GasMix™ · 仪器指南
如何为仪器选择合适的 MFC 量程
每个流量控制器的满量程决定了您实际能够生成的浓度范围及其准确度。下面介绍如何一次就选对量程。
01我们要讨论的是什么
GasMix™ 仪器通过质量流量控制器(MFC)实时计量每个通道的流量,从而构建气体浓度。满量程流量(即 MFC 能够测量和调节的最大流量)本质上就是该流量控制器的“规格”,也就是我们所说的量程。
额定 100 mL/min 的 MFC 与额定 500 mL/min 的 MFC 并不等同:它们覆盖的流量范围不同。选择量程,就是选择每个通道的工作流量窗口,进而决定仪器能够准确生成的浓度窗口。
需要记住的核心要点量程并不是“越大越好,留足余量”。选择量程的原则是让您的工作点落在 MFC 准确度最高的区间:满量程的 10 % 至 100 %。
02黄金法则:瞄准满量程的 10 – 100 %
在 GasMix™ 仪器上,满量程的 10 % 至 100 % 区间准确度最高,在此区间内重复性优于 0.1 %,准确度为设定值的 ± 1 %。这就是设计时应瞄准的工作窗口。MFC 仍可在低至满量程 2 % 的范围内工作,但不确定度更高。无论如何,无论您处于 MFC 量程的哪个位置,我们的 AlySoft 软件都会为您计算不确定度。
MFC 的工作区间 量程 = 100 mL/min · 示例
整个产品线遵循相同规则所有 GasMix™ 仪器的工作范围均为满量程的 2 % 至 100 %,其中 10 % 以上准确度最高。在每个型号上,都应将工作点设定在刻度的上半部分。
03分步方法
GasMix™ 软件会根据母气瓶浓度和控制器量程,自动计算每个通道的流量。我们的任务(在订购时或开展新应用之前)是确保这些计算出的流量落在 MFC 的工作范围内。
1. 列出极限工作点
确定您希望生成的最低和最高浓度,以及源气(母气瓶)的浓度。这两个极值决定了量程的选择。
2. 换算为流量
对于稀释,源气流量为:Q_source = (C_target / C_parent) × Q_total。最稀的点需要最小流量;最浓的点需要最大流量。
3. 为每个通道选择一个控制器
一次稀释需要使用两个流量控制器:一个用于源气,一个用于稀释气。稀释比来自两路流量之比。对于每个通道,选择满量程能够容纳该通道最高流量的量程,使其工作点位于刻度高端。选配得当的一对控制器甚至可以实现深度稀释:小量程的源气通道在接近其低端的位置运行,大量程的稀释气通道在接近满量程的位置运行。下方的计算器可为您同时确定两者的量程。
04量程计算器
一次稀释需要使用两个质量流量控制器:一个用于源气,一个用于稀释气。稀释比由两路流量之比决定。输入您的应用参数,工具即可为两者确定量程。结果仅供参考,需由 Alytech 根据您的具体气体和仪器型号确认。
确定两个通道的量程
源气在载气中稀释:源气通道和稀释气通道。流量单位可自行选择,只需保持一致即可(例如 mL/min)。
05计算示例
您有一瓶1000 ppm 的 NO,希望生成10 至 200 ppm 的校准系列,总流量固定为 1000 mL/min。一次稀释使用两个通道(源气和稀释气),因此需要两个流量控制器。
换算为各通道流量
每个通道配备一个控制器,按其自身的最高流量选型:
| 通道 | 流量 | 控制器 | 最高点 |
|---|---|---|---|
| 源气 | 10 – 200 mL/min | 200 mL/min FS | 100 % FS |
| 稀释气 | ≈ 800–990 mL/min | 1000 mL/min FS | 99 % FS |
两个控制器(200 mL/min 的源气量程和 1000 mL/min 的稀释气量程)即可覆盖整个系列。最稀的点(10 ppm → 10 mL/min)位于源气量程的 5 %,完全处于工作范围内;如有需要,提高总流量即可将其提升到最佳区间。如需更深的稀释,只需为源气控制器选择更小的量程,使其在接近低端的位置运行,同时稀释气在接近满量程的位置运行,仍然只需两个控制器。
06两个常见错误
为“留余量”而选大量程
这是最常见的错误。单个过大的量程会把低浓度点推到刻度的低端,超出 10–100 % 的最佳区间。表面上的余量会牺牲最稀点的准确度,而第二个较小的量程本可以让这些点保持在最佳区间。
量程过小导致饱和
量程过小会使高浓度点超过 100 % FS 而饱和:仪器在物理上无法提供所需流量,您的最高浓度将无法实现。
合理的选型介于两者之间,让每个点都位于刻度高端。当一个应用跨越多个数量级时,解决办法不是勉强使用单个 MFC,而是为其配置多个量程,或采用多级(级联)稀释。
07确定量程前的检查清单
- 我已列出最低和最高目标浓度,以及母气瓶浓度。
- 我已将这些极值换算为各通道的流量。
- 我的最高流量保持在 ≤ 100 % FS(所选量程)。
- 我的最低流量保持在 ≥ 2 % FS。
遵循以上要点,您请求的每个浓度都将落在仪器保持最佳准确度的区间内,同时软件会计算并报告每个点的最终不确定度,实现完整溯源。
参考依据:所有仪器的工作范围均为 2–100 % FS,10 % 以上准确度最高;重复性 < 0.1 %;符合 ISO 6145-7。
具体情况具体分析:可用的流量量程取决于气体、仪器型号和配置。对于任何特定应用,请由 AlyTech 验证配置:gasmix@alytech.fr。