氧化鋁金屬元素成分含量檢測儀

本儀器的基本工作原理如下:

工作原理：射頻發生器產生的高頻功率通過感應工作線圈加到三層同心石英炬管上，形成高頻振蕩電磁場； 在石英炬管的外層通入氬氣，并進行高壓放電產生帶電粒子，帶電粒子在高頻電磁場中往復運動與其他氬原子碰撞，產生更多的帶電粒子，同時溫度升高，最終形成氬氣等離子體，等離子體的溫度可達 6000K～8000K。待測水溶液試樣通過霧化器形成的氣溶膠進入石英炬管中心通道，在高溫環境下受到激發，發射出溶液中所含元素的特征譜線；通過對等離子體光源進行采光，并利用掃描分光器進行掃描分光，將待測元素的特征譜線光強準確定位于出口狹縫處，利用光電倍增管將該譜線光強轉變成光電流，再經電路處理和模數變換后，進入計算機進行數據處理，最后由打印機打印出分析結果。

.ICP 形成原理

高頻發生器的工作頻率是 27.12MHz，最大輸出功率 1500W。主要作用是產生高頻電磁場，供給等離子體能量。炬管是一個三層同心石英玻璃管，外層管內通入冷卻氬氣，以避免等離子炬燒壞石英管。中層石英管出口做成喇叭形狀，通入氬氣以維持等離子體。內層石英管的內徑為 1mm-2mm，由載氣將試樣氣溶膠從內管引入等離子體。

當高頻電源與圍繞在等離子炬管外的負載感應線圈接通時，高頻感應電流流過線圈，產生軸向高頻磁場。此時向炬管的外管內切線方向通入冷卻氬氣，中層管內軸向（或切向）通入輔助氣體氬氣，并用高頻點火裝置激發產生帶電粒子，當帶電粒子流子多至足以使氣體有足夠的導電率時，在垂直于磁場方向的截面上產生環形渦電流。

幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至 6000K-8000K，在炬管口上方形成一個火炬狀的穩定的等離子炬。

2.3.2固態發生器及自動匹配箱

固態發生器

ICP 高頻發生器為公司自主研發的全固態射頻發生器，采用它激式振蕩電路，輸出最大功率為 1500W，頻率為 27.12MHz。相比于自激震蕩式電子管射頻發生器，全固態射頻發生器具有體積更小、輸出功率更高、頻率功率更加穩定、電源效率更高等諸多優點。

自動匹配箱

ICP 自動匹配箱具有匹配速度快、精度高等優點，免去了人工匹配的諸多麻煩操作。

2.3.3掃描分光器

分光器由光室、入射狹縫、反光鏡、光柵、出射狹縫和光柵驅動裝置組成。光柵刻線密度可選，規格分別為：2400l/mm、3600l/mm 或者 4320l/mm，光室焦距為 1000mm。ICP 發出的復合光經入射狹縫射到反射鏡上， 再由反射鏡反射到光柵上衍射生成單色光。由計算機控制光柵驅動裝置，轉動光柵將需要的光譜波長反射鏡到出

射狹縫，由光電倍增管接受光信號，并進行光電轉換，之后進行強度檢測對比。

2.3.4電子測量及控制電路

電路系統共有通訊、氣路控制、步進電機控制和信號采集四項功能。

1、通訊

采用RJ45 網口作為儀器和計算機之間的通訊接口。具有接口穩定、通訊速度快、抗干擾能力強等諸多優點。

2、氣路控制

ICP700T 的氣路采用*的 MFC（質量流量控制器）作為控制部件，分別控制等離子氣、載氣、輔氣，控制精度高，響應速度快，流量穩定，同時帶有流量反饋功能，可以實時監視各路氣體實際流量，確保進樣系統工作穩定，提高儀器的重復性與穩定性。

3、光柵馬達驅動部分電路原理

在步進電機四八拍（每拍 0.9°）的基礎上，采用電路微分技術，使電機轉動一周為 12800 步。根據計算機表中填的波長計算出應走的步數，再由 CPU 控制內部接口電路，通過單片機發送脈沖數和方向來控制步進電機轉動相應的定位步數。

4、信號采集電路

采用高精度高阻抗的運算放大器作為信號輸出的調節放大電路，由中央處理器控制放大器的放大信號。信號經一級 I/V 轉化二級信號放大后輸出到 VF 轉換芯片上，再通過 FPGA 計數后經網口接到計算機進行數據處理， 由線性電源提供給整個電路。

產品規格與技術指標

3.1高頻發生器

1）電路類型：全固態射頻電源、全自動匹配功能。

2）工作頻率：27.12MHz

3） 頻率穩定性：<0.1％

4） 輸出功率：800W ～1500W

5）輸出功率穩定性：≤0.2％

6）電磁場泄漏輻射強度：距機箱 30cm 處，電場：E﹤10V/m； 磁場：H﹤0.2A/m

7） 輸入電源：220V，30A

8）輸出工作線圈內徑 25mm、3 匝，配三同心外徑 20mm 的石英炬管

9）同軸型噴霧器外徑 6mm；雙筒型霧室外徑 35mm

10）三路氣體控制流量大小

等離子氣流量計： （60～1200）L/h   或   (1～20）    L/min 輔助氣流量計：  （3～60）  L/h  或  （0.05～1.0）  L/min 載氣流量計： （3～60） L/h 或 （0.05～1.0） L/min

11）冷卻水:水溫范圍 20℃～25℃，流量大于 7 L/min，水壓力大于 0.1MPa，冷卻水電阻率大于 1MΩ。

3.2掃描分光器

1） 光路： Czerny turner 型

2） 焦距： 1000mm

3）光柵規格：

光柵類型：離子刻蝕全息光柵

刻線密度：2400L/mm、3600L/mm、4320L/mm； 刻劃面積：（80×110）mm

4）線色散倒數： 0.26nm/mm

5）分辨率：

≤0.015nm（2400 線光柵）

≤0.008nm（3600 線光柵）

≤0.005nm（4320 線光柵）

6）掃描波長范圍：

2400 線光柵：(190～800) nm

600 線光柵：(190～500) nm

4320 線光柵：(190～460) nm

7）步進電機驅動最小步距：≤0.0004nm

8） 反射鏡規格：（80×105）mm

9） 透鏡： Φ30，1：1 成像

3.3電子測量及控制電路

1)   光電倍增管規格： 濱松PMT

2)    光電倍增管負高壓： （-50～-1000）V

3) 光電倍增管電流測量范圍： （10～12～10～4）A

4)信號采集： VF 轉換

5)通信電路： 網口通信

3.4計算機系統

1）主流品牌電腦一套，適用于 XP、WIN7 操作系統

2）打印機：佳能

3.5整機技術指標

1）掃描波長范圍：

a) 195nm～800nm（2400L/mm 光柵）

b) 195nm～500nm（3600L/mm 光柵）

c) 195nm～460nm（4320L/mm 光柵）

2）重復性： 相對標準偏差RSD≤1.5％ ；

3）穩定性： 相對標準偏差RSD≤2％；

4）檢出限（µg/L）：

元素 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb

波長(nm) 408.672 413.765 414.311 401.225 360.946 381.967 342.247 350.917

檢出限 <3.0<5.0<5.0<5.0<10.0<1.0<10.0<3.0

元素 Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Sc

波長(nm) 353.170 345.600 337.271 313.126 369.419 261.541 371.030 335.373

檢出限 <3.0<3.0<3.0<3.0<1.0<3.0<1.0<1.0

元素 Ta Nb Mn Mg B Zn Co Si

波長（nm） 226.230 313.340 257.610 279.553 249.773 213.856 228.616 251.611

檢出限 <5.0<5.0<3.0<1.0<10.0<3.0<3.0<10.0

元素 Ni Cd Fe Ca Mo V Be Ti

波長(nm) 232.003 226.502 239.562 393.366 281.615 310.230 313.041 334.941

檢出限 <5.0<3.0<3.0<1.0<5.0<5.0<1.0<3.0

元素 Cu Cr Al Zr Ag Sr Au Pt

波長(nm) 324.754 267.716 396.152 343.823 328.068 407.771 242.795 265.945

檢出限 <3.0<5.0<5.0<5.0<3.0<1.0<5.0<5.0

元素 Pd Ir Rh Ru Ba Li Na K

波長(nm) 340.458 224.268 343.489 240.272 455.403 670.784 588.995 766.490

檢出限 <5.0<10.0<10.0<5.0<1.0≤3 ≤20 ≤60

元素 As Sb Bi Hg Pb Ga Os W

波長(nm) 228.812 206.833 223.061 253.652 220.353 294.364 225.585 207.911

檢出限 ≤15 ≤15 ≤10 ≤15 ≤15 ≤10 ≤1 ≤10

元素 Sn Te Ta Th Tl Re Ge Se

波長(nm) 242.949 214.281 226.230 283.730 276.787 227.525 209.426 203.985

檢出限 ≤20 ≤10 ≤5.0 ≤10 ≤30 ≤5 ≤15 ≤30

儀器安裝條件：

1、選擇場地

ICP光譜儀的外形尺寸為 1585mm(長)×710mm（寬）×745mm（高），重量為 200kg。儀器安裝詳見儀器安裝環境條件要求。

2、開箱檢查

打開儀器的上蓋和后蓋，取出附件紙箱，根據裝箱單核對附件有無遺漏 ，并確認儀器外殼是否有損傷。

3、冷卻水安裝

從附件箱取出冷卻水管和氣路塑料管。冷卻水管接到儀器后下方冷卻水進出口處，[注意：冷卻水箱的出水管要與儀器進水口相連，冷卻水箱的回水管要與儀器的出水口相聯接。然后，打開冷卻水箱電源，觀察冷卻水各接頭處有無漏水現象，同時觀察水壓開關是否吸合。吸合時能聽到吸合的聲音。兩根氣路管分別接到等離子氣和載氣、輔氣的進氣口，另外兩頭分別接到氬氣瓶上的氣體減壓閥上。

4、進樣系統安裝

從附件箱取出石英炬管、霧室、霧化器、廢水瓶等。石英炬管安裝在高頻感應工作線圈中心。要求與工作線圈保持同心。三匝工作線圈的最下端一匝線圈應高出石英炬管中心管口處 3-5mm。等離子氣塑料管與石英炬管上端進氣口連接。輔助氣塑料管與石英炬管次端進氣口相連。霧室上磨口接石英炬管下磨口，并用夾子夾緊。噴霧器進氣口與載氣塑料管相連，并將噴霧器噴氣嘴插進霧室前孔。毛細管與噴霧器連接處不能漏氣。霧室尾部用Φ6mm 的塑料軟管通過轉換接頭與蠕動泵進樣乳膠管相連。在點火和測試時，確保蠕動泵進樣乳膠管有少量廢液和蠕動泵進樣乳膠管裝好。進樣系統安裝完畢后，將點火 輸出導線（紅色高壓線）套在石英炬管等離子氣進口處。

5、氣路調節

打開兩個氬氣瓶，等離子氣出口壓力調到 0.3MPa，載氣/輔氣出口壓力調到 0.3MPa。通過電腦上軟件打開氣體，觀察有無漏氣。

6、電路連接

打開附件箱，將黑色電源線接在穩壓器上，穩壓器輸入端接到空氣開關上（確保空氣開關最大輸出可以承受32A）。計算機的網口接口與儀器后方通訊輸出口連接，計算機、打印機根據使用說明書要求連接。高頻地線與儀器后方的接地接在一起。計算機地線與儀器地線互相連接。

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