一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激發(fā)光源電路，尤其是一種用于直讀光譜儀的激發(fā)光源。
【背景技術(shù)】
[0002] 直讀光譜儀是一種精密的光學(xué)儀器，其光學(xué)結(jié)構(gòu)置于密封的光室內(nèi)部，在儀器的 使用過(guò)程中待分析樣品產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)入光室，通過(guò)光學(xué)結(jié)構(gòu)投射到線陣傳感器上轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)，然后通過(guò)電子模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在單片機(jī)中，運(yùn)行在電腦上的分析軟件從 單片機(jī)中讀取數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析和計(jì)算，得到樣品中各個(gè)化學(xué)元素的含量。
[0003] 直讀光譜儀具有分析速度快，準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，在金屬冶煉、機(jī)械加工、鑄造 等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用，是一種金屬材料材質(zhì)檢測(cè)的強(qiáng)有力手段，具有很好的市場(chǎng)基礎(chǔ)。
[0004] 在直讀光譜儀中，激發(fā)光源是核心部分，它起到將待分析樣品中的原子瞬間加溫 形成原子發(fā)射光譜的作用，它的穩(wěn)定性及可靠性決定了直讀光譜儀的整體性能。
[0005] 現(xiàn)在市面上的直讀光譜儀的激發(fā)光源，主要存在的缺點(diǎn)：
[0006] 1、激發(fā)光源的主功率回路大多采用電感、電容組合，形成不同的L、C比例，從而在 對(duì)待分析樣品放電過(guò)程中形成需要的放電電流，電感、電容體積龐大，影響設(shè)備的小型化， 且電感、電容的離散性使得不同激發(fā)光源間的能量差別很大；
[0007] 2、為了在待分析樣品和激發(fā)電極間形成有效放電回路，需要配備1萬(wàn)伏左右的高 壓來(lái)引燃電路，這樣會(huì)帶來(lái)很強(qiáng)的干擾和安全隱患，對(duì)設(shè)備的可靠性產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種直讀光譜儀激發(fā)電源電 路，它無(wú)需高壓引燃，因此不會(huì)有干擾和安全隱患；它不需要電感、電容的組合形成放電電 流，且能有效控制放電電流的強(qiáng)度和放電時(shí)間；由于取消了體積龐大的電容，整個(gè)激發(fā)光源 體積變小，同時(shí)減少了因?yàn)殡娙莸碾x散性而導(dǎo)致的不同激發(fā)光源間的能量差別。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
[0010] 一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路，激發(fā)電源電路將待分析樣品中的原子瞬間加溫形 成原子發(fā)射光譜，激發(fā)光源電路包括直流電源、功率電感、步進(jìn)電機(jī)、激發(fā)電極、功率MOS管 和功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路，直流電源給激發(fā)光源電路提供直流電流，功率電感阻隔交流電流， 使激發(fā)光源電路中只有直流電流，步進(jìn)電機(jī)控制激發(fā)電極上下移動(dòng)，激發(fā)電極的尖端放電 產(chǎn)生電弧，與待分析樣品之間形成穩(wěn)定的電弧放電，使待分析樣品內(nèi)的原子發(fā)光，功率MOS 管控制放電回路的形成與斷開(kāi)，功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制脈沖控制功率MOS管的導(dǎo)通 與截止；直流電源依次連接功率電感、激發(fā)電極、待分析樣品和功率MOS管形成一個(gè)閉合回 路，步進(jìn)電機(jī)連接激發(fā)電極，功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路連接功率MOS管。
[0011] 進(jìn)一步地，功率MOS管為N溝道增強(qiáng)型M0SFET，功率MOS管的柵極與功率MOS管驅(qū) 動(dòng)電路連接，功率MOS管的漏極與待分析樣品連接，功率MOS管的源極與直流電源的負(fù)極連 接，直流電源的正極與功率電感連接。
[0012] 進(jìn)一步地，激發(fā)電極與待分析樣品之間的距離在3mm時(shí)，形成穩(wěn)定的電弧放電。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：
[0014] 1、本發(fā)明無(wú)需電感、電容的組合形成放電電流，且通過(guò)功率MOS管的導(dǎo)通時(shí)間和 導(dǎo)通電阻能有效控制放電時(shí)間和放電電流的強(qiáng)度；由于取消了體積龐大的電容，整個(gè)激發(fā) 光源體積變小，同時(shí)減少了因?yàn)殡娙莸碾x散性而導(dǎo)致的不同激發(fā)光源間的能量差別。
[0015] 2、本發(fā)明無(wú)需高達(dá)1萬(wàn)伏的引燃電壓來(lái)?yè)舸┘ぐl(fā)電極與待分析樣品間的空氣間 隙，因此沒(méi)有強(qiáng)干擾和安全問(wèn)題，設(shè)備的可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1為本發(fā)明一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路的原理框圖；
[0018]圖2為本發(fā)明一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路的優(yōu)先實(shí)施例的激發(fā)電極與待分析 樣品接觸的不意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路的優(yōu)先實(shí)施例的激發(fā)電極緩慢離開(kāi) 待分析樣品的示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1_直流電源，2-功率電感，3-步進(jìn)電機(jī)，4-激發(fā)電極，5-待分析樣 品，6-功率MOS管，7-功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明所列舉的實(shí)施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限定，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路，激發(fā)電源電路將待分析樣品5 中的原子瞬間加溫形成原子發(fā)射光譜，激發(fā)光源電路包括直流電源1、功率電感2、步進(jìn)電 機(jī)3、激發(fā)電極4、功率MOS管6和功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路7,直流電源1給激發(fā)光源電路提供 直流電流，功率電感2阻隔交流電流，使激發(fā)光源電路中只有直流電流，步進(jìn)電機(jī)3控制激 發(fā)電極4上下移動(dòng)，激發(fā)電極4的尖端放電產(chǎn)生電弧，與待分析樣品5距離3mm之間形成穩(wěn) 定的電弧放電，使待分析樣品5內(nèi)的原子發(fā)光，功率MOS管6為N溝道增強(qiáng)型M0SFET，控 制放電回路的形成與斷開(kāi)，功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路7通過(guò)控制脈沖控制功率MOS管6的導(dǎo)通 與截止；直流電源1的正極依次連接功率電感2、激發(fā)電極4、待分析樣品5和功率MOS管6 的漏極，功率MOS管6的源極與直流電源1的負(fù)極連接，形成一個(gè)閉合回路，步進(jìn)電機(jī)3連 接激發(fā)電極4,功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路7連接功率MOS管6。
[0023] 本發(fā)明的工作過(guò)程如下：
[0024] 1、開(kāi)始工作時(shí)，通過(guò)直流電源1和功率電感2向電路提供直流電流，激發(fā)電極4在 步進(jìn)電機(jī)3的帶動(dòng)下，向下移動(dòng)，與待分析樣品5接觸，如圖2所示。
[0025]2、功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路7發(fā)出控制脈沖，使功率MOS管6導(dǎo)通，這時(shí)直流電源1、功 率電感2、激發(fā)電極4、待分析樣品5與功率MOS管6 -起形成一個(gè)閉合放電回路，隨著時(shí)間 增加該回路流經(jīng)的電流強(qiáng)度會(huì)不斷增加（根據(jù)公式U=L(di/dt)，當(dāng)直流電源1的電壓不 變時(shí)，流過(guò)功率電感2的電流強(qiáng)度是會(huì)隨著時(shí)間增加而增加的）。
[0026] 3、在步進(jìn)電機(jī)3控制下，激發(fā)電極4緩慢離開(kāi)待分析樣品5,并最終停留在距離 3mm處，見(jiàn)表1，在不同距離情況下分析出的樣品中各個(gè)元素含量偏差的比較，從中可以看 出3mm是最優(yōu)距離，由于拉弧效應(yīng)的存在，將在激發(fā)電極4和待分析樣品5之間形成穩(wěn)定的 電弧放電，從而實(shí)現(xiàn)待分析樣品5內(nèi)的原子發(fā)光，完成激發(fā)工作。
[0027] 表1不同電極間距情況下的RSD(% )比較
[0028]
[0030] 4、激發(fā)規(guī)定時(shí)間結(jié)束后，功率MOS管控制電路7停止發(fā)送功率MOS管6的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，即控制脈沖，功率MOS管6截止，斷開(kāi)由直流電源1、功率電感2、激發(fā)電極4、待分析樣 品5、功率MOS管6以及激發(fā)電極4與待分析樣品5之間的放電電弧一起形成的閉合放電回 路，激發(fā)電極4與待分析樣品5之間的放電電弧停止，完成一次完整的激發(fā)放電過(guò)程。
[0031] 5、重復(fù)步驟1-4的工作過(guò)程，激發(fā)光源實(shí)現(xiàn)反復(fù)工作。
[0032]本發(fā)明中功率MOS管6為N溝道增強(qiáng)型MOSFET，N溝道增強(qiáng)型MOSFET的開(kāi)啟電壓VT-般約為2V，因此N溝道增強(qiáng)型MOSFET的柵源電壓V&只需要大于V#尤會(huì)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電 路提供充電電流使柵源電壓Ves上升到大于VT的值就可以了，不需要高達(dá)1萬(wàn)伏點(diǎn)燃電壓。 當(dāng)N溝道增強(qiáng)型MOSFET導(dǎo)通時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)導(dǎo)通電阻Rds，對(duì)N溝道增強(qiáng)型MOSFET施加的 電壓Ves越高，Rds越小，當(dāng)直流電源1的電壓不變，放電電流的強(qiáng)度越大，反之越小，因此，功 率MOS管6的導(dǎo)通電阻大小決定放電電流的強(qiáng)度，功率MOS管6的導(dǎo)通時(shí)間決定放電時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路，所述激發(fā)電源電路將待分析樣品（5)中的原子瞬間 加溫形成原子發(fā)射光譜，其特征在于：所述激發(fā)光源電路包括直流電源（1)、功率電感（2)、 步進(jìn)電機(jī)（3)、激發(fā)電極（4)、功率MOS管（6)和功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路（7)，所述直流電源 (1)給激發(fā)光源電路提供直流電流，所述功率電感（2)阻隔交流電流，使激發(fā)光源電路中只 有直流電流，所述步進(jìn)電機(jī)（3)控制激發(fā)電極（4)上下移動(dòng)，所述激發(fā)電極（4)的尖端放電 產(chǎn)生電弧，與所述待分析樣品（5)之間形成穩(wěn)定的電弧放電，使待分析樣品（5)內(nèi)的原子發(fā) 光，所述功率MOS管（6)控制放電回路的形成與斷開(kāi)，所述功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路（7)通過(guò)控 制脈沖控制功率MOS管（6)的導(dǎo)通與截止；所述直流電源⑴依次連接功率電感（2)、激發(fā) 電極（4)、待分析樣品（5)和功率MOS管（6)形成一個(gè)閉合回路，步進(jìn)電機(jī)（3)連接激發(fā)電 極（4)，功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路（7)連接功率MOS管（6)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直讀光譜儀激發(fā)電源電路，其特征在于：所述功率MOS管（6) 為N溝道增強(qiáng)型M0SFET，功率MOS管（6)的柵極與功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路（7)連接，功率MOS 管（6)的漏極與待分析樣品（5)連接，功率MOS管（6)的源極與直流電源⑴的負(fù)極連接， 直流電源⑴的正極與功率電感⑵連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直讀光譜儀激發(fā)電源電路，其特征在于：所述激發(fā)電極（4) 與待分析樣品（5)之間的距離在3mm時(shí)，形成穩(wěn)定的電弧放電。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直讀光譜儀激發(fā)電源電路，包括直流電源，給激發(fā)光源電路提供直流電流；功率電感，阻隔交流電流，使激發(fā)光源電路中只有直流電流；步進(jìn)電機(jī)，控制激發(fā)電極上下移動(dòng)；激發(fā)電極，尖端放電產(chǎn)生電弧，與待分析樣品之間形成穩(wěn)定的電弧放電，使待分析樣品內(nèi)的原子發(fā)光；功率MOS管，控制放電回路的形成與斷開(kāi)；功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)控制脈沖控制功率MOS管的導(dǎo)通與截止。本發(fā)明無(wú)需高壓引燃，不會(huì)有干擾和安全隱患；無(wú)需電感、電容的組合形成放電電流，且能有效控制放電電流的強(qiáng)度和放電時(shí)間；由于取消了體積龐大的電容，激發(fā)光源體積變小，同時(shí)減少了因?yàn)殡娙莸碾x散性而導(dǎo)致的不同激發(fā)光源間的能量差別。
【IPC分類】G01N21/67
【公開(kāi)號(hào)】CN105067589
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510416999
【發(fā)明人】馬建州, 廖波, 袁海軍, 顧惠惠
【申請(qǐng)人】無(wú)錫創(chuàng)想分析儀器有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日