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辉光放电等离子体激发源驱动控制电路设计

作　者: 万真真
导　师: 王永青
学　校: 河北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 辉光放电原子发射光谱仪辉光放电等离子体激发源溅射高压恒流源计算机控制
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

辉光放电原子发射光谱仪(Glow Discharge Optical Emission Spectrograph, GD-OES)是近年来出现的用于物质表面化学成分检测的现代分析仪器。GD-OES能够直接分析固体样品,并且可以进行样品表面逐层分析,在电镀层、超硬涂层、表面处理、金属材料检验等材料测试研究,以及产品生产质量检验、生产工艺参数控制、商检等领域均有广泛用途。目前辉光光谱仪生产厂商较少,我国尚无辉光放电原子发射光谱仪商品仪器生产厂家。所以,对辉光光谱仪及其相关技术的研究很有必要。辉光光谱仪激发源是辉光光谱仪技术研究的主要热点之一。本工作对用于驱动激发源的恒流源以及激发源的自动控制电路做了相应设计和研究。本文详细介绍了研制的GD-0411型辉光放电光谱仪等离子体激发源用高稳定度直流高压恒流源的电路和工作原理。其开路电压为1.1KV,输出电流为0～100mA连续可调,负载调整率和输入电压变化调整率均优于0.05%。用研制的恒流源驱动Grimm型辉光放电室成功的溅射了磷铜片、镀锌板、标钢等样品,测试出了在不同气压、电流工作条件下溅射速率为10nm/s～140nm/s,给出了采用Dektak8型表面形貌仪测量的溅射坑的表面形貌图。实际测试了GBSA6800x标准钢样中的Cr、Cu、Al、W四种元素含量,测试结果相对标准偏差(RSD)均优于2.5%。本文还介绍了辉光放电光谱仪激发源的计算机控制方案,给出了自动控制电路,介绍了编写控制程序。实现了射频功率源输出功率的控制,放电室端电压的控制和采集,激发源氩气流量控制,以及设计了样品顶紧气动执行器的自动控制方案。目前采用计算机控制放电室端电压的方法能够将放电电压(800V)的波动控制在±10V以内,精度优于2.5% FS。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
    1.1.1 现代分析仪器概述  8
    1.1.2 原子发射光谱分析技术  8-9
    1.1.3 辉光光谱技术简介  9-10
  1.2 课题来源  10-11
  1.3 论文的主要内容及意义  11-13
第2章辉光放电等离子体激发源工作原理  13-21
  2.1 辉光放电的基本原理  13-15
    2.1.1 辉光放电装置及放电区域划分  13-14
    2.1.2 辉光放电溅射激发机理  14-15
  2.2 辉光放电等离子体激发源  15-20
    2.2.1 直流辉光放电  16-17
    2.2.2 射频辉光放电  17-20
  2.3 辉光放电激发光源的改进  20-21
第3章辉光放电光谱仪等离子体激发源用直流高压恒流源  21-32
  3.1 GD-0411 型直流高压恒流源的工作原理  21-27
    3.1.1 直流高压整流滤波电路  21-23
    3.1.2 恒流调整电路  23-26
    3.1.3 电源电路  26
    3.1.4 输出电流及输出端电压显示电路  26-27
  3.2 GD-0411 型直流高压恒流源的技术指标  27-29
    3.2.1 负载调整率测试  27-28
    3.2.2 输入电压变化调整率测试  28-29
  3.3 GD-0411 型恒流源驱动GRIMM 型辉光放电激发源时的溅射效果  29-32
第4章辉光放电光谱仪等离子体激发源的自动控制  32-52
  4.1 射频功率源的计算机控制  33-39
    4.1.1 射频功率源的工作原理  33-35
    4.1.2 计算机控制射频功率源的工作原理  35-39
  4.2 GD-0411 型直流高压恒流电源的计算机控制  39-49
    4.2.1 氩气流量的计算机控制  40-43
    4.2.2 恒流源输出端电压的计算机采集  43-47
    4.2.3 恒流源输出端电压的计算机控制程序  47
    4.2.4 恒流源输出端电压计算机控制的实测数据  47-49
  4.3 辉光放电等离子体激发源其它部件的自动控制  49-52
第5章结论  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
研究生期间发表的论文  56

辉光放电等离子体激发源驱动控制电路设计

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