ICP中RF電源的功率控制研究的論文說(shuō)明

　　ICP（電感耦合等離子炬）儀器可以同時(shí)、快速地分析元素周期表上的絕大部分元素，是國(guó)際上公認(rèn)的最有效分析測(cè)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(diǎn)，功率和頻率穩(wěn)定度較差，但是它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，易于滿(mǎn)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(gè)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(xiàn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀指出了存在的部分問(wèn)題。確立了本文研究主題。 第二部分簡(jiǎn)介了ICP儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)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(duì)等離子炬光源的產(chǎn)生條件及生成機(jī)理作了說(shuō)明，并且對(duì)其在點(diǎn)火過(guò)程中表現(xiàn)的負(fù)載特性作了分析，最后從ICP儀器的分析性能方面說(shuō)明了它對(duì)RF電源的設(shè)計(jì)要求，明確RF電源的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 第三部分詳細(xì)介紹了自激式RF電源的實(shí)現(xiàn)原理。按照信號(hào)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(duì)其中的鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和驅(qū)動(dòng)電路等做了詳細(xì)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(duì)阻抗匹配原理作了介紹，并重點(diǎn)介紹了集中參數(shù)元件匹配網(wǎng)絡(luò)。 第四部分詳細(xì)介紹了本文所做的設(shè)計(jì)工作，包含軟硬件設(shè)計(jì)。這部分仍然是按信號(hào)流向作說(shuō)明，根據(jù)自激式RF電源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)這幾部分選擇合適的電路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)等設(shè)計(jì)完成鎖相環(huán)路、高效率E類(lèi)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(hào)采樣與檢測(cè)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)以及軟件部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明。 第五部分對(duì)本文采取的功率控制流程與策略作詳細(xì)說(shuō)明，介紹了如何通過(guò)改善控制流程和控制策略以提高RF電源性能。 第六部分對(duì)所設(shè)計(jì)的RF電源進(jìn)行了測(cè)試，表明本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，說(shuō)明此方法的可行性與實(shí)用性，并且分析了等離子炬的負(fù)載變化過(guò)程，對(duì)RF電源的設(shè)計(jì)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(jì)RF電源成功點(diǎn)燃等離子炬，期間通過(guò)對(duì)RF電源的測(cè)試，并在ICP-AES整機(jī)上進(jìn)行了系統(tǒng)驗(yàn)證，測(cè)試證明所設(shè)計(jì)的自激式RF電源與同類(lèi)電源相比性能有所提升。