ICP中RF電源的功率控制研究的論文說明

　　ICP（電感耦合等離子炬）儀器可以同時、快速地分析元素周期表上的絕大部分元素，是國際上公認的最有效分析測量方法之一。電感耦合等離子炬是目前使用最廣的ICP光源，而RF電源作為提供等離子炬能量的裝置，是ICP儀器的核心部件，它的性能直接影響著ICP儀器的分析性能。RF電源主要有他激式與自激式，自激式由于自身特點，功率和頻率穩(wěn)定度較差，但是它結(jié)構(gòu)簡單、造價低，易于滿足ICP儀器性能要求。因此本文基于27.12MHz的自激式RF電源，采取一定的控制流程和策略，以提高其功率和頻率穩(wěn)定度。 本論文主要研究自激式RF電源的功率控制，主要分為七個部分： 第一部分主要介紹ICP儀器的發(fā)展歷史、RF電源的主流技術(shù)路線及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀指出了存在的部分問題。確立了本文研究主題。 第二部分簡介了ICP儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點介紹等離子炬光源以及自激式RF電源。首先從系統(tǒng)的角度介紹了ICP儀器的組成及工作原理，然后對等離子炬光源的產(chǎn)生條件及生成機理作了說明，并且對其在點火過程中表現(xiàn)的負載特性作了分析，最后從ICP儀器的分析性能方面說明了它對RF電源的設(shè)計要求，明確RF電源的設(shè)計指標。 第三部分詳細介紹了自激式RF電源的實現(xiàn)原理。按照信號流向首先介紹了作為跟蹤等離子炬特性的振蕩源——鎖相環(huán)的原理，分別對其中的鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和驅(qū)動電路等做了詳細介紹。然后介紹了高頻功率放大器的原理，確定了主要元件參數(shù)，并介紹了適用于自激式RF電源的電路結(jié)構(gòu)。最后對阻抗匹配原理作了介紹，并重點介紹了集中參數(shù)元件匹配網(wǎng)絡(luò)。 第四部分詳細介紹了本文所做的設(shè)計工作，包含軟硬件設(shè)計。這部分仍然是按信號流向作說明，根據(jù)自激式RF電源的結(jié)構(gòu)特點，針對這幾部分選擇合適的電路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)等設(shè)計完成鎖相環(huán)路、高效率E類推挽功率放大電路以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。除此之外，還包括電路中的主要信號采樣與檢測、熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計以及軟件部分的設(shè)計說明。 第五部分對本文采取的功率控制流程與策略作詳細說明，介紹了如何通過改善控制流程和控制策略以提高RF電源性能。 第六部分對所設(shè)計的RF電源進行了測試，表明本設(shè)計達到了預定的設(shè)計指標，說明此方法的可行性與實用性，并且分析了等離子炬的負載變化過程，對RF電源的設(shè)計提供了有益的參考。 第七部分作了全文總結(jié)與展望。 所設(shè)計RF電源成功點燃等離子炬，期間通過對RF電源的測試，并在ICP-AES整機上進行了系統(tǒng)驗證，測試證明所設(shè)計的自激式RF電源與同類電源相比性能有所提升。