一种直读光谱仪激发电源电路制造技术

本发明专利技术涉及一种直读光谱仪激发电源电路，包括直流电源，给激发光源电路提供直流电流；功率电感，阻隔交流电流，使激发光源电路中只有直流电流；步进电机，控制激发电极上下移动；激发电极，尖端放电产生电弧，与待分析样品之间形成稳定的电弧放电，使待分析样品内的原子发光；功率MOS管，控制放电回路的形成与断开；功率MOS管驱动电路，通过控制脉冲控制功率MOS管的导通与截止。本发明专利技术无需高压引燃，不会有干扰和安全隐患；无需电感、电容的组合形成放电电流，且能有效控制放电电流的强度和放电时间；由于取消了体积庞大的电容，激发光源体积变小，同时减少了因为电容的离散性而导致的不同激发光源间的能量差别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激发光源电路，尤其是一种用于直读光谱仪的激发光源。
技术介绍
直读光谱仪是一种精密的光学仪器，其光学结构置于密封的光室内部，在仪器的 使用过程中待分析样品产生的光信号进入光室，通过光学结构投射到线阵传感器上转换为 电信号，然后通过电子模块转换为数字信号存储在单片机中，运行在电脑上的分析软件从 单片机中读取数字信号，进行分析和计算，得到样品中各个化学元素的含量。 直读光谱仪具有分析速度快，准确度高等优点，因此，在金属冶炼、机械加工、铸造 等行业均有广泛的应用，是一种金属材料材质检测的强有力手段，具有很好的市场基础。 在直读光谱仪中，激发光源是核心部分，它起到将待分析样品中的原子瞬间加温 形成原子发射光谱的作用，它的稳定性及可靠性决定了直读光谱仪的整体性能。 现在市面上的直读光谱仪的激发光源，主要存在的缺点： 1、激发光源的主功率回路大多采用电感、电容组合，形成不同的L、C比例，从而在 对待分析样品放电过程中形成需要的放电电流，电感、电容体积庞大，影响设备的小型化， 且电感、电容的离散性使得不同激发光源间的能量差别很大； 2、为了在待分析样品和激发电极间形成有效放电回路，需要配备1万伏左右的高 压来引燃电路，这样会带来很强的干扰和安全隐患，对设备的可靠性产生影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题克服现有的技术缺陷，提供一种直读光谱仪激发电源电 路，它无需高压引燃，因此不会有干扰和安全隐患；它不需要电感、电容的组合形成放电电 流，且能有效控制放电电流的强度和放电时间；由于取消了体积庞大的电容，整个激发光源 体积变小，同时减少了因为电容的离散性而导致的不同激发光源间的能量差别。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案： 一种直读光谱仪激发电源电路，激发电源电路将待分析样品中的原子瞬间加温形 成原子发射光谱，激发光源电路包括直流电源、功率电感、步进电机、激发电极、功率MOS管 和功率MOS管驱动电路，直流电源给激发光源电路提供直流电流，功率电感阻隔交流电流， 使激发光源电路中只有直流电流，步进电机控制激发电极上下移动，激发电极的尖端放电 产生电弧，与待分析样品之间形成稳定的电弧放电，使待分析样品内的原子发光，功率MOS 管控制放电回路的形成与断开，功率MOS管驱动电路通过控制脉冲控制功率MOS管的导通 与截止；直流电源依次连接功率电感、激发电极、待分析样品和功率MOS管形成一个闭合回 路，步进电机连接激发电极，功率MOS管驱动电路连接功率MOS管。 进一步地，功率MOS管为N沟道增强型M0SFET，功率MOS管的栅极与功率MOS管驱 动电路连接，功率MOS管的漏极与待分析样品连接，功率MOS管的源极与直流电源的负极连 接，直流电源的正极与功率电感连接。 进一步地，激发电极与待分析样品之间的距离在3mm时，形成稳定的电弧放电。 本专利技术的有益效果： 1、本专利技术无需电感、电容的组合形成放电电流，且通过功率MOS管的导通时间和 导通电阻能有效控制放电时间和放电电流的强度；由于取消了体积庞大的电容，整个激发 光源体积变小，同时减少了因为电容的离散性而导致的不同激发光源间的能量差别。 2、本专利技术无需高达1万伏的引燃电压来击穿激发电极与待分析样品间的空气间 隙，因此没有强干扰和安全问题，设备的可靠性高。【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1为本专利技术一种直读光谱仪激发电源电路的原理框图；图2为本专利技术一种直读光谱仪激发电源电路的优先实施例的激发电极与待分析 样品接触的不意图；图3为本专利技术一种直读光谱仪激发电源电路的优先实施例的激发电极缓慢离开 待分析样品的示意图。 附图标记说明：1_直流电源，2-功率电感，3-步进电机，4-激发电极，5-待分析样 品，6-功率MOS管，7-功率MOS管驱动电路。【具体实施方式】 本专利技术所列举的实施例，只是用于帮助理解本专利技术，不应理解为对本专利技术保护范 围的限定，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术思想的前提下，还可以对 本专利技术进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求保护的范围内。 如图1所示，本专利技术一种直读光谱仪激发电源电路，激发电源电路将待分析样品5 中的原子瞬间加温形成原子发射光谱，激发光源电路包括直流电源1、功率电感2、步进电 机3、激发电极4、功率MOS管6和功率MOS管驱动电路7,直流电源1给激发光源电路提供 直流电流，功率电感2阻隔交流电流，使激发光源电路中只有直流电流，步进电机3控制激 发电极4上下移动，激发电极4的尖端放电产生电弧，与待分析样品5距离3mm之间形成稳 定的电弧放电，使待分析样品5内的原子发光，功率MOS管6为N沟道增强型M0SFET，控 制放电回路的形成与断开，功率MOS管驱动电路7通过控制脉冲控制功率MOS管6的导通 与截止；直流电源1的正极依次连接功率电感2、激发电极4、待分析样品5和功率MOS管6 的漏极，功率MOS管6的源极与直流电源1的负极连接，形成一个闭合回路，步进电机3连 接激发电极4,功率MOS管驱动电路7连接功率MOS管6。 本专利技术的工作过程如下： 1、开始工作时，通过直流电源1和功率电感2向电路提供直流电流，激发电极4在 步进电机3的带动下，向下移动，与待分析样品5接触，如图2所示。2、功率MOS管驱动电路7发出控制脉冲，使功率MOS管6导通，这时直流电源1、功 率电感2、激发电极4、待分析样品5与功率MOS管6 -起形成一个闭合放电回路，随着时间 增加该回路流经的电流强度会不断增加（根据公式U=L(di/dt)，当直流电源1的电压不 变时，流过功率电感2的电流强度是会随着时间增加而增加的）。 3、在步进电机3控制下，激发电极4缓慢离开待分析样品5,并最终停留在距离 3mm处，见表1，在不同距离情况下分析出的样品中各个元素含量偏差的比较，从中可以看 出3mm是最优距离，由于拉弧效应的存在，将在激发电极4和待分析样品5之间形成稳定的 电弧放电，从而实现待分析样品5内的原子发光，完成激发工作。 表1不同电极间距情况下的RSD(% )比较 4、激发规定时间结束后，功率MOS管控制电路7停止发送功率MOS管6的驱动信 号，即控制脉冲，功率MOS管6截止，断开由直流电源1、功率电感2、激发电极4、待分析样 品5、功率MOS管6以及激发电极4与待分析样品5之间的放电电弧一起形成的闭合放电回 路，激发电极4与待分析样品5之间的放电电弧停止，完成一次完整的激发放电过程。 5、重复步骤1-4的工作过程，激发光源实现反复工作。本专利技术中功率MOS管6为N沟道增强型MOSFET，N沟道增强型MOSFET的开启电压VT-般约为2V，因此N沟道增强型MOSFET的栅源电压V&只需要大于V#尤会导通，驱动电 路提供充电电流使栅源电压Ves上升到大于VT的值就可以了，不需要高达1万伏点燃电压。 当N沟道增强型MOSFET导通时，就产生一个导通电阻Rds，对N沟道增强型MOSFET施加的 电压Ves越高，Rds越小，当直流电源1的电压不变，放电电流的强度越大，反之越小，因此，功 率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直读光谱仪激发电源电路，所述激发电源电路将待分析样品(5)中的原子瞬间加温形成原子发射光谱，其特征在于：所述激发光源电路包括直流电源(1)、功率电感(2)、步进电机(3)、激发电极(4)、功率MOS管(6)和功率MOS管驱动电路(7)，所述直流电源(1)给激发光源电路提供直流电流，所述功率电感(2)阻隔交流电流，使激发光源电路中只有直流电流，所述步进电机(3)控制激发电极(4)上下移动，所述激发电极(4)的尖端放电产生电弧，与所述待分析样品(5)之间形成稳定的电弧放电，使待分析样品(5)内的原子发光，所述功率MOS管(6)控制放电回路的形成与断开，所述功率MOS管驱动电路(7)通过控制脉冲控制功率MOS管(6)的导通与截止；所述直流电源(1)依次连接功率电感(2)、激发电极(4)、待分析样品(5)和功率MOS管(6)形成一个闭合回路，步进电机(3)连接激发电极(4)，功率MOS管驱动电路(7)连接功率MOS管(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马建州，廖波，袁海军，顾惠惠，
申请(专利权)人：无锡创想分析仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32