電感耦合等離子體 ICP 的形成原理

圖 8.ICP 形成原理

頻發生器的工作頻率是 27.12MHz，大輸出功率 1500W。主要作用是產生頻電磁場，供給等離子體能量。炬管是一個三層同心石英玻璃管，外層管內通入冷卻氬氣，以避免等離子炬燒壞石英管。中層石英管出口做成喇叭形狀，通入氬氣以維持等離子體。內層石英管的內徑為 1mm-2mm，由載氣將試樣氣溶膠從內管引入等離子體。

當頻電源與圍繞在等離子炬管外的負載感應線圈接通時，頻感應電流流過線圈，產生軸向頻磁場。此時向炬管的外管內切線方向通入冷卻氬氣，中層管內軸向（或切向）通入輔助氣體氬氣，并用頻點火裝置激發產生帶電粒子，當帶電粒子流子多至足以使氣體有足夠的導電率時，在垂直于磁場方向的截面上產生環形渦電流。

幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至 6000K-8000K，在炬管口上方形成一個火炬狀的穩定的等離子炬。 

固態發生器及自動匹配箱

固態發生器

ICP700T 頻發生器為蘇州博維儀器科技有限公司自主研發的全固態射頻發生器，采用它激式振蕩電路，輸出大功率為 1500W，頻率為 27.12MHz。相比于自激震蕩式電子管射頻發生器，全固態射頻發生器具有體積更小、輸出功率更、頻率功率更加穩定、電源效率更等諸多優點。

自動匹配箱

ICP自動匹配箱具有匹配速度快、精度等優點，免去了人工匹配的諸多麻煩操作。

掃描分光器

圖 9.掃描分光儀工作原理圖

分光器由光室、入射狹縫、反光鏡、光柵、出射狹縫和光柵驅動裝置組成。光柵刻線密度可選，規格分別為：2400l/mm、3600l/mm 或者 4320l/mm，光室焦距為 1000mm。ICP 發出的復合光經入射狹縫射到反射鏡上， 再由反射鏡反射到光柵上衍射生成單色光。由計算機控制光柵驅動裝置，轉動光柵將需要的光譜波長反射鏡到出

射狹縫，由光電倍增管接受光信號，并進行光電轉換，之后進行強度檢測對比。

電子測量及控制電路

電路系統共有通訊、氣路控制、步進電機控制和信號采集四項功能。

1、通訊

采用RJ45 網口作為儀器和計算機之間的通訊接口。具有接口穩定、通訊速度快、抗干擾能力強等諸多優點。

2、氣路控制

ICP700T 的氣路采用的 MFC（質量流量控制器）作為控制部件，分別控制等離子氣、載氣、輔氣，控制精度，響應速度快，流量穩定，同時帶有流量反饋功能，可以實時監視各路氣體實際流量，確保進樣系統工作穩定，提儀器的重復性與穩定性。

3、光柵馬達驅動部分電路原理

在步進電機四八拍（每拍 0.9°）的基礎上，采用電路微分技術，使電機轉動一周為 12800 步。根據計算機表中填的波長計算出應走的步數，再由 CPU 控制內部接口電路，通過單片機發送脈沖數和方向來控制步進電機轉動相應的定位步數。

4、信號采集電路

采用精度阻抗的運算放大器作為信號輸出的調節放大電路，由中央處理器控制放大器的放大信號。信號經一級 I/V 轉化二級信號放大后輸出到 VF 轉換芯片上，再通過 FPGA 計數后經網口接到計算機進行數據處理， 由線性電源提供給整個電路。