ICP中RF电源的功率控制研究的论文说明

　　ICP（电感耦合等离子炬）仪器可以同时、快速地分析元素周期表上的绝大部分元素，是国际上公认的最有效分析测量方法之一。电感耦合等离子炬是目前使用最广的ICP光源，而RF电源作为提供等离子炬能量的装置，是ICP仪器的核心部件，它的性能直接影响着ICP仪器的分析性能。RF电源主要有他激式与自激式，自激式由于自身特点，功率和频率稳定度较差，但是它结构简单、造价低，易于满足ICP仪器性能要求。因此本文基于27.12MHz的自激式RF电源，采取一定的控制流程和策略，以提高其功率和频率稳定度。 本论文主要研究自激式RF电源的功率控制，主要分为七个部分： 第一部分主要介绍ICP仪器的发展历史、RF电源的主流技术路线及国内外研究现状指出了存在的部分问题。确立了本文研究主题。 第二部分简介了ICP仪器的系统结构，重点介绍等离子炬光源以及自激式RF电源。首先从系统的角度介绍了ICP仪器的组成及工作原理，然后对等离子炬光源的产生条件及生成机理作了说明，并且对其在点火过程中表现的负载特性作了分析，最后从ICP仪器的分析性能方面说明了它对RF电源的设计要求，明确RF电源的设计指标。 第三部分详细介绍了自激式RF电源的实现原理。按照信号流向首先介绍了作为跟踪等离子炬特性的振荡源——锁相环的原理，分别对其中的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和驱动电路等做了详细介绍。然后介绍了高频功率放大器的原理，确定了主要元件参数，并介绍了适用于自激式RF电源的电路结构。最后对阻抗匹配原理作了介绍，并重点介绍了集中参数元件匹配网络。 第四部分详细介绍了本文所做的设计工作，包含软硬件设计。这部分仍然是按信号流向作说明，根据自激式RF电源的结构特点，针对这几部分选择合适的电路结构、元件参数等设计完成锁相环路、高效率E类推挽功率放大电路以及阻抗匹配网络。除此之外，还包括电路中的主要信号采样与检测、热设计、电磁兼容设计以及软件部分的设计说明。 第五部分对本文采取的功率控制流程与策略作详细说明，介绍了如何通过改善控制流程和控制策略以提高RF电源性能。 第六部分对所设计的RF电源进行了测试，表明本设计达到了预定的设计指标，说明此方法的可行性与实用性，并且分析了等离子炬的负载变化过程，对RF电源的设计提供了有益的参考。 第七部分作了全文总结与展望。 所设计RF电源成功点燃等离子炬，期间通过对RF电源的测试，并在ICP-AES整机上进行了系统验证，测试证明所设计的自激式RF电源与同类电源相比性能有所提升。