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電感耦合等離子體原子/離子熒光光譜激發光源分類

更新時間:2019-10-24      點擊次數:2137

1、 空心陰極燈的強短脈沖供電電源

與 DC-HCL 或 CP-HCL 供電電源相比,HCMP-HCL 供電電源需要進行特殊設計,電源要提供微秒寬度的脈沖,峰值工作電流 一般為幾安培,大可到十幾安培。下圖所示為強短脈沖電源示意圖。

 

 

強短脈沖供電時,HCL 工作在大電流狀態,電流一般為幾安培,對個別元素的 HCL,工作電流大可高達20A。脈沖一般為亞微秒到幾個微秒寬度,典型值為1. 0?4. 0μs。脈沖頻率為200?1000Hz,在進行脈沖頻率對放電性能影響實驗時,大脈沖頻率可達2000Hz。

 

HCMP-HCL 電源主要由三部分組成:①脈沖輸入以及由三極 管組成的驅動電路;②高壓電路(HV);③測量電路,其中Rob1為測量 HCL 作電流而設置,R和Rob2形成的旁路則為了測量 HCL 工作時的電壓降。

 

2、 強短脈沖供電空心陰極燈的放電特性

空心陰極燈放電特性曲線表明了 HCL 在工作過程中電壓-電流之間的關系。處于正常工作狀態的 HCL,其伏安特性曲線應在輝光放電伏安特性曲線的正常輝光放電區域。下圖所示為 HCL 工作在 CP 和 HCMP 狀態時的伏安特性曲線。圖中表明,與 CP 供電方式相比,HCMP 供電時 HCL 獲得了更高的能量,HCMP- HCL 獲得的瞬時功率要比 CP 狀態時大約高102?103倍。高的能量使 HCL 在陰極濺射、粒子碰撞、激發和發射的過程具有自己的特點。

 

HCMP-HCL 的伏安特性曲線有一“平臺”,表明在 HCL 工作時的每一個脈沖內,其大工作電壓達到了 “飽和”狀態。對 HCL 伏安特性曲線這一“平臺”的進一步研究表明,HCL 工作的大電壓除與陰極材料、工作氣體以及陰極和陽極間距有關外,與 HCMP 高壓電源的大輸出電壓密切相關。同樣 HCL 在 HCMP 供電時,伏安特性曲線中“平臺”的高或低隨電源高壓輸出的升高而升高。這一結果預示,目前 HCMP-HCL 電源僅能使 HCL 工作在正常的輝光放電區域,還未達到使其“燒毀”的電弧放電區,同時也預示 HCL 的瞬時功率還可能更高。

 

 

相關研究的結果還表明,HCMP-HCL 伏安特性曲線受脈沖頻率的影響不大,而脈沖寬度對伏安曲線的影響也不十分明顯。

 

3、 強短脈沖供電空心陰極燈的發射光譜

對 HCMP-HCL 發射光譜的研究更能直接說明其在原子/離子熒光光譜研究中的重要性和實用性。黃本立等的實驗結果表明,HCMP-HCL 可發射強的離子線和原子線;與直流供電相比, 離子線強度的增加可達 IM 倍以上;原子線強度的增加雖比離子線增加幅度稍低,但仍然很可觀。這些實驗結果說明,HCMP- HCL 有望成為原子光譜學研究中的離子線/原子線光源,也有望成為離子熒光光譜、原子熒光光譜研究中廉價、實用的激發光源。

 

對 HCMP-HCL 發射光譜的詳細研究,張紹雨等進行了非常有代表性的研究工作。

 

Eu HCL:上海電光器廠;單色儀出射、入射狹縫:10Mm; PMT 負高壓:一900V;

PMT 負載:DC 供電1MC, HCMP 供電50Q; DC 供電電流:6. 0mA; HCMP 供電:

頻率200Hz,脈沖寬度3.03,脈沖電流10A

1—Eu II 372. 494nm; 2—Eu II 381. 967nm; 3—Eu II 390. 048nm;

4—    Eu II 393.048; 5—Eu II 397. 196nm; 6—Eu II 412. 970nm;

7—Eu II 420. 505nm; 8一Eu II 443. 553nm; 9—Eu I 459. 403nm;

10—Eu I 462. 722nm; 11—Eu I 466. 188nm

 

YHCL:河北衡水寧強光源廠;單色儀出射、入射狹縫:lOfim; PMT 負高壓:一900V;

PMT負載:DC供電1MC, HCMP供電50(1;DC供電電流:10.0mA; HCMP 供電:

頻率200Hz,脈沖寬度3. 0^s,脈沖電流16. 7A

1—Y II 371. 030nm; 2—Y Il 377. 433nm; 3—Y II 378. 780nm 4一Y II 383. 288nm;

4—    Y I 407. 738; 6—Y I 410. 238nm; 7—YI 412. 831nm;8—丫 I 414. 285nm;

9—Y II 417. 154nm; 10—Y II 423. 573nm+Y I 423. 594nm; 11—Y II430. 963nm;

12—Y II 437. 494nm; 13—Y I 464. 370nm; 14—Y I 467. 484nm

 

上面兩圖分別為 Eu、Y 的 HCL 在 HCMP 供電時的發射光譜,圖中同時還列出了同一 HCL 在 DC 供電時的發射光譜,以進行比較。圖中表明,在370?470nm 的波長范圍內,DC 供電時 Eu HCL 有3條發射強度較高的原子線 Eu I 459. 403nm、Eu I 462. 722nm、Eu I 466. 188nm,而離子 線的發射強度都較弱;HCMP 供電時 Eu HCL 除發射上述3條原子線外,Eu II 381. 967nm、Eu H 420. 505nm 等離子線的強度都超過了原子線的發射強度。圖中所示為Y HCL 在 DC 供電、 HCMP 供電時的發射光譜,圖中實驗結果表明,Y HCL 在 HCMP 供電時的發射光譜也有相當地增強,與 Eu HCL 在兩種供電狀態時的結論基本一致。

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