高于值(0.3MPa), 有可能關(guān)閉時(shí)流量不能小于2%F.S。用戶使用MFC時(shí), 無論用戶工作的反應(yīng)室是真空還是高壓, 應(yīng)做到使MFC進(jìn)出氣兩端的壓差保持在所要求壓差范圍之內(nèi), 并且要求氣壓要相對穩(wěn)定。
8. 質(zhì)量流量控制器在高壓條件下如何使用?
質(zhì)量流量控制器的工作壓差范圍通常比較小, 要在高壓條件下正常使用需要特別注意三點(diǎn): 1 是要選擇耐壓符合要求的MFC; 第二, 是要挑選工作壓差范圍大的產(chǎn)品型號; 第三, 要在MFC氣路前面加減壓閥, 穩(wěn)定入口氣壓, 在MFC下游加背壓閥, 穩(wěn)定反應(yīng)室和MFC出口的氣壓, 適當(dāng)調(diào)節(jié)減壓閥和背壓閥, 要保證MFC的工作壓差不會(huì)超過規(guī)定的范圍。只要做到以上三點(diǎn), MFC就能夠在高壓條件下穩(wěn)定工作。
9. 使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽, 氣壓很低, 如何定制質(zhì)量流量控制器的低壓降產(chǎn)品?
部分用戶使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽做氣源(如用丙酮等), 氣壓很低, 用普通MFC, 不能正常工作。這時(shí)用戶需要向供貨商特別聲明, 定制低壓降的質(zhì)量流量控制器。通?？梢远ㄖ乒ぷ鲏翰畹陀?.01MPa的MFC, 這時(shí)MFC的工作壓差范圍, 也會(huì)變小。
注意使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽時(shí), 不能讓汽化物在MFC中結(jié)露, 結(jié)露會(huì)影響MFC的正常工作。為了防止結(jié)露, 可以對管路和MFC適當(dāng)加溫, 但MFC的工作環(huán)境溫度通常不得超過50℃。如果用戶要MFC的工作環(huán)境溫度超過65℃以上, 需要特殊購買高溫MFC產(chǎn)品。
10. 質(zhì)量流量控制器能用于控制腐蝕性氣體和特殊氣體嗎? 如何選擇密封材料?
質(zhì)量流量控制器可以用于控制各種氣體, 包括腐蝕性氣體和特殊氣體, 但是要注意, 對于使用腐蝕性氣體和特殊氣體, 需要恰當(dāng)選擇型號和密封材料。用戶在訂貨時(shí), 需要向供貨廠商特殊聲明使用氣體, 以免因?yàn)檫x型或選擇密封材料錯(cuò)誤, 造成嚴(yán)重?fù)p失。
通常氣體質(zhì)量流量控制器接觸工作氣體的濕材料為316L不銹鋼、聚四氟乙烯和密封材料等, 密封材料又分為金屬密封和橡膠密封兩大類。金屬密封的材料一般為不銹鋼、金或鎳等耐腐蝕材料。采用金屬密封的MFC原則上可以用于任何氣體, 包括各種腐蝕性氣體和特種氣體。對于三溴化硼、三氯化硼、氟化氫等強(qiáng)腐蝕性氣體和MOCVD使用的金屬氧化物氣體建議采用金屬密封的MFC。
由于金屬密封的MFC價(jià)格較高, 通常要求不高的場合, 均采用橡膠密封的MFC。如果不特殊聲明, MFC都采用氟橡膠密封, 可以用于大多數(shù)酸性和堿性腐蝕性氣體, 例如可以用于氯化氫等鹵族干燥氣體。其它一些特殊腐蝕性氣體, 需要采用特種橡膠。氨氣——需要采用耐氨橡膠, 如乙丙橡膠、氯丁橡膠或丁晴橡膠; 有機(jī)溶劑汽氛(丙酮、甲苯等)——需要采用硅橡膠; 三溴化硼、三氯化硼、氟化氫等——需要采用全氟橡膠。