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精控气体毫厘，压电促动器协同MFC质量流量控制器的革新之路

更新时间：2025-06-12 10:30:19点击次数：296次

揭秘MFC质量流量控制器：

气体流量的精密指挥官


MFC(Mass Flow Controller)质量流量控制器,不但具有质量流量计-MFM（Mass Flow Meter）的功能，更关键的是它能自动控制气体流量。具体而言，用户可根据实际需求设定目标流量值，MFC质量流量控制器（也常被称作流量计）会自动将流量精准维持在该设定值上。即便面临系统压力波动或环境温度变化等情况，它也能确保流量稳定在设定值，不会出现偏离。简而言之，质量流量控制器是一种可实现稳流功能的装置，既支持手动设定流量，也能与计算机连接实现自动控制，是气体稳流领域的常用设备。

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（注：图片来源于网络）

MFC质量流量控制器工作原理

质量流量控制器（MFC）的核心是集成传感、信号处理与控制部分的复合系统：当气体流经通道时，其传感器模块通过流动介质测定相应的参数数据，检测元件将参数信号转换为电信号后，控制器将该信号与预设流量对应的理论值进行实时比对，通过动态调节元件再将差值信号放大后去控制调节阀门，实现了闭环控制流过通道的流量，使之与设定的流量相等。这种闭环控制机制既能通过相关参数数据解算实际流量，又能通过功率反馈实现设定值的控制精度，最终达成气体质量流量的高稳定性调控。
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（示意图）



MFC质量流量控制器的舞台：

从纳米实验室到工业巨人


01

半导体制造领域

在晶圆加工过程中，MFC质量流量控制器精确控制着多种反应气体的流量，保障薄膜沉积（CVD/PVD）、刻蚀工艺、离子注入、清洗等工艺的稳定性。（一片价值数万元的晶圆，其成败往往取决于气体流量的精准控制。）

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（注：图片来源于网络）

02

新能源与燃料电池

在锂电池生产中，MFC质量流量控制器控制氮气吹扫流量，防止水分侵入注液车间，保障制备流程的干燥气氛。在氢燃料电池生产中，MFC质量流量控制器精确调节电解水制氢设备的气体流量和精准控制氢燃料电池堆的气体供给，优化电化学反应效率。

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（注：图片来源于网络）

03

科研与实验室

在实验室、研究所的基础实验中，MFC质量流量控制器协助实验室气体配比器实现多组分气体的动态混合。在进行材料研发时，例如纳米材料石墨烯的制备，MFC质量流量控制器控制甲烷的流量从而调节生长速率等等。
作为气相色谱仪、质谱仪等精密仪器的“气体脉搏调节器”，MFC质量流量控制器帮助这些设备控制精确的气体流量，确保分析结果的准确性。
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（MFC实现多组分气体动态混合-示意图）
（注：图片来源于网络）

04

环境监测

在环保领域中，MFC质量流量控制器广泛适用于空气质量监测系统中空气量的计量、颗粒物大气采样仪中流量的校准、气体分析仪和动态气体校准仪等的流量控制等场景，能够很好解决大气监测过程中对空气量精确计量和控制的问题。例如：在废气处理时，通过MFC质量流量控制器监测VOCs的浓度并且调节稀释气体流量，可以确保在线监测的准确性。

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（注：图片来源于网络）

05

生物工程与生命科学

在以生命科学为基础的生物技术产业中，生物工程、制药和医疗设备，都需要可靠和准确的仪器来最大限度地提高产量和控制过程。MFC质量流量控制器可实现重复性和长期稳定性，确保在研发、生物反应器、发酵罐以及医疗应用中提供最优的气体测量和控制精度。例如：生物发酵时，MFC质量流量控制器精确控制微生物培养过程中氧气、二氧化碳的供给，优化菌体生长效率；医疗气体混合时，MFC质量流量控制器负责麻醉机、呼吸机、制氧机中的多气体比例调节，确保吸入浓度安全准确；微生物、细胞培养过程中，MFC质量流量控制器控制各类气体的定量供给以维持培养液的pH值等等。

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（注：图片来源于网络）
 在半导体制造车间内，一粒尘埃大小的误差可能导致整片晶圆作废；在燃料电池实验室中，氢氧比例0.1%的偏差可能会显著降低能量转化效率；在医疗设备生产线上，气体流量的微小差别也可能决定着患者的生命安全。这些场景的核心共同点，是对气体质量流量控制器（MFC）极致精度的追求。




芯明天金属密封型压电促动器：

MFC质量流量控制器的精度革命


面对高端制造业对MFC质量流量控制器精度和响应速度的极致要求，传统技术已接近瓶颈。在这一背景下，压电陶瓷技术为MFC质量流量控制器带来了革命性突破。

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压电陶瓷促动器的优势：

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纳秒级响应：超快响应速度，比传统阀门快数十倍以上；

亚微米级定位精度：实现阀门开度的纳米级控制，大幅提升流量调节精度；

零功耗保持：在稳定状态下几乎不消耗电能，节能效果显著；

无电磁干扰：避免传统阀门可能产生的磁场干扰问题。


芯明天金属密封型压电促动器

金属密封型压电促动器因外壳做了全密封，实现了与大气环境的绝缘，进而受环境湿度影响较小，具有更长的使用寿命和更高性能，非常适用于需要高可靠性的半导体器件制造设备和光通信设备等。


产品特点

·高可靠性：在85℃和100V下可实现MTTF=36000小时

·精确的纳米定位
·机械磨损最小化
·工作温度：-25℃~+85℃或-40℃~+150℃
·出力最大可达：3600N
·驱动电压：0~150V
·内置预加载机构和安装附件，便于安装到设备中
注：MTTF（Mean Time To Failures）为平均失效前时间。

型号举例

H550C801WD1-A0LF是芯明天金属密封型压电促动器的众多型号之一，它的行程可达55μm，出力可达800N，高标准的性能使其非常适用于流体流量控制阀的驱动，满足流体流量控制阀对驱动部件高可靠性和高精度的要求。（另有多款型号可供选择，并且支持参数定制）
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技术参数

型号
H550C801WD1-A0LF
标称位移
55±8μm
推力
800N
静电容量
6.4μF
谐振频率
18kHz
类型
无法兰
重量
16g
工作温度
-25~85℃
长度
44.4±0.5mm

尺寸图

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