電感耦合等離子體 ICP 的形成原理

圖 8.ICP 形成原理

頻發(fā)生器的工作頻率是 27.12MHz，大輸出功率 1500W。主要作用是產生頻電磁場，供給等離子體能量。炬管是一個三層同心石英玻璃管，外層管內通入冷卻氬氣，以避免等離子炬燒壞石英管。中層石英管出口做成喇叭形狀，通入氬氣以維持等離子體。內層石英管的內徑為 1mm-2mm，由載氣將試樣氣溶膠從內管引入等離子體。

當頻電源與圍繞在等離子炬管外的負載感應線圈接通時，頻感應電流流過線圈，產生軸向頻磁場。此時向炬管的外管內切線方向通入冷卻氬氣，中層管內軸向（或切向）通入輔助氣體氬氣，并用頻點火裝置激發(fā)產生帶電粒子，當帶電粒子流子多至足以使氣體有足夠的導電率時，在垂直于磁場方向的截面上產生環(huán)形渦電流。

幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至 6000K-8000K，在炬管口上方形成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離子炬。 

固態(tài)發(fā)生器及自動匹配箱

固態(tài)發(fā)生器

ICP700T 頻發(fā)生器為蘇州博維儀器科技有限公司自主研發(fā)的全固態(tài)射頻發(fā)生器，采用它激式振蕩電路，輸出大功率為 1500W，頻率為 27.12MHz。相比于自激震蕩式電子管射頻發(fā)生器，全固態(tài)射頻發(fā)生器具有體積更小、輸出功率更、頻率功率更加穩(wěn)定、電源效率更等諸多優(yōu)點。

自動匹配箱

ICP自動匹配箱具有匹配速度快、精度等優(yōu)點，免去了人工匹配的諸多麻煩操作。

掃描分光器

圖 9.掃描分光儀工作原理圖

分光器由光室、入射狹縫、反光鏡、光柵、出射狹縫和光柵驅動裝置組成。光柵刻線密度可選，規(guī)格分別為：2400l/mm、3600l/mm 或者 4320l/mm，光室焦距為 1000mm。ICP 發(fā)出的復合光經入射狹縫射到反射鏡上， 再由反射鏡反射到光柵上衍射生成單色光。由計算機控制光柵驅動裝置，轉動光柵將需要的光譜波長反射鏡到出

射狹縫，由光電倍增管接受光信號，并進行光電轉換，之后進行強度檢測對比。

電子測量及控制電路

電路系統共有通訊、氣路控制、步進電機控制和信號采集四項功能。

1、通訊

采用RJ45 網口作為儀器和計算機之間的通訊接口。具有接口穩(wěn)定、通訊速度快、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點。

2、氣路控制

ICP700T 的氣路采用的 MFC（質量流量控制器）作為控制部件，分別控制等離子氣、載氣、輔氣，控制精度，響應速度快，流量穩(wěn)定，同時帶有流量反饋功能，可以實時監(jiān)視各路氣體實際流量，確保進樣系統工作穩(wěn)定，提儀器的重復性與穩(wěn)定性。

3、光柵馬達驅動部分電路原理

在步進電機四八拍（每拍 0.9°）的基礎上，采用電路微分技術，使電機轉動一周為 12800 步。根據計算機表中填的波長計算出應走的步數，再由 CPU 控制內部接口電路，通過單片機發(fā)送脈沖數和方向來控制步進電機轉動相應的定位步數。

4、信號采集電路

采用精度阻抗的運算放大器作為信號輸出的調節(jié)放大電路，由中央處理器控制放大器的放大信號。信號經一級 I/V 轉化二級信號放大后輸出到 VF 轉換芯片上，再通過 FPGA 計數后經網口接到計算機進行數據處理， 由線性電源提供給整個電路。