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朱振刚 日记

色谱仪,光谱仪,红外线分析器制造

 
 
 

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光谱类仪器的测量电路  

2011-12-25 16:50:18|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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光谱类仪器包括多种化验常用的测量仪器,如等离子体发射光谱仪,分光光度计等。其中的原理大都一致,这里略作介绍。

原理:通过检测被测量物质的特征光谱,从而进行定量测量。为了使被测物体发光,有几种方法:荧光光谱类,通过外加的光源对被测物体进行照射,使被测物体发光,通过检测器检测物体发出的荧光;发射光谱类,通过加热的方式让物体发光,测量物体发出的光谱;吸收类光谱,通过外加光源对物体进行照射,检测光源光谱的减弱程度。

主要包含的内容:光源电路,检测电路,数据处理电路,控制电路。

光谱类仪器的测量电路 - zhuzhengang666 - 朱振刚的博客





常用的激发光源有电弧光源、电火花光
源、电感耦合高频等离子体光源即ICP光源等。 

直流电弧发生器的工作原理
  直流电弧发生器的电路图如图2.1(a)所示。可用两种方法引燃电弧:一种是在接通电源后使上下电极接触短路引弧;一种是用高频引弧。燃弧产生的热电子在通过分析间隙G飞向阳极的过程中被加速,当其撞击在阳极上,形成炽热的阳极斑,温度可达3800K,使试样蒸发和原子化。电子流过分析间隙时,使蒸气中的气体分子和原子电离,产生的正离子撞击阴极又使阴极发射电子,这个过程反复进行,维持电弧不灭。原子


与电弧中其它粒子碰撞受到激发而发射光谱。
2.jpg

低压交流电弧发生器的工作原理
  
 低压交流电弧发生器的电路,如图2.2(b)所示。
低压交流电弧发生器由高频引弧电路(I)与低压电弧电路(II)组成。外电源电压经变压器B1升至3000V,向电容器C1充电,通过变阻器R2调节供给变压器初级线圈的电压来调节充电速度。当C1中所充电压达到放电盘G'的击穿电压时,G'的空气绝缘被击穿,在振荡电路C1-L1-G' 中产生高频振荡,高频振荡电流经电感L1、L2耦合到低压电路中。电弧电路中旁路电容C2较小,一般为0.25-0.5μF,对高频电流阻抗很小,这样可以防止高频电路感应过来的高频电流进入低压电弧电路的供电电路。振荡电压经小功率高压变压器进一步升压至10000V,使分析间隙G击穿,低压电流沿着已经造成的游离空气通道,通过G进行弧光放电。随着分析间隙电流增大,出现明显的电压降,当电压降至低于维持放电所需电压时,电弧即熄灭。此时在下半周高频引弧作用下,电弧又重新点燃,这样的过程反复进行,使交流电弧维持不灭。


03.jpg


04.jpg


电感耦合高频等离子体(ICP)光源
ICP形成的原理,如图2.4所示。
ICP装置由高频发生器和感应圈、炬管和供气系统、试样引入系统三部分组成。高频发生器的作用是产生高频磁场以供给等离子体能量。应用最广泛的是利用石英晶体压电效应产生高频振荡的他激式高频发生器,其频率和功率输出稳定性高。频率多为27-50 MHz,最大输出功率通常是2-4kW。当有高频电流通过线圈时,产生轴向磁场,这时若用高频点火装置产生火花,形成的载流子(离子与电子)在电磁场作用下,与原子碰撞并使之电离,形成更多的载流子,当载流子多到足以使气体有足够的导电率时,在垂直于磁场方向的截面上就会感生出流经闭合圆形路径的涡流,强大的电流产生高热又将气体加热,瞬间使气体形成最高温度可达10000K的稳定的等离子炬。感应线圈将能量耦合给等离子体,并维持等离子炬。当载气载带试样气溶胶通过等离子体时,被后者加热至6000-7000K,并被原子化和激发产生发射光谱。



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