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微型电感耦合等离子体激发源对气体样品定性分析探索

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分析化学 2013年第12期41卷 1923-1927页

作者：王永清李津娥周颖昌孙荣霞崇娜河北大学电子信息工程学院

设计了一种由微电路组件和放电室等构成的微型ICP（Inductively coupled plasma）激发源。微电路组件刻蚀在一块PCB（Printed circuit board）上,包括平面螺旋线圈、平面交指的谐振电容和阻抗匹配电容,表面镀金处理。放电室为不锈钢圆柱... 详细信息

设计了一种由微电路组件和放电室等构成的微型ICP（Inductively coupled plasma）激发源。微电路组件刻蚀在一块PCB（Printed circuit board）上,包括平面螺旋线圈、平面交指的谐振电容和阻抗匹配电容,表面镀金处理。放电室为不锈钢圆柱体,一侧为石英玻璃出光口,另一侧以氟橡胶O型密封环与微电路组件真空吸合,辅以真空、进气装置。采用100 Pa氩气工作,RF（Radio frequency）功率5;0 W,频率13.56 MHz。采用该激发源和爱万提斯AvaSpec-ULS3648光纤光谱仪等搭建成微型ICP光谱仪,对甲烷、乙炔样品进行激发测试,检测到乙炔基团（C帒C 471.52 nm,C帒C 516.52 nm等）、甲烷基团（CH3+348.4 nm,C帒C512.9 nm等）。表明微型ICP激发源对乙炔和甲烷样品具有激发能力,可用于定性分析。此微型ICP激发源体积小、成本低、载气耗量小,随着研究的深入,该微型ICP激发源有望成为一种新的光谱仪气体样品激发源。

关键词：微型电感耦合等离子体激发源甲烷乙炔

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微型等离子体光谱仪激发源的研究与进展

冶金分析 2010年第1期30卷 17-23页

作者：王永清王占友周颖昌李小佳王海舟河北大学电子信息工程学院钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心

微型化、集成化是光谱仪器发展的重要趋势之一。激发源的微型化对研发微型光谱仪器至关重要。本文以微等离子体的产生方式为主线,详细阐述了微型直流等离子体激发源(M-DCPS)、微型电感耦合等离子体激发源(M-ICPS)和微波开口环谐振器式... 详细信息

微型化、集成化是光谱仪器发展的重要趋势之一。激发源的微型化对研发微型光谱仪器至关重要。本文以微等离子体的产生方式为主线,详细阐述了微型直流等离子体激发源(M-DCPS)、微型电感耦合等离子体激发源(M-ICPS)和微波开口环谐振器式等离子体激发源(M-SRRPS),给出了这些激发源的相关数据参数,并对其装置和原理做了简要的叙述。同时对这些激发源的优缺点及其参数指标作了简要的评述。简要介绍了其他微等离子激发源,探讨了微等离子体激发源潜在的应用领域,并展望了微等离子体激发源的发展趋势。

关键词：光谱仪微型等离子体激发源

立体螺旋线圈微型电感耦合等离子体激发源激发测试研究

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冶金分析 2019年第1期39卷 8-14页

作者：王永清杨永旺万真真申玉民刘庆学河北大学电子信息工程学院国土资源部保定矿产资源监督检测中心

介绍了一种电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma,ICP)光谱激发源,该激发源采用微结构立体螺旋线圈。实验以氩气作为实验气体,采用以立体螺旋线圈作为微电路组件主体的微型ICP激发源研究了立体螺旋线圈激发氩气的最佳结构参数:... 详细信息

介绍了一种电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma,ICP)光谱激发源,该激发源采用微结构立体螺旋线圈。实验以氩气作为实验气体,采用以立体螺旋线圈作为微电路组件主体的微型ICP激发源研究了立体螺旋线圈激发氩气的最佳结构参数:匝数为4.5匝,线圈直径为5mm,铜线直径为1mm;测得了激发源在激发氩气时的工作条件:最佳射频功率为15～20W,最佳工作气压为50～100Pa,并分析了射频功率和工作气压对于氩气谱线强度的影响。采用射频功率为15W、氩气工作气压为60Pa对空气样品进行激发,检测到氮离子、氦离子等,由此表明立体螺旋线圈微型ICP激发源对空气样品具有激发能力,并且立体螺旋线圈微型ICP激发源比平面微型ICP激发源的激发能力更强。

关键词：微型光谱仪激发源电感耦合等离子体立体螺旋线圈工作参数

适用于轻便型X荧光仪的微型低功率X光管激发源

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核电子学与探测技术 1998年第2期18卷 145-149页

作者：李国栋贾文懿周蓉生成都理工学院三系四川省地学核技术重点实验室

本工作研制了微型低功率Ｘ光管激发源。它的射线活度高，射线能量可调，检出限比放射源改善几倍；关掉电源即无射线产生，使用和携带安全方便；体积小，重量轻，功耗较低，适用于野外现场。

关键词：轻便型 X荧光仪激发源 X光管地球物理勘探

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用打点计时器做激发源测量杨氏模量

物理实验 2009年第3期29卷 30-32,35页

作者：赵敏福晏鋆泓邹俊峰张德根皖西学院基础实验中心安徽六安237012

在用动态法测量杨氏模量实验中,在钢丝一端固定另一端自由的边界条件下,使用打点计时器作为激发源使钢丝进行横向受迫振动,当共振发生时将形成稳定的驻波,依据共振频率与材料杨氏模量的关系可以测定均匀棒状材料的杨氏模量.

关键词：杨氏模量打点计时器动态法激发源

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辉光放电光谱仪激发源用直流高压恒流源

辉光放电光谱仪激发源用直流高压恒流源

作者：王晶河北大学

学位级别：硕士

直流辉光放电是气体放电现象中的一种重要形式,在研究等离子体特性中起到非常重要的作用,被广泛运用于等离子体照明、材料表面改性、薄膜沉积等各个领域。直流辉光放电不仅能够单独工作,还能够根据需要和射频等其他放电方式组合进行工作... 详细信息

直流辉光放电是气体放电现象中的一种重要形式,在研究等离子体特性中起到非常重要的作用,被广泛运用于等离子体照明、材料表面改性、薄膜沉积等各个领域。直流辉光放电不仅能够单独工作,还能够根据需要和射频等其他放电方式组合进行工作,由于其应用广泛,国内外对直流辉光放电光谱仪进行了大量的研究。Grimm型辉光放电激发源是辉光放电光谱仪中应用最广泛的激发源,这种激发源在上世纪60年代由Grimm提出并设计。驱动Grimm型辉光放电光源需要000 mA连续可调的直流高压恒流源,虽然辉光等离子体起燃后工作电压约在0.5 kV,但起燃时需要更高的电压,通常恒流源开路电压达到1.5 kV方可保证可靠起燃。本文在以往研制的开路电压为1.1 kV的直流高压恒流源基础上进行了改进。改进电路的高压调整管采用两支漏源击穿电压4.5 kV的高压场效应晶体管,使恒流源输出开路电压由1.1 kV提升到了1.5 kV。采用型号为STC8A8K64S4A12的单片机设计了数字控制系统电路,在恒流负反馈调整电路中加入了PID控制算法,并使用simulink对其进行仿真,仿真结果表明,在负反馈中加入PID控制算法,进一步减小了系统的误差,提高了输出电流的稳定性。根据本文设计的直流高压整流滤波电路、恒流调整电路,以及其实际工况设计了相应的保护电路,进行PCB布线,焊接,组装成恒流系统电路。将自行研制的高压恒流源作为直流供能源与Grimm型辉光放电光源相连接,采用荷兰爱万提斯(Avantes B.V.)公司生产的Ava Spec-2048型微型CCD光纤光谱仪(Ava Spec-2048 Miniature Fiber Optic Spectrometer)作为分光及光电检测系统,组成直流辉光放电分析系统。经实验测试,其开路电压≥1.5 kV,输出电流000 mA连续可调。当输入交流电压在160 V40 V变化时,电压调整率≤0.035%。当驱动1 kΩ1 kΩ阻性负载时,负载调整率≤0.033%。采用改进的高压恒流源驱动Grimm型辉光光谱仪激发源,对铜合金,紫铜带,镀锌铁板等样品中Fe,Cd,Mo,W等元素进行检测,其测试结果相对标准偏差(RSD)均<2%,性能指标较好。

关键词：辉光光谱仪激发源直流高压 PID控制恒流源

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微型ICP激发源激发性能测试研究

微型ICP激发源激发性能测试研究

作者：宋海军河北大学

学位级别：硕士

光谱仪器的微型化、集成化是其发展的一种趋势。激发源的微型化对光谱仪器的微型化有重要作用。目前,电感耦合等离子体(ICP)激发源在原子发射光谱分析仪器中应用最为广泛,所以关于微型ICP激发源的研究对原子发射光谱分析仪器的微型化有... 详细信息

光谱仪器的微型化、集成化是其发展的一种趋势。激发源的微型化对光谱仪器的微型化有重要作用。目前,电感耦合等离子体(ICP)激发源在原子发射光谱分析仪器中应用最为广泛,所以关于微型ICP激发源的研究对原子发射光谱分析仪器的微型化有重要影响。本论文主要研究并改进微型ICP激发源的激发性能。研究了微型ICP激发源的工作气体选择和背景光谱,理想工作的参数选择和电子激发温度,实验激发甲烷、丁烷等样品气体并对其激发谱线进行检测分析,做出了定性判断。本文简要综述了光谱仪器的发展趋势及微型ICP激发源的研究现状。对原子发射光谱的产生原理、元素定性定量分析原理及分析方法等做了简单介绍。采用荷兰爱万提斯(Avantes)公司的AvaSpec-3648-USB2型微型光纤光谱仪,对氩气、空气、氩气空气混合气体的激发谱线进行检测,检出27条氩原子谱线、22条氮气分子谱线,即微型ICP激发源的工作背景谱线。对比得出了氩气比空气更适于作为工作气体的结论。根据激发氩气谱线强度,实验研究了微型ICP激发源的工作参数选择及氩气电子激发温度。理想工作时,微电路组件平面螺旋线圈匝数为3匝,外径为10 mm。氩气谱线强度随RF功率增加而增强,随工作气压增加先增大后减小,较理想RF功率为18～22 W,较理想工作气压为50～70 Pa。氩气电子激发温度随RF功率和工作气压的升高而升高,计算得出氩气电子激发温度在1600～3000 K之间。微型ICP激发源对甲烷和丁烷样品气体进行激发及谱线检测,分别检出22条甲烷基团发射谱线和13条丁烷基团发射谱线。同时对乙醇、乙炔等样品气体进行了类似实验,未观测到样品气体的相应谱线。研究结果表明,微型ICP激发源可用于甲烷、丁烷的定性分析。随着下一步的研究,该微型ICP激发源有望成为一种新型气体样品激发源而应用于光谱仪器中。

关键词：光谱仪激发源微型激发性能 Ar 甲烷丁烷

低气压微型ICP激发源激发检测气体样品特性研究

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低气压微型ICP激发源激发检测气体样品特性研究

作者：崇娜河北大学

学位级别：硕士

发射光谱仪是成分检测分析的重要仪器之一，而激发源是发射光谱仪检测分析的重要组成部分。目前激发源微型化成为光谱仪微型化的关键所在。微型电感耦合等离子体（ICP, Inductively Coupled Plasma）激发源是一种处于研究阶段的新型低... 详细信息

发射光谱仪是成分检测分析的重要仪器之一，而激发源是发射光谱仪检测分析的重要组成部分。目前激发源微型化成为光谱仪微型化的关键所在。微型电感耦合等离子体（ICP, Inductively Coupled Plasma）激发源是一种处于研究阶段的新型低气压放电激发源，与传统的常压ICP激发源相比，其功耗、氩气消耗量、体积、重量均大幅度降低，且成本低、便于批量生产。微型电感耦合等离子体激发源有望成为新的光谱仪激发源。关于微型ICP激发源性能测试以及仿真理论的研究报道较少，对其激发检测气体样品特性进行研究是有意义的。本工作在搭建微型ICP激发源测试系统平台的基础上，激发测试气体样品，主要包括氩气、氩甲烷、乙炔、氟利昂等样品，对激发结果进行了分析。根据激发样品的测试数据计算了等离子体阻抗参数，评价微型激发源的激发性能及适用范围。其次按照微型ICP激发源的原理以及激发源放电室的结构等依据建立了理论模型，探索微型ICP等离子体激发源用于光谱仪的实际激发性能和适合分析的样品种类，分别做了定性分析以及初步定量分析。研究的微型ICP激发源的起燃功率可降至3～5W（常规ICP激发源600～1200W）、频率由微波段降至射频段、体积减至数百分之一，微型化、节能降耗效果显著。随着研究的深入，微型等离子体激发源可能会成为光谱仪、质谱仪等分析检测仪器的一种新型激发源，并用于微型化分析测试仪器中，具有广阔的应用前景。

关键词：光谱仪 ICP 激发源微型气体样品激发性能

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微型ICP激发源对氨、氮定性检测研究

微型ICP激发源对氨、氮定性检测研究

作者：李津娥河北大学

学位级别：硕士

ICP光谱仪因其激发能力强、可多元素痕量分析、抗干扰能力强等优点被广泛的应用于化学分析领域。随着光谱分析技术的飞速发展，各行业对分析仪器的要求也逐渐升高。目前，由于各类场地和时间的限制，分析工作者不但要去各类环境恶劣的... 详细信息

ICP光谱仪因其激发能力强、可多元素痕量分析、抗干扰能力强等优点被广泛的应用于化学分析领域。随着光谱分析技术的飞速发展，各行业对分析仪器的要求也逐渐升高。目前，由于各类场地和时间的限制，分析工作者不但要去各类环境恶劣的地区勘测，还得负责突发应急事件的现场分析任务，而传统的ICP光谱分析仪器由于体积及使用条件的限制只能用于实验室检测，无法满足便捷式、或者车载式的现场移动检测需求，所以仪器必将向微型化、便携化发展。激发源是光谱仪的重要组件之一，它在某种程度上对光谱检测的稳定性及灵敏度起到决定性的作用，一种新激发源的诞生将会迎来新型光谱仪器的产生。导师课题组前期研制一种基于镀金PCB技术的微型ICP激发源，本文将在此基础上将该微型ICP激发源与微型光纤光谱仪配合，组建一个微型ICP光谱仪实验平台，对一些样品气体进行激发测试，研究该激发源的激发性能。本研究以氩气为载气，对甲烷气体进行了激发测试，得到的光谱数据与前期实验数据相同，验证该激发源可以对甲烷进行定性判断。首次采用研制的微型ICP激发源对氨气及氮气做激发测试，得到稳定等离子体光源，检测出氨气光谱9条，氮气光谱14条，说明该激发源具有激发氨气及氮气的能力，可以对这两种气体作定性分析，而且从实验数据可以判定氨气要比氮气更容易电离。在课题组前期研究的基础上，本文研究了激发源检测样品气体时射频(Radio Frequency，RF)功率和工作压强对光谱强度及电子温度的影响。实验得出在功率5-25w之间、压强40-120Pa时光谱强度比较明显，电子温度在3000K～6000K之间，是激发源激发样品的最佳工作范围，根据不同的样品可在此区间适当调整。

关键词：微型电感耦合等离子体激发源氨气电子温度