[发明专利]全数字能量可调的火花光源

说明书

技术领域

本发明属光谱分析技术领域，提供了一种全数字能量可调的火花光源。用于直读火花光谱分析仪器。

背景技术

激发光源是火花光谱分析仪中一个极为重要的核心部件。它的作用是给分析试样提供蒸发、原子化的激发能量。在光谱分析时，试样的蒸发、原子化和激发之间没有明显界限，这些过程几乎是同时进行的，而这一系列过程均直接影响谱线的发射以及谱线的强度。不同能量的激发光源对各类样品、各种元素具有不同的蒸发行为。火花光谱分析的误差主要来源是光源。因此激发光源的水平直接决定了火花光谱仪的整机水平。

目前国产火花光谱仪配备的火花激发光源，激发能量无法根据材料的不同而灵活调整，导致分析的稳定性和准确度差。

发明内容

本发明目的在于提供一种全数字能量可调的火花光源，是研制出能够适应各种不同材料的全数字式能量可调的火花光源，获得了良好的灵敏度、稳定性和重现性。

本发明包括激发控制系统、火花能量可调的电源电路、高压引燃电路、氩气控制电路以及控制系统和USB接口控制电路；计算机通过控制软件，经USB接口传输到接口电路，接口电路与激发控制电路相连，由激发控制系统发出控制脉冲，控制火花电源电路的电压高低，从而控制火花放电的能量大小，激发时先由高压引燃电路将分析间隙电离，再通过火花电源电路进行火花放电；由于在氩气氛围下容易电离，因此激发时激发控制系统同时控制氩气的通断；激发时采集的信号由USB接口传输到计算机。其特征在于：计算机发出控制信号，将激发频率和火花能量的百分数作为激发参数；火花光源电源电路采用IGBT逆变电路：输入采用直流电源，通过IGBT功率管和高频变压器，进行DC-AC逆变转换，然后再经过整流后给火花放电电容充电；充放电的频率和充电电压的高低由控制激发参数决定，充电电压的高低连续可控，进而使火花放电的能量连续可控；高压引燃电路和火花放电电路的输出接到激发电极和待分析样品之间，两者采用耐高压快速恢复二极管组(其反向恢复时间＜65ns)隔离；控制信号和采集信号均通过USB接口与计算机进行传输，连接非常方便；在激发控制电路与电源电路之间采用光纤连接，脉冲信号是通过光信号进行传输的，隔离了控制电路和电源电路，有效防止了电磁干扰。

传统的火花光源的激发频率分成几档，实际应用时根据需要选择其一，本发明的激发频率可实现连续调整，调整范围为1Hz～1500Hz，激发频率作为参数由计算机控制软件进行设定。传统的火花光源的激发能量分成几档，实际应用时根据需要进行选择，本发明的火花激发能量从8mJ～800mJ连续可调，激发能量的连续可调是通过火花放电电压(从4V～400V)的连续可调实现的，作为控制光源激发的参数，由计算机控制软件进行设定。实现火花放电电压的连续可调是通过调整控制脉冲的占空比实现的。

火花光源电源电路采用IGBT逆变电路：输入采用直流电源，通过IGBT功率管和高频变压器，进行DC-AC逆变转换，然后再经过整流后给火花放电电容充电。

高压引燃电路和火花放电电路的输出接到激发电极和待分析样品之间，两者采用耐高压快速恢复二极管组(其反向恢复时间＜65ns)隔离。

控制信号和采集信号均通过USB接口与计算机进行传输，连接非常方便；在激发控制电路与电源电路之间采用光纤连接，脉冲信号是通过光信号进行传输的，隔离了控制电路和电源电路，有效防止了电磁干扰。

本发明全数字能量可调的火花光源的激发频率和火花激发能量连续可调，激发频率为1Hz～1500Hz连续可调，火花激发能量(从8mJ～800mJ)的连续可调是通过火花放电电压(从4V～400V)的连续可调实现的，作为控制光源激发的参数，由计算机控制软件进行设定。

所述的高压引燃电路中点火器的输入信号来自于逆变电源整流后得到的，每引燃一次就有一次火花放电，高压引燃的频率的控制信号和火花电源的控制信号是同步的。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、光源的放电频率连续可调，从1Hz到1500Hz：光源放电频率直接影响激发点的大小，以及单位面积上的能量密度，找到适合于某种材料的激发频率，有利于元素的充分激发和缩短预燃所需的时间。这样提高分析精度和速度，结果的重复性好。