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气体质量流量控制器

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2024-04-11 15:00:00.0

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v1.0.0

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气体质量流量控制器

使用说明书

JXBS-MFC

Ver1.0

第一章 产品介绍

1.1 工作原理

质量流量控制器(Mass Flow Controller缩写为MFC)用于对气体的质量流量进行精密测量和控制。流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(无需温度压力补偿)。将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大,放大后的流量检测电压与设定电压进行比较,再将差值信号放大后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。分流器决定主通道的流量。

1.2 产品特点

l 精度高

l 重复性好

l 响应速度快

l 软启动

l 稳定可靠

l 工作压力范围宽(可以在高压或真空条件下工作)

l 其操作使用方便,可任意位置安装

l 便于与计算机连接实现自动控制

1.3 产品用途

半导体和集成电路工业、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产中有着重要的应用。其典型的应用场合包括:电子工艺设备,如扩散、氧化、外延、CVD、等离子刻蚀、溅射、离子注入;以及镀膜设备、光纤熔炼、微反应装置、混气配气系统、毛细管测量、气相色谱仪及其它分析仪器。

第二章 产品参数

2.1 技术指标

项目	参数
流量规格	( 0~50) SCCM(可定制） ( 0~1,4,15,50,200) SLM（可定制）
流量控制范围	2~100% of F.S
准确度	±1.5%F.S
线性	±1%F.S
重复精度	±0.2%F.S
响应时间	≤10sec
工作压差范围	（0.1~0.5）MPa
工作环境温度	5℃~45℃
工作电压	DC 12V-24V

注：

质量流量控制器出厂通常用氮气（N2）标定

质量流量的单位规定为SCCM(标准毫升/分)

SLM(标准升/分）

标准状态规定为：温度——273.15K（0℃）

气压——101325Pa（760mm Hg）

F.S.（Full Scale）：满量程值

2.2 产品外观

图2.1产品外观图

2.3 产品尺寸

图2.2产品尺寸图

第三章 产品操作

连接电源，产品界面显示界面1，按k1，即可切换界面

界面1：工况流量

目前的实时流量

界面2：流量值设定

按下K2数值增加

按下K3数值减少

按下K4确定设置的流量值

按下K5改变数值倍数（1/10/100）

界面3：累计流量

按下K4控制功能

打开：打开电磁阀

关闭：关闭电磁阀

控制：按照设定流量值出气

按下K5长按开始累加/消除累加

界面4：量程设置

第四章 注意事项

4.1 禁用流量介质

使用气体必须净化，切忌粉尘、液体和油污。必要时，须在气路中加装过滤器等。如果流量计出口接有液体源瓶, 应在流量计出口加装单向阀, 防止液体回流损坏流量计。

4.2 使用腐蚀性气体问题

在用户系统无水汽、低泄漏、勤清洗、使用得当的条件下, 可以用于控制一般的腐蚀性气体。使用氨气的用户应在定货时声明。不能用于有机溶剂蒸汽（如丙酮等）和 BCl3、BBr3 等强腐蚀性气体。阀口的密封材料通常为氟橡胶或耐氨橡胶，也可以选用聚四氟乙烯；当选用四氟乙烯时，阀口容易出现漏气，阀口密封的漏气率小于满量程流量的2%；对于使用特殊腐蚀性气体，所有密封材料都要作相应改变。

注：

对于使用腐蚀性或有毒、易燃气体的产品，通气使用前应严格保证并检验安装和联接的气密性；如需从系统上卸下，应在断开气路前，使用干燥的对人体无害的常规气体（如氮气、空气）或惰性气体对产品进行彻底的清洗。如没有清洗，可能会引起火灾、爆炸、中毒等意外事故，将导致人员伤亡。

4.3 阀口密封问题

质量流量控制器的电磁阀是调节阀,不是截止阀,不能当截止阀使用,用户应另配截止阀。特别是用户如果使用腐蚀性气体,通常应该在质量流量控制器进出气口各加一个截止阀,以保证工作安全。长期工作后,如果控制器阀口的漏气率在2%F.S以内,是属于正常情况。如果漏气大于满量程的2%,则应进行维修。

4.4安装位置注意问题

本流量计安装时最好保持安装面水平。用户订货时应注明实际安装位置，我公司根据用户的安装位置进行标定后出厂。如果用户的实际安装位置与产品出厂时的标定位置不一致时，产品可能出现零点偏移，此时可调整零点后再工作。

4.5 注意工作压差

对于质量流量控制器要特别注意工作介质的气压，应注意使控制器进出气口两端的工作压差保持在指标范围之内。特别是在高压下工作时，气压差过大，流量将无法关闭或调小。在使用大流量的质量流量控制器时，要注意适当加粗管道和减小气源内阻，若工作压差小于要求值，有可能流量达不到满量程值。

4.6 标定和不同气体的换算

本流量计出厂通常用氮气（N2）标定。如果要求用使用气体标定, 需要在订货时与销售人员特别申明。

用氮气标定的流量计用户使用其它气体时, 可以通过附录的转换系数进行换算, 算出被使用气体的流量。将质量流量控制器显示出的流量读数，与某使用气体的转换系数相乘，即得该被测气体在标准状态下的质量流量。

例如：一个出厂标定为100 SCCM(N2) 的 MFC，通甲烷气体时显示的流量为 86 SCCM，从附录查得甲烷的转换系数为 0.719，则甲烷的实际流量为 86×0.719 即 61.8 SCCM。

如果用户使用混合气体，可以通过附录介绍的方法, 计算出混合气体的转换系数。

第五章 故障判断和处理

故障现象	故障可能原因	处理方法
开机后，无气流通过	a. 气源未开，气路不通	接通气源，开通气路
	b. 阀控开关关闭	将阀开关置于“阀控”位或“清洗”位
	c. 无设定信号	检查设定电位器和“内外”设定开关的状态等
	d. 过滤器堵塞	^*更换过滤器
	e. 调节阀故障	检查阀线包是否断，^*清洗调节阀
	f. 电路故障	^*维修电路
开机不通气的情况下，流量监测不正常	1. 零点偏差	调整调零电位器
	2. 电源故障	^*检查电源
	3. 传感器故障	^*更换传感器
	4. 运算放大器或其他电路故障	^*更换运放，维修电路
在阀门关闭的情况下，仍有较大流量通过	a. 入口气压过高，进出气口之间的压差超过额定值	适当降低输入气压，减小气压差
	b. 阀门污染	^*清洗阀门，更换密封件
	c. 调节阀故障	^*重新调整调节阀
流量显示不能达到满量程值	1. 气压降低于额定值	提高入口气压
	2. 通道堵塞	^*清洗MFC通道
	3. 设定电压过低	^*检查设定电压
	4. 其他电路故障	^*维修电路
气流控制不稳定，有较大波动	a. 气源压强太低或不稳	提高气源气压，稳定气源压强
	b. 气源内阻过大	降低气源内阻
	c. 电路或调节阀故障	^*维修调整
使用高频源时流量控制器受干扰	1. 供电系统的地线和零线连接或机壳接地有问题	检查接地系统, 注意一点接地
	2. 信号参考端连接问题	检查信号连接线
	3. 空间干扰	适当屏蔽,远离干扰源, 选用屏蔽线
实际流量与显示流量不一致	a. 显示器量程或单位与控制器不匹配	^*重调显示器
	b. 控制器通道被污染,引起流量精度发生偏差	^*对控制器进行清洗标定
	c. 流量计零点有较大漂移, 不稳定	^*更换传感器, 维修电路
设定为零时仍有流量流过	1. 调节阀漏气	维修调节阀
设定为零时仍有流量流过	2. 流量计零点偏负	^*将流量计零点调为零或偏正
通道有很大气流流过, 而输出无流量显示	a. 传感器堵塞	^*维修更换传感器气源有粉尘, 应在通道前加装过滤器。若使用硅烷等特殊气体,应注意管路的密封性和气源干燥
通道有很大气流流过, 而输出无流量显示	b. 电路故障	^*维修电路
不通气时, 发现零点不稳, 或零点长时间慢漂移	1.传感器故障	^*更换传感器

注：

标*号的项目必须由专业维修人员进行修理。

第六章附录

6.1气体质量流量转换系数

气体	比热(卡/克℃)	密度(克/升 0℃)	转换系数
GeH4 锗烷	0.1405	3.4180	0.569
H2 氢气	3.4224	0.0899	1.010
HBr 溴化氢	0.0861	3.6100	1.000
HCl 氯化氢	0.1911	1.6270	1.000
HF 氟化氢	0.3482	0.8930	1.000
HI 碘化氢	0.0545	5.7070	0.999
H2S 硫化氢	0.2278	1.5200	0.844
He 氦气	1.2418	0.1786	1.415
Kr 氪气	0.0593	3.7390	1.415
N2氮气	0.2486	1.2500	1.000
Ne 氖气	0.2464	0.9000	1.415
NH3 氨气	0.5005	0.7600	0.719
NO 一氧化氮	0.2378	1.3390	0.976
NO2 二氧化氮	0.1923	2.0520	0.741
N2O 一氧化二氮	0.2098	1.9640	0.709
O2 氧气	0.2196	1.4270	0.992
PCl3 三氯化磷	0.1247	6.1270	0.358
PH3 磷烷	0.2610	1.5170	0.691
PF5 五氟化磷	0.1611	5.6200	0.302
POCl3 三氯氧磷	0.1324	6.8450	0.302
SiCl4 四氯化硅	0.1270	7.5847	0.284
SiF4 四氟化硅	0.1692	4.6430	0.348
SiH4 硅烷	0.3189	1.4330	0.599
SiH2Cl2 二氯氢硅	0.1472	4.5060	0.412
SiHCl3 三氯氢硅	0.1332	6.0430	0.340
SF6 六氟化硫	0.1588	6.5160	0.264
SO2 二氧化硫	0.1489	2.8580	0.687
TiCl4 四氯化钛	0.1572	8.4650	0.206
WF6 六氟化钨	0.0956	13.2900	0.215
Xe 氙气	0.0379	5.8580	1.415
Air 空气	0.2400	1.2930	1.006
Ar 氩气	0.1250	1.7837	1.415
AsH3 砷烷	0.1168	3.4780	0.673
BBr3 三溴化硼	0.0647	11.1800	0.378
BCl3 三氯化硼	0.1217	5.2270	0.430
BF3 三氟化硼	0.1779	3.0250	0.508
B2H6 硼烷	0.5020	1.2350	0.441
CCl4 四氯化碳	0.1297	6.8600	0.307
CF4 四氟化碳	0.1659	3.9636	0.420
CH4 甲烷	0.5318	0.7150	0.719
C2H2 乙炔	0.4049	1.1620	0.581
C2H4 乙烯	0.3658	1.2510	0.598
C2H6 乙烷	0.4241	1.3420	0.481
C3H4 丙炔	0.3633	1.7870	0.421
C3H6 丙烯	0.3659	1.8770	0.398
C3H8 丙烷	0.3990	1.9670	0.348
C4H6 丁炔	0.3515	2.4130	0.322
C4H8 丁烯	0.3723	2.5030	0.294
C4H10 丁烷	0.4130	2.5930	0.255
C5H12 戊烷	0.3916	3.2190	0.217
CH3OH 甲醇	0.3277	1.4300	0.584
C2H6O 乙醇	0.3398	2.0550	0.392
C2H3Cl3 三氯乙烷	0.1654	5.9500	0.278
CO 一氧化碳	0.2488	1.2500	1.000
CO2 二氧化碳	0.2017	1.9640	0.737
C2N2 氰气	0.2608	2.3220	0.452
Cl2 氯气	0.1145	3.1630	0.858
D2 氘气	1.7325	0.1798	0.998
F2 氟气	0.1970	1.6950	0.931
GeCl4 四氯化锗	0.1072	9.5650	0.267

6.2 转换系数使用说明

质量流量控制器出厂时一般用N2 标定，实际使用中如果是其它气体，必要时可进行读数修正，方法是以流量显示仪显示的流量乘以流量转换系数。如是单组份气体，其转换系数可在我厂产品技术说明书中查得；如是多组份气体（假定由 n 种气体组成），请按下列公式计算其转换系数 C：

基本公式：C=0.3106 N /ρ(Cp)

其中：

ρ——为气体在标准状态下的密度

CP——为气体的定压比热

N ——为气体分子构成系数（与该气体分子构成的组份有关, 见下表）

气体分子构成系数表：

气体分子构成	举例	N取值
单原子分子	ArHe	1.01
双原子分子	CON2	1.00
三原子分子	CO2NO2	0.94
多原子分子	NH3C4H8	0.88

对于混合气体：N =N1(ω1/ωT )+N2(ω2/ωT ) + ···+ Nn(ωn/ωT )

导出公式：

其中：

ω1 …ωn ——为相应气体的流量

ωT ——为混合气体的流量

ρ1…ρn ——为相应气体在标准状态下的密度 (数值见气体转换系数表) CP1…CPn ——为相应气体的定压比热 (数值见气体转换系数表)

N1 … Nn ——为相应气体的分子构成系数, 取值见气体分子构成系数表

标准状态：压力—101325Pa (760 mm Hg)，温度—273.15K (0℃)。

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