本實用新型專利技術(shù)屬于等離子光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種快脈沖火花放電等離子光譜檢測裝置的信號增強單元。包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，其特征在于所述信號增強單元采用金屬片直接連接電容和電極，所述電容采用低電感電容。上述改進加快了放電速度，提高了能量沉積效率，將電容中的電能盡量快速的效率更高的釋放到火花隙中，對等離子體的激發(fā)效果將會更加明顯。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于等離子光譜檢測
，具體是一種快脈沖火花放電等離子光譜檢測裝置的信號增強單元。
技術(shù)介紹
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(laser-inducedbreakdown spectroscopy, LIBS),作為原子發(fā)射光譜的一種，是近些年逐漸興起的一種光譜檢測技術(shù)。LIBS技術(shù)同時可以檢測固體、液體、粉末、氣體等各種形式的樣品，也是唯一能夠在任何環(huán)境下同時檢測多種元素含量的光譜技術(shù)。LIBS技術(shù)還具有快速、實時、無需樣品準備、微損耗、多元素同時分析等特點。目前，LIBS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括傳統(tǒng)的化學分析還有環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)在線測量、生物技術(shù)、文物保護、核工業(yè)、深空探測、海洋科學、表面分析等。傳統(tǒng)的LIBS系統(tǒng)是由Nd = YAG調(diào)Q激光器發(fā)出激光光束，經(jīng)過透鏡匯聚在待測樣品表面，使之表面上微量物質(zhì)氣化、電離、激發(fā)，形成高溫等離子體；通過光學系統(tǒng)收集等離子體發(fā)射的元素的譜線，經(jīng)過光纖耦合到光譜儀；光譜儀再將光譜數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中進行處理。但在實際應(yīng)用中，LIBS檢測存在靈敏度較低、檢出限過高的不足，限制了該技術(shù)更深入的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。為充分發(fā)揮LIBS的技術(shù)優(yōu)勢，增強信號的強度和降低LIBS檢出限是LIBS技術(shù)的重要發(fā)展方向。中國專利文獻CN101696936公開了一種激光誘導(dǎo)放電增強等離子光譜檢測裝置。包括由YAG激光器和透鏡組成的入射單元、由探頭、光纖、光譜儀組成的信號接收單元、載物臺和數(shù)據(jù)分析單元，其特征在于所述的等離子檢測裝置設(shè)有一高壓快放電回路組成的信號增強單元。該技術(shù)既繼承了傳統(tǒng)的LIBS技術(shù)的各項優(yōu)勢，又具有更強的信號強度、更低的樣品檢出限和更高的穩(wěn)定性等特點，較之DP-LIBS技術(shù)和LIBS-LIF技術(shù)檢測系統(tǒng)裝備簡單、易于操作，且成本較低，有更好的實用性。但是由于該裝置的放電回路設(shè)計不夠緊湊、簡潔，采用了簡單且較長的銅導(dǎo)線和普通的高壓電容，使得該放電回路放電效率還是不夠理想，放電過程中電流過大且電流變化過快，引起電感過大，電容中的能量沉積到激光等離子體羽中的效率較低。具體的原因是首先連接銅導(dǎo)線較長，導(dǎo)電截面小，普通高壓電容分布電感過大，導(dǎo)致了整個放電過程中分布電感以及回路電阻都較大。一方面，由于分布電感較大，放電電流變化速度較慢，使得放電功率不夠強；另一方面，由于放電回路的電阻過大，在放電過程中放電回路消耗了相當部分的電能，導(dǎo)致電容中的能量沉積到激光等離子體羽中的效率較低。因此，放電過程對激光等離子體的激發(fā)并不充分，等離子體的溫度不夠高，電子密度較低，限制了光譜增強倍數(shù)和信噪比的提高。檢測效果和實用性也就不夠理想。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種改進型等離子光譜檢測裝置的信號增強單元，為了盡量減小電路中的電感，采取了兩個措施，一是縮短了電路的回路長度，二是采用電感更小的低電感電容，以保證電流變化的速度。本技術(shù)的技術(shù)路線是快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置信號增強單元，包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，其特征在于所述信號增強單元采用金屬片直接連接電容和電極，所述電容采用低電感電容。所述金屬片為紫銅片。所述電極和電容夾持于對稱設(shè)置的兩片金屬片中。所述低電感電容的容量為4 30nf。所述紫銅片寬度為12mm。所述紫銅片長度為4_6cm。所述金屬片長度為5cm。新放電回路設(shè)計的要求是，一方面要盡量縮短放電回路的長度，以減小放電回路的分布電感和電阻，同時采用較寬的紫銅片連接電容與電極，進一步減小放電電阻；另一方面在實際檢測中，樣品和電容之間要足夠的空間，以更換或移動樣品。本設(shè)計中選用低感高壓電容并采用具有一定寬度的紫銅片連接電容與電極，減小回路分布電感，紫銅片導(dǎo)電截面比常用的導(dǎo)電線增大很多，回路電阻減小，有利于降低回路中的消耗的電功率，進一步提高能量沉積效率；采用我們選擇的低感小功率放電電容，一般長度為5cm紫銅片即可滿足上述要求。此外，根據(jù)使用電容大小的不同，紫銅片的寬度和長度可適當調(diào)整。我們的專利技術(shù)目的是提高放電回路的放電效率和放電速度，將電容中的電能盡量快速的效率更高的釋放到火花隙中。使電容中的電能以更高的功率迅速沉積到火花隙的激光等離子體中。由于放電功率提高，能量密度加大，等離子體中的粒子碰撞更加劇烈，溫度和電子密度更高。因此等離子體的激發(fā)和電離更加充分，有更多的原子和離子被激發(fā)到高能態(tài)，當電子像低能態(tài)躍遷，會有更多的輻射產(chǎn)生。反映在具體的檢測結(jié)果上就是，光譜的信號更強，靈敏度更好，最終檢測的效果也就提高了。為了實現(xiàn)這個目的，我們首先對放電電路進行了分析。在放電時，同時存在著放電回路的分布電感，火花間隙和其余電路的電阻可分別等效為火花間隙電阻和電路分布電阻。整個電路為典型的RLC串聯(lián)電路。F ^ d2lJr R dll,. I Λ~--+—Ur=Q dr I. LC (Uc為電容兩端的電壓；L為電感；C為電容；R為電阻。實驗測得電容兩端的電壓變化波形為阻尼震蕩波形，因此有R: 此時方程的解為U At) = ■ A exp(-—cos(^.>/ + φ))I-；~其中f = 仍二 - η--— 5 ω為震湯頻率。 R Jlc \ 4/.要想讓電容中的電能更快效率更高的沉積到火花間隙中就要在盡可能減小衰蕩時間常數(shù)τ，其中減小電路中的電感L起了關(guān)鍵作用。單匝空心線圈電感計算公式—定長度的導(dǎo)線電感，導(dǎo)線長度為I (m)，直徑為d(m)權(quán)利要求1.快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，其特征在于所述信號增強單元采用金屬片直接連接電容和電極，所述電容采用低電感電容。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述金屬片為紫銅片。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述電極和電容夾持于對稱設(shè)置的兩片金屬片中。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述低電感電容的容量為Γ30η ·。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述紫銅片寬度為12mm。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述紫銅片長度為4-6cm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，其特征在于所述金屬片長度為5cm。專利摘要本技術(shù)屬于等離子光譜檢測
，具體是一種快脈沖火花放電等離子光譜檢測裝置的信號增強單元。包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，其特征在于所述信號增強單元采用金屬片直接連接電容和電極，所述電容采用低電感電容。上述改進加快了放電速度，提高了能量沉積效率，將電容中的電能盡量快速的效率更高的釋放到火花隙中，對等離子體的激發(fā)效果將會更加明顯。文檔編號G01N21/63GK202631428SQ20112039128公開日2012年12月26日 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
快脈沖火花放電等離子體光譜檢測裝置的信號增強單元，包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，其特征在于所述信號增強單元采用金屬片直接連接電容和電極，所述電容采用低電感電容。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周衛(wèi)東，李科學，
申請(專利權(quán))人：浙江師范大學，
類型：實用新型
國別省市：
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