Thermische Massendurchflussregler messen die Wärmekapazität des strömenden Gases – wird ein anderes Gas eingesetzt als das Kalibriergas, stimmt die Anzeige nicht mehr. Der Gaskorrekturfaktor (GCF, Gas Correction Factor) korrigiert das: Q(real) = Q(Anzeige) × GCF(Betriebsgas) ÷ GCF(Kalibriergas). Hier die Referenztabelle, bezogen auf Stickstoff (GCF = 1,000).
Die GCF-Referenztabelle (bezogen auf N₂)
| Gas | Formel | GCF |
|---|---|---|
| Stickstoff | N₂ | 1,000 |
| Luft | – | 1,000 |
| Sauerstoff | O₂ | 0,993 |
| Kohlenmonoxid | CO | 1,00 |
| Wasserstoff | H₂ | 1,01 |
| Argon | Ar | 1,39 |
| Helium | He | 1,45 |
| Kohlendioxid | CO₂ | 0,70 |
| Methan | CH₄ | 0,72 |
| Lachgas | N₂O | 0,71 |
| Ammoniak | NH₃ | 0,73 |
| Tetrafluormethan | CF₄ | 0,42 |
| Propan | C₃H₈ | 0,36 |
| Schwefelhexafluorid | SF₆ | 0,26 |
Richtwerte – zwischen MFC-Herstellern variieren die Faktoren um einige Prozent, verbindlich ist die Tabelle des jeweiligen Herstellers.
Die Physik: Warum einatomig hoch, mehratomig niedrig?
Der GCF spiegelt im Kern die molare Wärmekapazität: Einatomige Gase wie Argon und Helium speichern Wärme nur in Translationsbewegung – sie kühlen den Sensor weniger, der MFC unterschätzt den Fluss, der Faktor liegt über 1. Mehratomige Moleküle wie SF₆ oder Propan nehmen zusätzlich Rotations- und Schwingungsenergie auf, kühlen stärker – der Faktor liegt unter 1, bei SF₆ bei nur noch 0,26.
Rechenbeispiele in beide Richtungen
Anzeige → realer Fluss: N₂-kalibrierter MFC zeigt 100 sccm, es strömt Argon: real fließen 100 × 1,39 = 139 sccm. Sollwert → Einstellung: Es sollen exakt 50 sccm CO₂ fließen: einstellen auf 50 ÷ 0,70 = 71,4 sccm. Bei Kalibriergasen ungleich N₂ beide Faktoren einsetzen – oder direkt den MFC-Konversionsfaktor-Rechner (Gasartkorrektur) nutzen, der alle 14 Gase und beide Rechenrichtungen kennt.
Grenzen der Faktoren
GCF-Werte gelten streng nur im linearen Bereich des Geräts und bei den Referenzbedingungen des Herstellers. Bei Gasgemischen lässt sich der Faktor näherungsweise molanteilig mitteln – für Prozesse mit engen Toleranzen führt aber kein Weg an der Kalibrierung auf das tatsächliche Betriebsgas vorbei. Warum das in der Praxis so oft schiefgeht, zeigt unser Beitrag Die 7 häufigsten Fehler beim Umgang mit Reinstgasen.
