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电感耦合等离子体ICP 的形成原理

2020.3.16

　　高频发生器的工作频率是 27.12MHz，大输出功率 1500W。主要作用是产生高频电磁场，供给等离子体能量。炬管是一个三层同心石英玻璃管，外层管内通入冷却氩气，以避免等离子炬烧坏石英管。中层石英管出口做成喇叭形状，通入氩气以维持等离子体。内层石英管的内径为 1mm-2mm，由载气将试样气溶胶从内管引入等离子体。

　　当高频电源与围绕在等离子炬管外的负载感应线圈接通时，高频感应电流流过线圈，产生轴向高频磁场。此时向炬管的外管内切线方向通入冷却氩气，中层管内轴向（或切向）通入辅助气体氩气，并用高频点火装置激发产生带电粒子，当带电粒子流子多至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产生环形涡电流。

　　几百安的强大感应电流瞬间将气体加热至 6000K-8000K，在炬管口上方形成一个火炬状的稳定的等离子炬。

　　固态发生器及自动匹配箱

　　固态发生器

　　ICP700T 高频发生器为苏州博维仪器科技有限公司自主研发的全固态射频发生器，采用它激式振荡电路，输出大功率为 1500W，频率为 27.12MHz。相比于自激震荡式电子管射频发生器，全固态射频发生器具有体积更小、输出功率更高、频率功率更加稳定、电源效率更高等诸多优点。

　　自动匹配箱

　　ICP自动匹配箱具有匹配速度快、精度高等优点，免去了人工匹配的诸多麻烦操作。

　　扫描分光器

　　图 9.扫描分光仪工作原理图

　　分光器由光室、入射狭缝、反光镜、光栅、出射狭缝和光栅驱动装置组成。光栅刻线密度可选，规格分别为：2400l/mm、3600l/mm 或者 4320l/mm，光室焦距为 1000mm。ICP 发出的复合光经入射狭缝射到反射镜上，再由反射镜反射到光栅上衍射生成单色光。由计算机控制光栅驱动装置，转动光栅将需要的光谱波长反射镜到出

　　射狭缝，由光电倍增管接受光信号，并进行光电转换，之后进行强度检测对比。

　　电子测量及控制电路

　　电路系统共有通讯、气路控制、步进电机控制和信号采集四项功能。

　　1、通讯

　　采用RJ45 网口作为仪器和计算机之间的通讯接口。具有接口稳定、通讯速度快、抗干扰能力强等诸多优点。

　　2、气路控制

　　ICP700T 的气路采用先进的 MFC（质量流量控制器）作为控制部件，分别控制等离子气、载气、辅气，控制精度高，响应速度快，流量稳定，同时带有流量反馈功能，可以实时监视各路气体实际流量，确保进样系统工作稳定，提高仪器的重复性与稳定性。

　　3、光栅马达驱动部分电路原理

　　在步进电机四八拍（每拍 0.9°）的基础上，采用电路微分技术，使电机转动一周为 12800 步。根据计算机表中填的波长计算出应走的步数，再由 CPU 控制内部接口电路，通过单片机发送脉冲数和方向来控制步进电机转动相应的定位步数。

　　4、信号采集电路

　　采用高精度高阻抗的运算放大器作为信号输出的调节放大电路，由中央处理器控制放大器的放大信号。信号经一级 I/V 转化二级信号放大后输出到 VF 转换芯片上，再通过 FPGA 计数后经网口接到计算机进行数据处理，由线性电源提供给整个电路。

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