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立体螺旋线圈微型ICP激发源研究

作　者: 李春丽
导　师: 王永青
学　校: 河北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 微型光谱仪微型ICP激发源立体螺旋线圈全面试验法正交试验
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
引　用: 1次
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内容摘要

原子发射光谱仪是常用的一族物质成分分析仪器,光谱仪因配用的激发源不同可分为火花光谱仪、电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)光谱仪、辉光放电等离子体光谱仪等多个品种。其中ICP光谱仪因诸多优点成为最为重要的分析仪器之一。在某些特殊应用领域,光谱仪体积的缩小比波长分辩率的要求更加重要,光谱仪微型化已成为分析仪器领域的研究热点之一。目前关于微型光谱仪激发源特别是微型ICP激发源的研究报道很少,从某种意义上讲激发源的微型化制约了光谱仪的微型化研究进程。因此研究开发激发性能稳定可靠的微型ICP激发源具有重要的应用前景。综述了微型ICP光谱激发源的研究现状和发展趋势。对立体线圈和平面线圈中的电磁场能量分布密度进行了理论分析对比,得出了立体线圈电磁场能量密度大于平面线圈的结论。提出了一种采用立体螺旋线圈的微型ICP激发源方案,并设计加工了24种参数的立体螺旋线圈微型ICP激发源。采用全面试验法测试了50Pa～250Pa范围内Ar气压对ICP激发源启燃/维持功率的影响,以及微型ICP激发源立体螺旋线圈匝数、线圈直径对激发源启燃/维持功率的影响。采用正交试验法找出了微型ICP激发源易于启燃的最佳参数组合。采用13.56MHz射频驱动电源、氩气气压在50Pa～250Pa范围内实验结果表明,在线圈匝数为2.5～5.5匝、线圈直径为3～10mm、线圈导线直径为0.5～1mm范围时,设计的立体线圈激发源均能启燃工作。最佳线圈参数为直径5mm、4.5匝,漆包线直径为1mm,最佳氩气气压为100Pa,对应的启燃功率3.8W、维持功率0.5W。启燃和维持功率均明显小于在同一实验系统采用平面线圈微型激发源的启燃、维持功率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-19
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 原子发射光谱仪常用激发源  10-11
  1.3 微型ICP激发源研究目的及意义  11-12
  1.4 微型ICP激发源研究现状、水平及发展趋势  12-18
    1.4.1 微型ICP激发源的研究现状  12-17
    1.4.2 微型ICP激发源的应用现状及发展趋势  17-18
  1.5 本论文的研究内容  18-19
第2章立体螺旋线圈微型ICP激发源的工作机理  19-30
  2.1 微型ICP光谱激发源的特点  19
  2.2 立体螺旋线圈微型ICP激发源的工作原理  19-24
    2.2.1 等离子体启燃前的等效电路分析  19-20
    2.2.2 等离子体启燃后的等效电路分析  20-21
    2.2.3 等离子体启燃前后螺旋线圈谐振频率fr和Q值的变化情况  21-24
  2.3 螺旋线圈的场分析  24-27
  2.4 立体螺旋线圈的设计与计算  27-28
  2.5 射频驱动匹配网络  28-30
第3章立体螺旋线圈微型ICP激发源的实验研究  30-40
  3.1 实验系统设计  30-36
    3.1.1 射频驱动及阻抗匹配网络  31-32
    3.1.2 立体螺旋线圈微型ICP激发源微电路组件  32-34
    3.1.3 真空放电室  34-35
    3.1.4 抽真空及真空测试系统  35-36
    3.1.5 气源系统  36
  3.2 实验方法  36-39
    3.2.1 全面试验法  36-38
    3.2.2 正交试验法  38-39
  3.3 实验数据的预处理  39-40
第4章实验结果及分析  40-70
  4.1 全面试验法实验结果及分析  40-66
    4.1.1 工作气压与微型ICP激发源启燃/维持功率的关系  40-51
    4.1.2 线圈匝数与微型ICP激发源启燃/维持功率的关系  51-59
    4.1.3 线圈直径与微型ICP激发源启燃/维持功率的关系  59-66
  4.2 正交试验法实验结果及分析  66-68
  4.3 实验现象分析  68-70
第5章结论与展望  70-72
  5.1 结论  70
  5.2 需要进一步研究的问题  70-71
  5.3 展望  71-72
参考文献  72-75
研究生期间发表的论文  75-76
致谢  76

立体螺旋线圈微型ICP激发源研究

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