ICP光谱仪故障分析.ppt

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1、ICP光谱仪点火系统故障分析——周西林一、前言ICP光谱仪的故障有很多种，最常见的是点火系统故障，即点火系统不能正常点燃火焰。现从点火系统的工作条件、组成部分、工作原理、参数分析入手，分析不能正常点火的故障及排除方法。二、ICP工作的基本条件RF系统能够输出持续、稳定、合适的能量到工作线圈。炬管安装良好且通有纯净、流量适宜的氩气。点火装置向气体中释放适当的电荷。如果其中某个条件没有满足则仪器不能正常点火三、点火系统各组成部分的基本原理ICP的RF系统部分ICP的功率放大部分ICP的点火过程点火故障分析1、ICP的RF系统

2、部分RF是什么意思呢？RF是RadioFrequency的缩写，即射频。在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播。RF指具有远距离传输能力的高频电磁波，射频技术在无线通信领域中被广泛使用。1、ICP的RF系统部分RF系统采用晶体谐振他激式振荡源、两级功率放大系统，双闭环的功率反馈控制。由晶体产生的高频振荡信号被RFSource(工作

3、电压+12V)进行四倍频(或六倍频)放大，输出一个0~3W的27.12MHz(或40.68MHz)信号,经过RFDriver工作电压+48V)被放大到0~70W，放大单元(工作电压+4000V)放大到0~2000w，最后输出到工作线圈，每一个环节的输入与输出都需要进行精确调制，确保RF系统正常工作。2、ICP的功率放大部分ICP的功率放大部分的核心部件为功率(PowerTube)它是一个大功率的真空电子管，内部有一细长的灯丝，当灯丝通电而RF系统未工作时,10A左右的灯丝电流使灯丝发热并发射热电子，这些电子受到阳极电压(+

4、4000V左右)的吸引而向阳极运动，形成的电流被称为阳极电流(IP电流)，由于阳极与灯丝相距较远，只有少数电子才能到达阳极，大多数电子都损失了，所以这时的IP电流很小，被称为漏电流。3、ICP的功率放大部分而当RF系统工作后，有RFDriver输出的高频信号加到功率管灯丝与阳极之间的栅极上，对灯丝发射的电子进行加速，这样就使得有大量的电子到达阳极，形成较大的IP电流，实现对高频信号的放大。功率管的漏电流(大约30mA)在阴极经一个750欧姆的电阻产生大约20V的偏电压，驱动管子工作，确保高频信号顺利传输。3、ICP的点火过

5、程当操作软件发出点火命令后，仪器首先开启各个辅助设备、如+48V工作电源、循环水、Driver的冷却风扇、功率放大的冷却风扇、等离子气(冷却、辅助、雾化)和吹扫气(Nozzle)，对炬管进行净化，完成后关闭雾化气；等待10s后加高(+4000V)，关闭吹扫气，开始点火。点燃后提高RF功率使其保持稳定，然后返回设置状态，从而完成点火过程。4点火故障分析ICP的点火过程中IP电流变化如下：首先在吹扫净化的过程中，由于没有加阳极电压，IP应该为0.当RF未工作时，IP应该为漏电流水平，约30mA左右；RF工作后IP电流会迅速提高

6、到几百mA。气体在电离前后导电能力的不同，气体未电离时IP应为200mA左右，电离后应在600mA左右。因此，我们可观察到IP电流有一个0—30—200—600的变化过程。4、点火故障分析正常的点火过程时间很短,可能最后一个200-600的变化过程不一定能观察到，但是当仪器不能点燃时，我们就可以观察到一个完整的IP电流变化过程，从而可以根据它的变化来判断RF的工作情况。所以当仪器点火异常时，必须仔细观察IP的变化情况，认真记录下来，便于维修。4、点火故障分析仪器右侧面板的显示窗口可以显示IP电流值及其他重要的参数。(1)当

7、IP电流始终为0：阳极高压一旦启动，功率管的漏电流就将达到30mA,IP电流为0时，有三种可能：无高压、无灯丝电流和功率管故障。有无高压可以在仪器右侧窗口的读到，然后再检查功率管的好坏和是否有灯丝电流。4、点火故障分析(2)当IP电流为0一30mA：IP电流能达到漏电流值30mA时说明高压与灯丝都在正常工作，若仍无功率输出只有两种可能：无功率输入和功率管无放大能力RFSource与RFDriver出现故障时就可能导致这样的结果，常规检查可以测量RFSource与RFDriverr的工作电压是否有+12V与+48V。由于是高

8、频信号，若要进一步检查，最好联系专业维修人员，采用专门的测量工具来进行。4、点火故障分析(3)IP电流为0—30—200mA：如果IP电流是按上述值变化时，而气体始终没有电离，可以认为RF系统没有问题，问题可能在于另外两个点火基本条件上，可从下面所列的条件及位置进行仔细检查和处理：4、点火故障分析氩气不