OHKURA（株式会社大仓电气，Ohkura Electric Co., Ltd.）成立于1946年，是日本知名的过程控制仪表及环境监测设备制造商，在流量控制与测量领域拥有深厚的技术积累。MF5100B 是 OHKURA 推出的一款高性能热式质量流量控制器（Mass Flow Controller，MFC），专门设计用于对气体介质进行精确的质量流量测量与控制。该产品为池田屋提供的原装进口精品，凭借其高精度、快速响应及优异的长期稳定性，广泛应用于半导体制造、分析仪器、真空镀膜、化工实验及生物制药等需要精确气体流量控制的领域。
MF5100B 采用热式传感原理（热旁路或毛细管热传感技术），通过测量气体流过传感器时带走的热量来直接获得质量流量，无需温度压力补偿。内置比例电磁阀与 PID 控制电路，可根据上位控制系统（PLC、PC 或 DCS）输入的设定信号（4-20mA 或 0-5V）自动调节阀门开度，使实际流量快速跟踪设定值，实现闭环控制。
二、技术参数
1. 基本规格
产品型号：MF5100B
品牌：OHKURA（大仓电气）
产品名称：热式质量流量控制器
测量原理：热式（毛细管热差式 / 热旁路式）
适用介质：非腐蚀性气体（如 N₂、Air、Ar、CO₂、O₂ 等）及部分腐蚀性气体（需选配耐腐蚀材质）
流量范围（满量程）：
标准：10 sccm、30 sccm、50 sccm、100 sccm、200 sccm、500 sccm
中流量：1 slm、2 slm、3 slm、5 slm、10 slm、20 slm
高流量：30 slm、50 slm、100 slm（可选）
控制范围：2% ~ 100% F.S.（满量程）
精度：
重复性：≤ ±0.2% F.S.
零点漂移：≤ ±0.05% F.S./℃（温度变化）
量程漂移：≤ ±0.1% F.S./℃
响应时间：
工作压差（入口/出口压力差）：
最大入口压力：0.8 MPa（约 116 psi）
耐压：1.0 MPa
3. 流体与温度参数
介质温度：5℃ ~ 50℃（精度保证范围 15℃ ~ 35℃）
推荐气体类型：N₂、O₂、Air、Ar、He、CO₂、H₂、CH₄、C₂H₆ 等（其他气体需校正）
气体校正：出厂通常用 N₂ 或 Air 标定，使用异种气体时可提供转换系数或付费重标定
阀类型：常闭比例电磁阀（不通电时关闭）
阀体材质：SUS316L 不锈钢
密封材质：
4. 电气与控制
电源：+15 VDC ±5% 或 +24 VDC ±10%（视配置），纹波 ≤ 50 mVp-p
功耗：≤ 5 W（含阀门驱动）
设定信号输入：
0-5 VDC（输入阻抗 ≥ 10 kΩ）
4-20 mA（可选，输入阻抗 250 Ω）
流量输出信号：
0-5 VDC（线性对应 0 ~ F.S.）
4-20 mA（可选）
阀门控制输出（阀动信号）：0 ~ +5 V（内部用于驱动阀门，不对外输出）
通信接口：
连接器：D-sub 9 针或 15 针（标准），可配圆形航空插头（定制）
5. 物理参数
6. 环境与安全
三、主要用途
MF5100B 质量流量控制器广泛应用于以下领域：
1. 半导体与电子制造
蚀刻工艺：精确控制反应气体（CF₄、CHF₃、Cl₂、BCl₃）流量，获得均匀刻蚀速率。
化学气相沉积（CVD）/ 物理气相沉积（PVD）：控制前驱体气体（SiH₄、NH₃、N₂O）及载气（Ar、N₂），保证膜厚均匀。
扩散/氧化炉：控制 O₂、H₂、N₂ 流量，形成氧化层或进行退火处理。
MEMS 制造：深层反应离子刻蚀（DRIE）等工艺对气体流量精度要求极高，MF5100B 的 1% 精度可满足需求。
2. 分析仪器与实验室
气相色谱仪（GC）：用作载气（He、N₂、H₂）稳流控制，提高保留时间重复性。
质谱仪（MS）：控制样品引入气体及碰撞气流量。
热重分析仪（TGA）：控制吹扫气（Air、Ar）流量，防止样品氧化或热量传递误差。
流动反应器：实验室规模的催化剂评价装置，精确控制原料气（CO、H₂、C₂H₄ 等）流量。
3. 真空镀膜与表面处理
溅射镀膜：控制 Ar 气流量，维持真空室压力及溅射速率。
蒸发镀膜：控制工艺气体（O₂、N₂）用于反应蒸发（如 ITO、SiO₂ 薄膜）。
等离子体处理：控制刻蚀气体或表面改性气体的流量（O₂、CF₄、Ar）。
4. 生物制药与医疗
生物反应器：控制 CO₂、O₂、N₂、Air 的流量，维持细胞培养的 pH 及溶氧。
发酵罐：控制通气和补料气体的流量，优化微生物代谢。
呼吸机/麻醉机：控制氧气及麻醉气体的混合比例（需医疗认证版本）。
5. 燃料电池与新能源
燃料电池测试台：精确控制阳极（H₂）和阴极（Air）的流量与压力比，测试电池性能。
电解水制氢：控制产生的 H₂ 和 O₂ 流量，或控制吹扫气（N₂）流量。
氢气混合站：将 H₂ 与天然气按比例混合，用于掺氢燃烧实验。
6. 环境监测与排放测量
稀释采样系统：将烟道气（高浓度）用 N₂ 或空气稀释至分析仪器量程内，稀释倍数需精确控制。
动态配气仪：将标准气体与稀释气体精确混合，生成不同浓度的标气用于校准分析仪。
气体渗透管：渗透管需要恒定载气流量吹扫，MF5100B 可提供稳定流量。
7. 焊接与热处理
8. 科研与高校实验室
催化反应评价：多种气体（H₂、CO、C₃H₆）的混合配气及流量控制。
燃烧实验：精确控制燃料气（CH₄、C₃H₈）和空气的流量比，研究燃烧特性。
材料合成：化学气相沉积（CVD）合成石墨烯、碳纳米管等纳米材料，对气体流量极其敏感。
四、产品特点
1. 高精度与快速响应
MF5100B 的热式传感器具有极低的热容量，可实现毫秒级的流量感应，配合快速响应的 PID 算法和比例电磁阀，使流量控制达到 T98 ≤ 1 秒。精度 ±1.0% F.S.，重复性 ≤ ±0.2% F.S.，满足从科研到工业级的严格要求。
2. 直接质量流量测量，无需温压补偿
不同于差压式或涡街式流量计需要额外测量温度、压力来换算质量流量，热式原理直接感应质量流量，尤其适合气体种类及温度压力变化频繁的场合，减少了误差来源。
3. 多气体多量程适应性强
出厂标定通常使用 N₂，但对于常用气体（Ar、O₂、CO₂、H₂、He 等），可通过面板或软件输入转换系数（基于气体比热容），即可快速适配，无需重新标定。流量范围从 10 sccm 到 100 slm 可选，一台控制器覆盖实验室微量到工业中流量的需求。
4. 低压力损失
传感器流道及阀门设计优化，满量程时压降通常小于 10 kPa（0.01 MPa），适合气路中压力裕量较小、或必须避免背压波动的工艺（如低压 CVD）。
5. 稳定的零点与量程
采用温度补偿电路和传感器差分设计，零点漂移 ≤ ±0.05% F.S./℃，量程漂移 ≤ ±0.1% F.S./℃，在宽环境温度变化下依然保持高稳定性。预热时间短（≤ 15 分钟即可达到精度要求）。
6. 可选通信控制
除了标准的模拟量（0-5V / 4-20mA）控制外，MF5100B 可配备 RS-232C、RS-485 Modbus 或 DeviceNet 通信接口，方便与 PLC、工控机或高级语言（Python、LabVIEW）进行远程读写流量设定值和测量值。多台 MFC 可组成气路系统由上位机统一调度。
7. 高洁净度与可选耐腐蚀材料
所有与气体接触的部件（传感器管、阀体、密封圈）经过严格清洗，适用于半导体等要求颗粒物及析出物极低的洁净工艺。对于腐蚀性气体（如 Cl₂、HCl、NH₃），可选用 Hastelloy 或 Inconel 材质的传感器管以及全氟橡胶（FFKM）密封件。
8. 体积小巧，安装灵活
尺寸仅 120×40×100 mm，重量约 0.8 kg，可直接安装于气体面板或仪器内部。采用标准 1/4″ Swagelok 接头，与气路系统快速连接，无需专用工具。
五、选型与使用注意事项
流量范围选择：应保证正常使用流量在控制器满量程的 20%~80% 之间，以获得最佳控制精度。避免长时间在 < 5% F.S. 的超低量程下使用，因为此时阀门易出现非线性。
气体兼容性：若介质为腐蚀性气体（Cl₂、F₂、HCl、NH₃ 等），必须选择耐腐蚀传感器（Inconel 或 Hastelloy）和 FFKM 密封件，且使用前应通入惰性气体吹扫系统测试。
压差要求：为保证阀门正常工作，入口与出口之间必须保持最小 50 kPa（0.5 kg/cm²）以上的压差（低流量型）。出口压力不能高于入口压力（倒流会使流量失控）。
气路洁净度：在上游安装微孔过滤器（0.01~0.1 μm），防止颗粒物进入 MFC 导致传感器污染或阀门卡涩。新装气路应充分吹扫后再安装 MFC。
零点校准：长期使用后或更换气体种类时，应在无流量（关闭上游阀门）且稳定通气 5 分钟后，通过面板或软件执行“零点调整”命令。
信号线使用屏蔽电缆：设定和输出信号易受电磁干扰，必须使用双绞屏蔽电缆，且屏蔽层单端接地。
阀门维护：MFC 内部比例阀通常无法维修，若阀门损坏（无法关闭或卡滞），应返厂或更换新控制器。定期（每年）由专业厂家进行再校准。
六、总结
OHKURA MF5100B 是一款热式质量流量控制器，流量范围 10 sccm ~ 100 slm 可选，精度 ±1.0% F.S.，重复性 ±0.2% F.S.，响应时间 ≤ 1 秒，工作压差 50~500 kPa，最大入口压力 0.8 MPa。主体材质 SUS316L，密封材料氟橡胶（标准）或全氟橡胶（可选）。采用 0-5V 或 4-20mA 模拟信号控制，可选 RS-485/Modbus 通信。产品体积 120×40×100 mm，重 0.8 kg，接口为 1/4″ Swagelok 卡套。
MF5100B 广泛应用于半导体制造（蚀刻、CVD、镀膜）、分析仪器（GC、MS、TGA）、真空镀膜、生物反应器、燃料电池测试、环境监测动态配气、材料合成（CVD 纳米材料）及科研实验室等需要精确控制气体质量流量的领域。凭借其高精度、快速响应、良好的长期稳定性和广泛的气体适应性，MF5100B 成为替代进口品牌、满足苛刻气体流量控制需求的优秀选择。
