多氣體測量技術(shù)

　　氣體質(zhì)量流量控制器所使用氣體種類繁多，不同客戶所用氣體需求不同，并且半導(dǎo)體行業(yè)中很多氣體為有毒或易燃易爆氣體，在對流量控制器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，為簡化生產(chǎn)和保證可實(shí)施性、安全性，不可能全部使用實(shí)際氣體進(jìn)行標(biāo)定。

　　因此，根據(jù)氣體的壓縮特性建立一個(gè)可以提供多種基本氣體(N2，H2，He，SF6等)的氣體標(biāo)定平臺是非常必要的。其他氣體可以在這些基本的氣體的測量基礎(chǔ)上，采用轉(zhuǎn)換系數(shù)的方式得到實(shí)際流量。多采用的是N2作為代替氣體并乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)(標(biāo)定的目標(biāo)氣體和氮?dú)庵g的轉(zhuǎn)換系數(shù)可通過試驗(yàn)的方法測得)的方法進(jìn)行標(biāo)定。

2. 氣體轉(zhuǎn)換基本原理

　　氣體的流量轉(zhuǎn)換系數(shù)理論上取決于該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度和比熱, 以及氣體的分子構(gòu)成系數(shù)。常用的單組份氣體，其轉(zhuǎn)換系數(shù)可在廠家產(chǎn)品技術(shù)說明書中查得;如果知道該氣體的密度和比熱,也可以用下面的基本公式計(jì)算出來。

　　氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)C的基本公式：

　　C=0.3106 N /ρ(Cp)

　　其中：ρ——為氣體的密度

　　CP——為氣體的定壓比熱

　　N ——為氣體分子構(gòu)成系數(shù)(與該氣體分子構(gòu)成的組份有關(guān), 見下表)

表1 氣體分子構(gòu)成系數(shù)表

　　如果是多組份混合氣體(假定由n種氣體組成)，按下列公式計(jì)算其轉(zhuǎn)換系數(shù)C：

　　0.3106 [N1 (ω1/ωT )+N2 (ω2/ωT ) + ··· + Nn (ωn/ωT )]

　　C = ———————————————————————————

　　ρ1Cp1 (ω1/ωT )+ ρ2Cp2 (ω2/ωT )+ ··· + ρnCpn (ωn/ωT)

　　其中：ω1 …ωn　——為相應(yīng)氣體的流量

　　　　　ωT　　　　——為混合氣體的流量

　　　　　ρ1…ρn　　——為相應(yīng)氣體的密度 (數(shù)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書)

　　　　　CP1…CPn　　——為相應(yīng)氣體的定壓比熱 (數(shù)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書)

　　　　　N1 … Nn　　——為相應(yīng)氣體的分子構(gòu)成系數(shù)

　　注意: 如果混合氣體的混合比例不固定,將無法計(jì)算出轉(zhuǎn)算系數(shù)。

3. 氣體系數(shù)應(yīng)用

　　采用氣體系數(shù)的方法可以大幅度降低多氣體產(chǎn)品的標(biāo)定使用難度，同時(shí)結(jié)合數(shù)字產(chǎn)品技術(shù)，可以使一臺產(chǎn)品具備各種不同氣體的使用能力，解決了半導(dǎo)體行業(yè)氣體使用種類繁多的問題，同時(shí)也大大降低客戶的庫存量和管理難度。