专利名称：发光分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过放电使试料的构成原子蒸发/发光后测定其发光 强度来分析试料的元素组成的发光分析装置。
背景技术：
发光分析装置激励分析试料并使其发光，且使用分光器等将从试料放 射的光分离为元素特有的光谱线，通过测定该光谱线的有无和强度来分析 包含在试料中的元素的种类与各元素的含量。作为激励分析试料并使其发 光的方法，具有使分析试料与放电电极之间(放电间隙)产生火花(spark) 放电并在使试料表面的原子蒸发的同时通过放电等离子体激励原子的方 法(参照专利文献l)。
图5是表示现有的发光分析装置的结构的一个例子的电路图。发光分 析装置由电容器电路l、点火器电路2、发光台3、测光电路4、电弧产生 电路5构成。发光台3中配设有放电电极31和试料32，这些放电电极31 和试料32与点火器电路2、电容器电路l、电弧产生电路5串联连接。电 容器电路1具备电容器充电电路11、整流二极管12、电容器13、钳位二 极管14。点火器电路2具备点火变压器21、点火驱动电路22。
所述电容器充电电路11通过整流二极管12将电容器13充电至规定 的电压。完成电容器13的充电时，点火驱动电路22使点火变压器21的 二次线圈产生高电压，并在放电电极31与试料32之间开始进行放电。由 此，由电容器13、点火变压器21、发光台3、旁路二极管54构成的电流 路径中流过火花电流(放电电流)，电容器13的充电能量移动到放电电
3极31与试料32之间，从而形成等离子体。
另一方面，在电弧产生电路5.中，开始火花放电的同时开关元件52 与电源51连接，开始线圈53的励磁。线圈53的励磁电流在开关元件52 与电源51连接时会增加，在开关元件52被普通(common)连接时会减 少。按照使线圈53的励磁电流达到规定的目标值的方式控制开关元件52 的开关动作和开关频率。
图6和图7是表示将线圈53的励磁电流的目标值设为10A时流过发 光台3的放电电流Id、流过线圈53的励磁电流Ia、电弧产生电路5的输 出电压Va的关系的图。火花放电开始时，放电电流Id急剧上升后，随着 时间减少。另一方面，线圈53的励磁开始时，励磁电流Ia缓慢上升。
开始火花放电和线圈53的励磁后，在放电电流Id比励磁电流Ia大的 期间，放电电流Id流过线圈53与旁路二极管54这两者。之后，当放电电 流Id变得与励磁电流Ia相等时，旁路二极管54截止，发光台3中只流过 励磁电流Ia。其结果，放电电极31与试料32之间的放电过渡到电弧放电。 放电电极31与试料32之间的电弧放电在开关元件52的开关动作继续的 期间内持续进行。
如图6所示，在火花放电的持续时间内，线圈53的励磁电流Ia达到 目标值时，从火花放电平滑地过渡到电弧放电。另一方面，如图7所示， 在火花放电的持续时间内，若线圈53的励磁电流Ia未达到目标值，则放 电电流波形会产生错乱(图7中用虚线A包围的部分)。
专利文献1:特开2006-300630号公报
火花放电的持续时间根据放电电极的状态、放电电极与试料之间的氩 气等惰性气体的量、火花放电的能量的大小等而不同，无法任意进行控制。 而且，火花放电的持续时间是从数十^到数百^左右的短时间，为了在 这样的短时间内上升到规定的电流值，需要降低线圈53的电感。但是，降低线圈53的电感会增大励磁电流的脉动电流，会影响分析
精度或再现性。另外，即使降低了线圈53的电感，只要提高开关元件52 的开关频率，就能够降低脉动电流并且能够高速提高线圈53的励磁电流。 但是，由于提高开关频率会增大开关元件52的损耗，并且会引起装置内 部的温度上升，因此还是会导致分析精度或再现性的降低。
发明内容
本发明所要解决的课题是提供一种能够提高放电电流的再现性和分 析精度的发光分析装置。
为了解决上述课题而实现的本发明的发光分析装置具备发光台，其
使试料与放电电极之间激励发光；电容器电路和点火器电路，使所述试料 与所述放电电极之间产生火花放电；和电弧产生电路，其具有电源、线圈、 通过将该线圈和所述电源切换成连接或非连接状态来对该线圈进行励磁 的开关元件，并且该发光分析装置通过在所述发光台上串联连接所述点火 器电路、所述电容器电路、所述电弧产生电路来形成放电路径，该发光分 析装置的特征在于，还具备切换单元，其将所述电弧产生电路在闭合电 路状态与开路状态之间切换；和控制电路，其控制所述切换单元来调整开 始火花放电的时刻与开始所述线圈的励磁的时刻，使得在所述火花放电结 束之前所述线圈的励磁电流达到规定的目标值。
所述切换单元相对于所述电弧产生电路与发光台并列设置，可由被接 通时将所述电弧产生电路置为闭合电路的闭合电路用开关、防止火花电流 流过该闭合电路用开关的反向阻断二极管构成。并且，所述控制电路在开 始所述试料与所述放电电极之间的火花放电之前接通所述闭合电路用开 关，并在所述火花放电开始后，在火花电流比线圈的励磁电流大的期间关 断所述闭合电路用开关。
(发明效果)
在本发明的发光分析装置中，由于设置了将电弧产生电路在闭合电路
5状态与开路状态之间切换的切换单元，因此能够在放电电流未流过发光台 的状态下将所述电弧产生电路置为闭合电路状态来对线圈进行励磁。因 此，能够在任意的时刻开始线圈的励磁。因此，不需要为了在火花放电结 束之前使线圈的励磁电流达到目标值而使用电感小的线圈或提高开关元 件的开关频率，能够降低脉动电流。另外，在火花的能量小且火花放电的 持续时间短的情况下，也能够提高放电电流的再现性，并能够提高分析精 度。
只要能够在火花放电结束之前使线圈的励磁电流达到目标值，则可在 任意的时刻开始线圈的励磁。若在火花放电的持续时间内所述线圈的励磁 电流达到规定的目标值的时刻开始所述线圈的励磁，则能够缩短线圈的励 磁期间。
火花放电结束时，在电容器电路中通过电容充电电路对电容进行充 电。因此，若将开始所述线圈的励磁到开始火花放电的时间设定得比基于 所述电容充电电路的所述电容器的充电时间短时，能够利用电容的充电期 间来励磁线圈。因此，通过提早开始线圈的励磁，不会使分析时间变长。
另外，由被接通时将电弧产生电路置为闭合电路的闭合电路用开关、 防止火花电流流入该闭合电路用开关的反向阻断二极管构成所述切换单 元时，也可以在开始火花放电之前接通所述闭合电路用开关，并在开始火 花放电之后，在所述火花电流比线圈的励磁电流大的期间关断所述闭合电 路用开关，从而引起电弧放电。在该结构中，能确保流过线圈的励磁电流 的连续性，并且不会在线圈中产生反向电动势。
图1是表示本发明的一实施例的发光分析装置的电气结构的模块图。 图2是表示在火花电流比励磁电流大的期间关断了闭合电路用开关 56的情况下的放电电流、励磁电流、电弧产生电路的输出电压波形的一个例子的图。
图3是表示在火花电流比励磁电流小的期间关断了闭合电路用开关的 情况下的放电电流、励磁电流、电弧产生电路的输出电压波形的一个例子 的图。
图4是表示在火花电流Id比励磁电流小的期间关断了闭合电路用开关
的情况下的放电电流、励磁电流、电弧产生电路的输出电压波形的另一例 的图。
图5是表示现有的发光分析装置的电气结构的模块图。
图6是表示在火花电流的持续时间内线圈的励磁电流达到目标值时的 放电电流、励磁电流、电弧产生电路的输出电压波形的图。
图7是表示在火花电流的持续时间内线圈的励磁电流未达到目标值时 的放电电流、励磁电流、电弧产生电路的输出电压波形的图
图中l一电容器电路；ll一电容器充电电路；12—整流二极管；13— 电容器；14一钳位二极管；2—点火器电路；21 —点火变压器；22—点火 驱动电路；3—发光台；31—放电电极；32—试料；4-测光电路；5—电 弧产生电路；51 —电源；52—开关元件；53—线圈；54—旁路二极管；55— 反向阻断二极管；56—闭合电路用开关；6—控制电路。
具体实施方式
参照
本发明的发光分析装置的一实施例。图1是表示本发明 的一实施例的发光分析装置的电气结构的模块图。与上述的现有发光分 析装置相同的结构要素上附加了相同的符号。
本实施例的发光分析装置具备电容器电路1、点火器电路2、发光 台3、测光电路4、电弧产生电路5以及控制这些部件的动作的控制电路 6而构成。由于电容器电路1、点火器电路2、发光台3、测光电路4的 构成与现有的发光分析装置大致相同，因此省略其说明。对于电弧产生电 路5与发光台并列设置的反向阻断二极管和闭合电路用开关56。反向阻
断二极管55与闭合电路用开关56串联连接，防止火花电流流入该闭合 电路用开关56中。接通闭合电路用开关56时，电弧产生电路5呈闭合 电路状态，关断时，电弧产生电路呈开路状态。这些闭合电路用开关56 和反向阻断二极管55与所述旁路二极管54并联连接。
下面，参照图2说明本实施例的发光分析装置的动作。图2是表示流 过放电电极31与试料32之间的放电电流Id、线圈53的励磁电流Ia、电 弧产生电路5的输出电压Va的波形的一个例子的图。图2的橫轴表示时 间(ms)，纵轴表示电流值(A)、电压值(V)。
首先，控制电路6接通闭合电路用开关56，并且开始开关元件52的 开关动作(0ms)。由此，开始线圈53的励磁。线圈53的励磁电流Ia在 开关元件52与电源51连接时增加，在开关元件52被普通连接时会减少。 控制电路6按照使线圈53的励磁电流Ia达到作为目标值的10A的方式， 控制开关元件52的开关动作。在图2中，表示了从励磁开始0.2ms之后 励磁电流Ia达到了目标值的例子。
之后，控制电路6使点火器电路2工作，并在放电电极31与试料32 之间开始火花放电(0.3ms)。
在电容器电路1中，电容器充电电路11通过整流二极管12将电容器 13充电到规定的电压，当点火器电路2在点火变压器21的二次线圈中产 生高电压时，由电容器13、点火变压器21的二次线圈、放电电极31与试 料32之间、旁路二极管54构成的放电路径中流过火花电流(放电电流) Id。由此，电容器13的充电能量移动到放电电极31与试料32之间形成等 离子体。
另一方面，在电弧产生电路5中，开始火花之后，在火花电流Id比线 圈53的励磁电流Ia大的期间，例如从火花放电开始0.05ms之后(励磁开 始0.35ms之后)闭合电路用开关56被关断。火花电流Id比励磁电流Ia极管54与线圈53这两者，而火花电流Id 不会流过闭合电路用开关56。因此，即使闭合电路用开关56被关断，也 能保持流过线圈53的励磁电流的连续性，线圈53中不会产生反向电动势。
火花电流Id会随着时间的经过而减少，在变得与线圈53的励磁电流 Ia相等时，旁路二极管54会被断开。其结果，放电电极31与试料32之 间只会流过线圈53的励磁电流Ia，并会过渡到电弧放电。该电弧放电在 开关元件52的开关动作继续的期间内持续。
这样，本实施方式中，通过在电弧产生电路5中设置闭合电路用开关 56，即使是火花电流没有流过发光台3的状态也能够开始线圈53的励磁。 因此，能够在任意时刻开始线圈53的励磁。因此，不需要为了能够在火 花放电的持续时间内使线圈53的励磁电流达到目标值而使用电感小的线 圈或提高开关元件52的开关频率。另外，即使火花放电的能量小且火花 放电的持续时间短，也能够通过提早线圈53的励磁开始时刻而在火花放 电的持续时间内使线圈53的励磁电流达到目标值，因此能够提高放电电 流的再现性和分析精度。
而且，本实施例中，在火花电流比线圈53的励磁电流大的期间关断 了闭合电路用开关56。因此，能够获得具有再现性的放电电流波形，并 且能够进一步提高分析精度。对此，图3表示了在火花放电幵始的同时 关断闭合电路用开关56时的放电电流Id、励磁电流Ia、电弧产生电路的 输出电压Va的波形。在该时刻关断闭合电路用开关56时，线圈53的励 磁电流会变得不连续，线圈53中会产生反向电动势。因此，电弧产生电 路5的输出上会产生电涌电压。
另一方面，图4表示了在火花电流Id比励磁电流Ia小的期间关断闭 合电路用开关56时的放电电流Id、励磁电路Ia、电弧产生电路5的输出 电压Va的波形。此时，由于线圈53的励磁电流Ia也会变得不连续并且 线圈53中会产生反向电动势，因此放电电流Id的波形上会产生错乱。因
9此，会降低放电电流的再现性。
另外，在上述实施例中，在开始火花放电之前线圈53的励磁电流达 到了目标值的时刻开始该线圈53的励磁，但是也可以在火花放电开始后 火花电流变得低于线圈53的励磁电流的目标值之前，在线圈53的励磁 电流达到目标值的时刻开始该线圈的励磁。
火花放电结束后，在接下来的分析之前，需要充电电容器13。因此， 优选在火花放电开始之前开始线圈53的励磁的时间比电容器13的充电 时间短。根据这样的结构，通过提早开始线圈53的励磁，不会使分析时 间长期化。
也可以代替旁路二极管54而使用MOSFET。该情况下，不进行电弧 放电时，使MOSFET导通来降低导通损耗，并在进行电弧放电时，使 MOSFET截止，从而将MOSFET的体二极管(body diode)作为旁路二 极管来使用。
另外，上述实施例仅是本发明的一个例子，显然，在本发明的主旨范 围内进行适当变形、修正、追加也包括在本发明的请求范围内。
权利要求
1、一种发光分析装置，具备发光台，其使试料与放电电极之间激励发光；电容器电路和点火器电路，使所述试料与所述放电电极之间产生火花放电；和电弧产生电路，其具有电源、线圈、通过将该线圈和所述电源切换成连接或非连接状态来对该线圈进行励磁的开关元件，并且该发光分析装置通过在所述发光台上串联连接所述点火器电路、所述电容器电路、所述电弧产生电路来形成放电路径，该发光分析装置的特征在于，还具备切换单元，其将所述电弧产生电路在闭合电路状态与开路状态之间切换；和控制电路，其控制所述切换单元来调整开始火花放电的时刻与开始所述线圈的励磁的时刻，使得在所述火花放电结束之前所述线圈的励磁电流达到规定的目标值。
2、 根据权利要求1所述的发光分析装置，其特征在于， 所述控制电路按照在所述试料与所述放电电极之间的火花放电的持续时间内使所述线圈的励磁电流达到规定的目标值的方式，开始所述线圈 的励磁。
3、 根据权利要求1或2所述的发光分析装置，其特征在于， 电容器电路具备电容器和对该电容器进行充电的电容器充电电路， 从所述线圈的励磁开始到火花放电的开始为止的时间，被设定为比所述电容器充电电路的所述电容器的充电时间短的时间。
4、 根据权利要求1 3的任一项所述的发光分析装置，其特征在于，所述切换单元相对于所述电弧产生电路与发光台并列设置，由被接通 时将所述电弧产生电路置为闭合电路的闭合电路用开关、防止火花电流流 过该闭合电路用开关的反向阻断二极管构成，所述控制电路在开始所述试料与所述放电电极之间的火花放电之前 接通所述闭合电路用开关，并在所述火花放电开始后，在火花电流比线圈 的励磁电流大的期间关断所述闭合电路用开关，从而引起电弧放电。
全文摘要
本发明提供一种发光分析装置，其中，设置将电弧产生电路(5)在闭合电路状态与开路状态之间切换的闭合电路用开关(56)和防止火花电流流入该开关(56)的反向阻断二极管(55)。在放电电极(31)与试料(32)之间开始火花放电之前，接通闭合电路用开关(56)，开始线圈(53)的励磁。由此，即使不使用电感小的线圈或不提高开关元件(52)的开关频率，也能够在火花放电的持续时间内使线圈(53)的励磁电流达到目标值。
文档编号G01N21/67GK101680841SQ20078005328
公开日2010年3月24日 申请日期2007年9月4日 优先权日2007年9月4日
发明者长治生 申请人:株式会社岛津制作所