在高频保护中,激光发生器工作原理的作用是什么

输电线路纵联保护中通道的作用是什么
输电线路纵联保护中通道的作用是什么
纵联保护  借助通道(如导引线、载波、微波)传送保护区各端规定的保护信息,并按规定进行综合比较、判别而动作的一种保护.  线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护.它以线路两侧判别量的特定关系作为判据.即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障.因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分.  (1)方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向,以判断是线路内部故障还是外部故障.如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向,则当被保护线路外部故障时,总有一侧看到的是反方向.其特点是:1)要求正向判别启动元件对于线路末端故障有足够的灵敏度; 2)必须采用双频制收发信机.  (2)相差高频保护是比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护.当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁,1)能反应全相状态下的各种对称和不对称故障,装设比较简单; 2)不反应系统振荡.在非全相运行状态下和单相重合闸过程中保护能继续运行; 3)不受电压回路断线的影响,4)对收发信机及通道要求较高,在运行中两侧保护需要联调;5)当通道或收发信机停用时,整个保护要退出运行,因此需要配备单独的后备保护.  (3)高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装设作为基本保护,增加相应的发信与收信设备,通过通道构成纵联距离保护.其特点是:1)能足够段敏和快速地反应各种对称与不对称故障; 2)仍保持后备保护的功能; 3)电压二次回路断线时保护将会误动,需采取断线闭锁措施,使保护退出运行.  纵联保护的信号有以下三种:  (1) 闭锁信号.它是阻止保护动作于跳闸的信号.换言之,无闭锁信号是保护作用于跳闸必要条件.只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时,保护才作用于跳闸.  (2) 允许信号.它是允许保护动作于跳闸的信号.换言之,有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件.只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时,保护才动作于跳闸.  (3) 跳闸信号.它是直接引起跳闸的信号.此时与保护元件是否动作无关,只要收到跳闸信号,保护就作用于跳闸,远方跳闸式保护就是利用跳闸信号.
我有更好的回答:
剩余:2000字
与《输电线路纵联保护中通道的作用是什么》相关的作业问题
首先,通道就是选区,所以它只有黑白两个颜色,白表示选择,黑是不选,灰是中间(类似羽化)每张图都要RGB三个通道,便于抠图,详细解释:有的图片色彩差异较大(比如说一副绿叶红花),你只要红的部分,你找到三个通道里黑白最分明的那个(相当于PS已经自动帮你分离了很多),复制通道(不能再原来的改),调下色阶,使黑白更加分明,通道
基本是这样的. 再问: 还有一个啊 再答: 两端的保护装置本身就是两部分啊。再问: 题目是三部分 我也没找到 再答: 如果两端保护装置算一部分,那就是收发讯机了。
:1、电力线载波纵联保护(简称高频保护).2、微波纵联保护(简称微波保护).3、光纤纵联保护(简称光纤保护).4、导引线纵联保护(简称导引线保护).
(1) 电力线载波纵联保护(简称高频保护).(2) 微波纵联保护(简称微波保护).(3) 光纤纵联保护(简称光纤保护).(4) 导引线纵联保护(简称导引线保护).
其实这个可以简单理解为,漏电就是火线对于零线的漏电电流值,所以零线是必须的.
佛教戒荤腥,只吃素.戒杀生,对各种动物进行救助,然后放生,在生物多样性保护中很有作用.比如西游记里就有唐僧放生鱼的剧情,假如是珍惜鱼类的话就能起到作用
涵洞帽石位于翼墙及出入口上部,略宽于下面墙体,厚度一般为20cm,是翼墙的一部分,作用是:1、与翼墙形成整体,保护下边墙体,2:美观
保护硅,保护气一般用氮气,它的化学性质不活泼,常在焊接金属或灯泡中充氮气.也有用一些化学性质不活泼的 稀有气体作为保护气(如:氦、氖、氩、氪、氙、氡等).举一个例子:比如一些有机反应,需要加热到180度,这个时候如果敞口,那么空气中的O2对于有机物的 氧化就不可以忽视了,我们可以考虑用N2置换瓶子里面的空气进行保护.
这要你平时多留心观察了 三极管国产的很好看型号定义功率 但现在很少有国产的了 即使国产也是进口标号了 看个头吧 比黄豆小的功率都小于1W大一点的带散热器的那种都大于10W 放大倍数用数字万用表测就OK了 二极管整流管现在1A的多数是IN4001-IN4007都是1A的最后一位是反向击穿电压 稳压管一般都小于1W跟IN4
断路器内脱扣装置由热元件和电流线圈组成,电路电流超过额定值不过大时,热元件在一定时间内驱动脱扣机构跳闸;当电路短路或电流很大时,电流线圈迅速吸合衔铁驱动脱扣机构跳闸.
Y通道的作用是:检测被观察的信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上.X通道的作用是:产生一个与时间呈线性关系的电压,并加到示波管的x偏转板上去,使电子射线沿水平方向线性地偏移,形成时间基线. Z通道的作用是:在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上,使得示波管在扫描正程加亮光迹,
分类:电脑/网络
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO32NaHSO3=(加热)Na2SO3+SO2!+H2O
http://www.brim.ac.cn/book/book157_146.pdf
房水.眼压.瞳孔.
  三门峡水利枢纽:位于山西平陆、河南三门峡市交界处,1960年投入使用  三盛公水利枢纽:内蒙古磴口,1966年投入使用  天桥水利枢纽:山西保德、陕西府谷交界处,1977年投入使用  青铜峡水利枢纽:宁夏青铜峡市,1968年投入使用  刘家峡水电站:甘肃永靖,1974年投入使用  盐锅峡水利枢纽:甘肃永靖,1975
当然可以将张力机出口处的导线张力设定为定值,这样的话,牵引机的牵引力就要随着牵引绳的牵引(导线到达放线区段内的不同位置),不断进行调整.总的说来,还是要看在放线施工前进行的施工设计中是如何规定.而放线施工设计的原则是,在保护导线(使导线离开地面和各种跨越物)的基础上,尽量使牵张力低.这样做的理由是:一方面牵张机手好控制
一般纵联保护是指可以全线速动的主保护,如你上面说的,RCS-931和RCS-902.RCS-925因为涉及与对侧交换信息、远跳对侧断路器,所以考虑了使用光纤通道保证信号能快速传输到对侧.500kV线路保护一般都具备两个通道,以保证信号传输的可靠性. 再问: 你的意思是925不是纵联保护咯,那为什么925还用光纤通道?
线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护.它以线路两侧判别量的特定关系作为判据,即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障.因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分.(1) 方向高频保护是比较线路两端各自看到文档分类:
试论高频和光纤通道在目前高电压线路保护中的应用.pdf
下载后只包含 1 个 PDF 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,
您的浏览器不支持进度条
下载文档到电脑,查找使用更方便
还剩?页未读,继续阅读
该用户其他文档
下载所得到的文件列表试论高频和光纤通道在目前高电压线路保护中的应用.pdf
文档介绍:
试论高频和光纤通道在目前高电压线路保护中的应用
襄阳供电公司检修公司,湖北襄阳
【摘要】利用继电保护可以切除电力系统在运行过程中的故道双重化方面也存在着较大的问题,直接影响了光纤通道推广使用
障,但是在投切时如果迭不到相应的速度就会出现故障面扩大的情的范围。而且光纤通道目前在技术和施工方面没有统一的标准,为
况。因此,保护装置在高电压线路中具有十分重要的作用。作为保光纤保护的可靠运行带来了隐患。另外,在旁路代路上的可操作性
护信息传递的重要技术措施,高频通道和光纤通道在高电压线路保不强,也影响了光纤通道的推广使用。
护中的应用很广泛。本文分析了这两种通道的特点及在高电压线路.光纤通道在高压线路保护中的应用
保护中的应用情况,以供参考。在高电压线路保护的应用中,光纤技术是将电信号变为光信号,
【关键词】高频通道;光纤通道;线路保护利用光纤进行信号的传递。光纤传输具有衰减小的特点,可以传递
更多的信息。同时它可以防护线路故障、雷电等带来的电磁干扰,
随着经济社会的迅速发展,输电系统也发生了很大的转变,在因此具有很明显的优势。在高压电网的地线中设置光缆即能完成对
输电距离、输电容量等方面的变化很明显,高电压线路的使用范围光缆的敷设,在构成一个电路上的光纤通信网之后就具备了通信与
也越来越广泛。目前,我国在高电压线路保护方面还存在着不少问地线的功能,目前在国内的使用范围很广。
题,保护措施和方法也亟待完善高频通道和光纤通道是保护高电专用模式以及复用模式是光纤与继电保护的两种配合模式。专
压线路的两种重要技术措施,它们具有各自的特点和应用范围,现用线路的可靠性很强,但是在实际保护中应用范围:;复用通道
对其进行简单的论述。可以大大提高光纤的利用效率,在资源相对紧张的情况下更是如此。
高频通道的特点及其在高压线路保护中的应用由于选择了光端设备,在传输距离上也得到了有效的保证。但是复
.高频通道的特点用通道增加了很多中间环节,给管理带来了困难,一旦出现故障,
高频保护的传输媒介是输电线路,在保护高电压线路的过程中维护的工作量也会加大。
对输电线路的依赖性很高,具有很明显的优缺点。第一,高频通道两种通道的合理配置和应用
的优点高频通道以输电线路作为通道,实际投资较少,成本较低。由于高频通道和光纤通道的优缺点都非常明显,人们对两种通
由于高频载波通道附设于高压线路上,它具有良好的绝缘水平,机道进行了合理配置,希望能在高电压线路的保护中取得较好的效果。
械强度也很大,在继电保护方面得到了很广泛的应用。另外,它还但在实际的运行中,我们发现载波保护很明显的受到了通道的干扰,
能满足以上保护双重化的要求,在线路旁路代供中也发挥着在很大程度上影响了保护效果,具有很明显的制约性。随着信息量
重要作用。第二,高频通道的缺点。由于依赖于输电线路,同时又的不断增大,这种模式也不能适应系统的实际需要。在抗干扰性能
受线路阻波器、结合滤波器、高频电缆的综合影响,高频通道在应上,光纤通道具有无可比拟的优势,随着光纤技术的不断发展,它
用过程中很容易发生故障。线路阻波器作为高频通道的主要组成部的应用范围也会越来越大。
分之一,在维护和检修时需要停运整个线路,给输电工作带来不便。为了适应电网保护的要求,光纤系统取代载波通信的趋势也越
另外,对高频通道的实时监测很难实现,而且抗干扰性能比较差, 来越明显,多条线路的变电站也会越来越多。在不久的将来,光差
开关设备操作、天气状况不好以及绝缘子放电都会产生相应的噪声动保护在高电压线路保护中将发挥重要的作用。目前,只有解决了
干扰,情况严重的时候甚至会使高频通道无法正常运行,这样一来旁路代供光纤保护通道相互切换的难题,就能有效的实现线路保护
就不能满足实际使用的需要。的双光纤通道。在双通道配置的基础上,还可以采用旁路代供使两
.高频通道在高电压线路保护中的应用种技术得以共同发挥作用。除了旁路保护之外,另外还可以增加一
在对高电压线路进行保护的过程中,由加工设备、电力线路以套光保护设备,这样就实现了对系统的双层保护,一个是纵联距离
及收发信机构等组成的有线通信通道利用高频通道构成了一个线路保护一个是光纤差动保护。如果代线路是高频距离保护,则要按
纵向的联动保护,这种联动保护即为高频保护。高频通道可以用两照以往的方式将其切换为旁路;如果带线路是光差动保护则要以光
相导线构成一个相间
内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
文件大小:0 KB
下载次数:单片机、电路板
连接器、接插件
其他元器件
光纤在继电保护中的应用分析
光纤在继电保护中的应用分析
&&& 随着通信技术的发展,在纵联保护通道的使用上,已经由原来的单一的载波通道变为现在的载波、微波、光纤等多种通道方式。由于光纤通道所具有的先天优势,使它与继电保护的结合,在电网中会得到越来越广泛的应用。   1 光纤通道作为纵联保护通道的优势  光纤通道首先在通信技术中得到广泛的应用,它是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段。光纤通道相对于其他传统通道(如:电缆
&&& 随着通信技术的发展,在纵联保护通道的使用上,已经由原来的单一的载波通道变为现在的载波、微波、光纤等多种通道方式。由于光纤通道所具有的先天优势,使它与继电保护的结合,在电网中会得到越来越广泛的应用。   1 光纤通道作为纵联保护通道的优势  光纤通道首先在通信技术中得到广泛的应用,它是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段。光纤通道相对于其他传统通道(如:电缆、微波等)具有如下特点:  1.1 传输质量高,误码率低,一般在10-10以下。这种特点使得光纤通道很容易满足继电保护对通道所要求的&透明度&。即发端保护装置发送的信息,经通道传输后到达收端,使收端保护装置所看到的信息与发端原始发送信息完全一致,没有增加或减少任何细节。  1.2 光的频率高,所以频带宽,传输的信息量大。这样可以使线路两端保护装置尽可能多的交换信息,从而可以大大加强继电保护动作的正确性和可靠性。  1.3 抗干扰能力强。由于光信号的特点,可以有效的防止雷电、系统故障时产生的电磁方面的干扰,因此,光纤通道最适合应用于继电保护通道。  以上光纤通道的三个特点,是继电保护所采用的常规通道形式所无法比拟的。在通道选择上应为首选。但是由于光缆的特点,抗外力破坏能力较差,当采用直埋或空中架设时,易于受到外力破坏,造成机械损伤。若采用OPGW,则可以有效的防止类似事件的发生。  2 光纤通道与光纤保护装置的配合方式  目前,纵联保护采用光纤通道的方式,得到了越来越广泛的应用,在现场运行设备中,主要有以下几种方式:  2.1 专用光纤保护:  光纤与纵联保护(如:WXB-11C、LFP-901A)配合构成专用光纤纵联保护。采用允许式,在光纤通道上传输允许信号和直跳信号。此种方式,需要专用光纤接口(如:FOX-40),使用单独的专用光芯。优点是:避免了与其他装置的联系(包括通信专业的设备),减少了信号的传输环节,增加了使用的可靠性。缺点是:光芯利用率降低(与复用比较),保护人员维护通道设备没有优势。而且,在带路操作时,需进行本路保护与带路保护光芯的切换,操作不便,而且光接头经多次的拔插,易造成损坏。  2.2 复用光纤保护:  光纤与纵联保护(如:7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保护)配合构成复用光纤纵联保护。采用允许式,保护装置发出的允许信号和直跳信号需要经音频接口传送给复用设备,然后经复用设备上光纤通道。优点是:接线简单,利于运行维护。带路进行电信号切换,利于实施。提高了光芯的利用率。缺点是:中间环节增加,而且带路切换设备在通信室,不利于运行人员巡视检查,通信设备有问题要影响保护装置的运行。
  2.3 光纤纵联电流差动保护:  光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的,基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律,它能够理想地使保护实现单元化,原理简单,不受运行方式变化的影响,而且由于两侧的保护装置没有电联系,提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用,其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时,以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。时间同步和误码校验问题是光纤电流差动保护面临的主要技术问题。在复用通道的光纤保护上,保护与复用装置时间同步的问题对于光纤电流差动保护的正确运行起到关键的作用,因此目前光纤差动电流保护都采用主从方式,以保证时钟的同步;由于目前光纤均采用64Kbit数字通道,电流差动保护通道中既要传送电流的幅值,又要传送时间同步信号,通道资源紧张,要求数据的误码校验位不能过长,这样就影响了误码校验的精度。目前部分厂家推出的2Mbit数字接口的光纤电流差动保护能很好地解决误码校验精度的问题。&&& 3 光纤保护实际应用中存在的问题   3.1 施工工艺问题  光纤保护是超高压线路的主保护,通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节,并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高,因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差,则会导致保护装置的误动作,进而影响全网的安全稳定运行。  3.2 通道双重化问题  光纤保护用于220kV及以上电网时,按照220kV及以上线路主保护双重化原则的要求,纵联保护的信号通道也要求双重化,高频保护由于是在不同的相别上耦合,因此能满足双通道的要求,如果使用2套光纤保护作为线路的主保护,通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。  3.3 光纤保护管理界面的划分问题  随着保护与通信衔接的日益紧密,继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分,如不从制度上解决这一问题,将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的保护,通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。配线架以上包括保护装置的那段尾纤,属于继电保护专业维护,这就要求继电保护专业人员具备一定的光纤校验维护技能。  3.4 光纤保护在旁路代路上的问题  线路光纤保护在旁路代路时不方便操作,由于光纤活接头不能随便拔插,每次拔插都需要重新作衰耗测试,而且经常性拔插也容易造成活接头的损坏,因此不宜使用拔插活接头的办法实现光纤通道的切换。对于电网中没有单独的旁路保护,旁路代路时是切换交流回路,因此不存在通道切换问题,但对电网有独立的旁路保护,对于光纤闭锁式、允许式纵联保护暂时可以采用切换二次回路的方式,但对于光纤差动电流保护则无法代路,目前都是采取旁路保护单独增设一套光纤差动保护的方法解决。已有部分厂家在谋求解决光纤保护切换问题的办法,如使用光开关来实现光纤通道切换。   结束语  尽管目前光纤保护在长距离和超高压输电线路上的应用还有一定的局限性,在施工和管理应用上仍存在不足,但是从长远看,随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高,光纤保护将占据线路保护的主导地位。&&
型号/产品名
华强电子网测试账号-huangxiaobo
华强电子网测试账号-huangxiaobo
华强电子网测试账号-鹏程微电子
华强电子网测试账号-huangxiaobo
深圳市特成电子商行原子发射光谱5大光源的史上最全解析!没有之一
光源作为原子发射光谱仪主要部件之一,是决定光谱分析灵敏度和准确度的重要因素,它分为电弧光源、火花光源以及近年发展的电感耦合等离子体光源和辉光放电光源。各光源的原理和特点又是什么呢?
原子发射光谱仪由光源、分光系统、检测系统和数据处理系统四个部分组成。而光源是光谱仪检测最主要的部分之一,光源的作用是提供样品蒸发和激发所需的能量。它先把样品中的组分蒸发、离解成气态原子,然后再使原子的外层电子激发产生光辐射。光源是决定光谱分析灵敏度和准确度的重要因素,它分为电弧光源、火花光源以及近年发展的电感耦合等离子体光源和辉光放电光源。
1.原子发射光谱对激发光源的要求
(1)光源应具有足够的激发容量,利于样品的蒸发、原子化和激发,对样品基体成分的变化影响要小。
(2)光源的灵敏度要高,具有足够的亮度,对元素浓度的微小变化在线状光谱的强度上应有明显的变化,利于痕量分析。
(3)光源对样品的蒸发原子化和激发能力有足够的稳定性和重现性,以保证分析的精密度和准确度。
(4)光源本身的本底谱线要简单,背景发射强度弱,背景信号要小,对样品谱线的自吸效应要小,分析的线性范围要宽。
(5)光源设备的结构简单,易于操作、调试、维修方便等。
电弧是较大电流通过两个电极之间的一种气体放电现象,所产生的弧光具有很大的能量。若把样品引入弧光中,就可使样品蒸发、离解,并进而使原子激发而发射出线状光谱。它可分为直流电弧和交流电弧。
1.直流电弧直流电弧发生器及直流电弧如图1所示。电源可用直流发电机或将交流电整流后供电,电压为220~380V、电流为5~30A,可变电阻R用于调节电流的大小,电感L用来减小电流的波动。
图1 直流电弧发生器和直流电弧
E-直流电源;V-直流电压表;L-电感;R-可变电阻;A-直流电流表;I-阳极;2-样品槽;3-电弧柱;4-电弧火焰;5-阴极
带有凹槽的石墨棒阳极,可放置样品粉末,其与带有截面的圆锥形石墨阴极之间的分析间隙约为4~6mm。点燃直流电弧后,两电极间弧柱温度达K,电极温度达K。在弧焰中样品蒸发、离解成原子、离子、电子,粒子间碰撞使它们激发,从而辐射出光谱线。
直流电弧光源的弧焰温度高,可使70种以上的元素激发,适用于难熔、难挥发物质的分析,测定的灵敏度高、背景小,适用于定性分析和低含量杂质的测定。因弧焰不稳定易发生谱线自吸现象,使分析精密度、再现性差。阳极温度高不适用于定量分析及低熔点元素分析。
2.交流电弧交流电弧发生器由交流电源供电。常用110~120V低压交流电弧,其设备简单、操作安全。用高频引燃装置点火,交流电弧放电具有脉冲性,弧柱温度比直流电弧高,稳定性好,可用于定性分析和定量分析,有利于提高准确度。其不足之处是蒸发能力低于直流电弧,检出灵敏度低于直流电弧。
单纯的电弧光源至今仍保留在地质试样、粉末和氧化物样品中的杂质元素分析中。
高压火花发生器可产生10~25kV的高压,然后对电容器充电,当充电电压可以击穿由试样电极和碳电极构成的分析间隙时,就产生火花放电。放电以后,又会重新充电、放电,反复进行。
火花光源的放电电路见图2。它由放电电容C、电阻R、电感圈L和放电分析间隙G组成。
图2 火花光源的放电电路
1-碳电极;2-试样电极
当电极被击穿时产生的火花在电极间产生数条细小弯曲的放电通道,短时间释放大量能量,放电的电流密度达105~106A/cm2,使样品呈现一股发光蒸气喷射出来,喷射速度约105cm/s,称为焰炬。每次放电都在电极表面的不同位置产生新的导电通道,单个火花直径约0.2mm,当曝光数十秒时,可发生几千次击穿,由于每次击穿的面积小,时间短,使电极灼热并不显著。
高压火花放电的平均电流比电弧电流小,约为十分之几安培,但在起始的放电脉冲期间,瞬时电流可超过1000A,此电流由一条窄的仅包含极小一部分电极表面积的光柱来输送,此光柱温度可达1K。虽然火花光源的平均电极温度比电弧光源温度低许多,但在瞬时光柱中的能量却是电弧光源的几倍,因此高压火花光源中的离子光谱线要比电弧光源中明显。
此种光源的特点是放电稳定性好,分析结果重现性好,适于做定量分析。缺点是放电间隔时间长,电极温度较低,对试样蒸发能力差,适于低熔点、组成均匀的金属或合金样品的分析。由于灵敏度低,背景大,不宜做痕量元素分析。
等离子体光源
电感耦合等离子体(inductivelycoupled plasma, ICP)光源它由高频发生器、等离子体炬管和雾化器组成,为现代原子发射光谱仪中广泛使用的新型光源。
1.高频发生器高频发生器在工业上称射频(radiofrequency,RF)发生器,在ICP光源中称高频电源或等离子体电源,它通过工作线圈向等离子体输送能量,是ICP火焰的能源。高频发生器有两种类型,即自激式和它激式,它们都能满足ICP分析的需求。
自激式高频发生器由整流稳压电源、振荡回路和大功率电子管放大器三部分组成,提供40.68MHz高频振荡电场。它的电路简单,造价低廉,具有自动补偿、白身调节作用是目前仪器厂商广泛使用的技术。
它激式高频发生器是由石英晶体振荡器、倍频、激励、功放和匹配五部分组成,它采用标准工业频率振荡器6.87MHz工作,经4~6倍的倍频电路处理,产生27.12MHz或40.68MHz的工作频率,经激励、放大,由匹配箱和同轴电缆输送到ICP负载上,此种发生器频率稳定性高、耦合效率高,功率输出易于自动控制,但其电路比较复杂,易发生故障,因而应用厂商较少。
现在被广大厂商广泛采用的是固态高频发生器,它是由一组固态场效应管束代替自激式高频发生器中的大功率电子管,以获得大功率高频能量的输出。它具有体积小,输出功率稳定、耐用、抗震、抗干扰能力强,已成为新一代ICP光谱仪使用的主流产品,使用寿命已大干5000h。
高频发生器产生的频率和它的正向功率(系指在ICP燃炬负载线圈上获得的功率)是两个最重要的性能指标,二者有紧密的相关性。
高频发生器产生的振荡频率和它的正向功率呈反比关系,如使用5MHz频率,维持ICP放电的功率为5~6 kW;使用9MHz,功率为3kW;使用21 MHz,功率为1.5kW,因而提高振荡频率;可使ICP放电所需的功率降低,并进而降低激发时的温度和电流密度,还会降低冷却氩气的消耗量,振荡频率的稳定性应≤0.1%。
高频发生器的功率应>1.6kW,当输出功率为300~500W时,能维持ICP火焰燃烧,但不稳定,不能进行样品分析工作,当输出功率&800W时,ICP火焰才能保持稳定,才可进行样品分析,输出功率的稳定性应≤0.1%,它直接影响分析的检出限和分析数据的精密度。
2011年美国PE公司在Optima 8000系列仪器上,采用平行铝板作为高频感耦元件,称为平板等离子体。其在射频发生器上用两块平行放置的铝板,取代传统的螺旋铜管感应线圈,构成电感耦合等离子体炬,可降低氩气消耗在10L/min以下,并且平行铝板不需用水冷却,当等离子体冷却气只有8L/min,等离子体炬焰仍然稳定,使操作成本大大降低,并有良好的稳定性和分析性能。
2.等离子体炬管高频发生器通过用水冷却的空心管状铜线圈围绕在石英等离子体炬管的上部,可辐射频率为几十兆赫的高频交变电磁场。等离子体炬管由三层同心圆的石英玻璃管组成,工作氩气携带经适当方法雾化后的样品气溶胶,从等离子体矩管的中心管进入等离子体火焰的中央处,中心管的第一个外层同心管以切线的方向通入冷却用的氩气,它可抬高等离子体火焰、减少炭粒沉积,起到既可稳定等离子体炬焰,又能冷却中心进样石英管管壁的双重保护作用。中心管的第二个外层同心管通入能点燃等离子体火焰的辅助氩气。
开始时由于炬管内没有导电粒子,不能产生等离子体炬焰,可用电子枪点火产生电火花,会触发少量工作氩气电离产生导电粒子,其可在高频交变电磁场作用下高速运动,再碰撞其它氩原子,使之迅速大量电离,形成“雪崩”式放电,电离的Ar+在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形路径的涡流,即在高频感应线圈内形成电感耦合电流,这股高频感应电流产生的高温又再次将氩气加热、电离,而在石英炬管上口形成一个火炬状的稳定等离子体炬焰,此炬焰的最外层电流密度最大,温度最高,试样在此炬焰中蒸发、原子化并进行电离,再激发而呈现辐射光谱。
电感耦合等离子体光源结构示意图,见图3。
图3 电感耦合等离子体光源
1-等离子体炬焰;2-高频线圈;3-三个同心石英管;4-辅助氩气;5-冷却氩气(冷却中心炬管);6-工作氩气及样品入口(由雾化室进入)
(1)等离子体炬焰的稳定曲线理想的ICP炬管应易点燃,节省工作氩气并且炬焰稳定。通用ICP炬管的不足之处是氩气消耗量大,降低冷却氩气流量又会烧毁ICP炬管。为了降低氩气的消耗量,必须保持高频输入的正向功率与等离子体消耗能量之间的平衡,才能使ICP炬焰稳定。
等离子体输入的正向功率,一般为1 kW,消耗能量包括工作气流和冷却气流带走的能量、热辐射和光辐射散失的能量,试样和溶剂蒸发、气化和激发消耗的能量,炬管壁传导和热辐射能量。当这些消耗能量的总和大于高频输入的正向功率时,会使等离子体炬焰熄灭,而高频输入的正向功率过大又会烧毁等离子体炬管,对每一支ICP石英炬管都有保持ICP炬焰稳定的曲线,对直径22 mm的ICP炬管的等离子体炬焰的稳定曲线如图4所示。
图4 ICP炬焰稳定曲线
(2)等离子体炬焰中,三股氩气的作用
①工作氩气也称载气或样品雾化气,此股氩气经雾化器,使样品溶液转化成粒径只有1~10um的气溶胶,并将样品气溶胶引入到ICP炬焰中还起到不断清洗雾化器的作用,它的流量约为0.4~1.0L/min,其压力约为15~45psi(1psi=6894.76Pa)。
②冷却氩气它沿中心炬管的切线方向引入,主要起冷却作用,保护中心炬管免被高温熔化,冷却等离子体炬焰的外表面并与中心炬管的管壁保持一定距离,保护中心炬管顶端温度不会发生过热。其流量一般为10~20L/min,新型炬管此流量可降至8L/min。
③辅助氩气它从三个同心石英管的最外层通入,其作用是点燃等离子体火炬,也起到保护中心炬管和中间石英管的顶端不被烧熔,并减少样品气溶胶夹带的盐分过多沉积在中心炬管的顶端,其流量为0.1~1.5L/min。
冷却气和辅助气都可起到提升ICP火焰高度,实现变换高度来观测ICP火焰的作用。
(3)等离子体炬焰的观测方式
①垂直观测又称径向观测或侧视观测。此时观测方向垂直于ICP炬焰,能够观测火焰气流方向的所有信号,是最常用的观测方式,适用于任何基体试液,并有较小的基体效应和干扰效应,此时,可以观察到电感耦合等离子体的炬焰分为焰心区、内焰区和尾焰区三个部分,如图5所示。各个区域的温度不同,功能也不相同。
图5 ICP焰炬观测区间
1-Ar气导入区;2-预热区;3-ICP焰心;4-ICP内焰;5-ICP尾焰;6-电感线圈;7-在电感线圈上方进行观测的高度
ICP的焰心区呈白炽状不透明,是高频电流形成的涡电流区,温度高达10000K,试样气溶胶通过该区时被预热、蒸发,停留约2ms。
ICP的内焰区在焰心上方,在电感线圈上方约10~20mm,呈浅蓝色半透明状,温度约K,试样中的原子在该区被激发,龟离并产生光辐射,试样停留约1 ms,比在电弧光源和高压火花光源中的停留时间(约10-3~10-2 ms)长,利于原子的离解和激发。
ICP的尾焰区在内焰的上方,呈无色透明状,温度约6000K,仅能激发低能态原子的试样。
②水平观测又称轴向观测或端视观测。此时水平放置ICP炬管,火焰气流方向与观测方向呈水平重合,由于整个火焰各个部分的光都可被采集,灵敏度高。缺点是基体效应高,电离干扰大,炬管易积炭和积盐而沾污,适用于水质分析。
此时由于尾焰温度低可能会产生自吸和分子光谱,导致测量偏差加大,为此应采用尾焰消除技术(如压缩空气切割技术、冷锥技术或加长炬管),以消除分子复合光谱干扰、降低基体效应,以提高灵敏度,扩展线性动态范围。
③双向观测即在水平观测基础上,增加一套侧向观测光路,就可实现水平/垂直双向观测,可同时实现全部元素的水平观测及垂直观测,也可实现部分元素的水平测量或垂直测量。此时为实现垂直观测,会在炬管上开口,而导致缩短炬管使用寿命,此时会降低分析速度,增加了分析消耗。
3.雾化器雾化器可将试样溶液雾化后转化成气溶胶,并被工作氩气携带进入等离子体炬中。
现在广泛使用玻璃同心雾化器,又称迈哈德(Meinhard)雾化器,其构造如图6(a)所示。
图6 玻璃同心雾化器结构示意图
(a)雾化器的双流体结构;(b)喇叭口形雾化器结构(防止盐类在喷口处沉积);(c)雾化器喷口的A、C、K型的结构;1-液体样品入口;2-喷雾气体入口;3-喷液毛细管;4-气溶胶喷口;5-玻璃外壳
玻璃同心雾化的双流体结构中有两个通道,喷液毛细管(中心管)和外管之间的缝隙为0.01~0.35mm,毛细管气溶胶喷口的孔径约为0.15~0.20mm,毛细管壁厚为0.15~0.10mm。其喷雾原理是当喷雾气体(载气)通入雾化器后,在毛细管喷口形成负压而自动提升液体样品,将溶液粉碎成细小液滴,并载带微小液滴从喷口喷出气溶胶。
为防止液体盐类在喷口处沉积,可将喷口制成喇叭口形,使出口保持湿润,而不易堵塞[见图6(b)]。
由于加工方法不同,气溶胶喷口的形状有三种,即A、C、K型[见图6(c)]。A型为平口型(标准型),喷口内管和外管在同平面上,喷口端面磨平。C型为缩口型,中心管比外管缩进0.5mm,且中心管被抛光。K型与C型相同,但中心管未被抛光。A型喷口雾化效率高,C型和K型,耐盐能力强,不易堵塞。
雾化器的进样效率是指进入等离子体焰炬的气溶胶量与被提升试液量的比值。当增加载气压力时,会增加试液的提升量,但进样效率会降低,这点由雾化器的结构决定的,因此使用雾化器时,应确定进样效率最佳值时,所对应载气的压力和流量。过度增加试液提升量,会增加大液滴的数量使废液量增加,易造成喷口阻塞,反而使进样效率下降。
在PE公司Optima系列仪器上还配备了eNeb雾化器。
eNeb雾化器的机理为:采用两个均匀微米级细孔的有机薄膜,不需高压雾化气流,仅在膜片的两端加以高频电场,在激烈振荡的电场作用下,从薄膜的微孔处不断喷射出大小一致的液滴,形成高效而均匀细小的气溶胶,直接进入等离子炬。其雾化效率可得到提高。
气溶胶喷头的膜片,采用耐腐蚀的高分子Kapton材料薄膜制成,经激光打孔形成10um以下的均匀密集微孔,孔径和形状可保持严格的一致性,使得形成的气溶胶颗粒具有很好的一致性,并且粒径可控制在不超过10um的很窄范围内,从而使其雾化效率得到很好的提高。进样的精密度和长时间稳定性良好。
4.电感耦合等离子体光源的特性
(1)此光源的工作温度高于其它光源,等离子体炬表面层温度可达10000K以上,在中心管通道温度也达K,在分析区内有大量具有高能量的Ar+等离子,它们通过碰撞极有利于试样的蒸发、激发、电离,有利于难激发元素的测定,可测70多种元素,具有高灵敏度和低的检测限,适用于微量及痕量元素分析。
(2)此光源不使用电极,可避免由电极污染带来的干扰。因使用氩气作为工作气体,产生的光谱背景千扰低、光源稳定性良好,可使分析结果获得高精密度(标准偏差为1%~2%左右)和准确度,定量分析的线性范围可达4~6个数量级。
由于电感耦合等离子体光源具有良好的分析性能和广泛的应用范围,在近二十年受到广泛重视,发展迅速。
电磁耦合微波等离子体光源2011年Agilent公司提供全新的电磁耦合微波等离子体(electro meganic coupled microwave plasma,EMMP)光源。
此光源使用氮气发生器从空气中提取氮气,作为产生等离子体的气源,而不使用昂贵的氩气。它不使用高频发生器的电场作为等离子体炬的能源,而是使用大功率1000W工业级磁控管产生的电磁场作为N2等离子体炬的能源。这种使用磁场而非电场来耦合微波能量并激发N2等离子体的技术,大大降低了发射光源的成本,原子化温度达5000℃,并具有即开即用、操作简便的特点。
此光源使用的炬管,可随时拆卸,安装时可实现炬管的快速定位和与气源的连接,保证了定位精度和快速启动。
此光源使用One Neb通用雾化器(见图7),采用惰性材料制作,耐有机溶剂和强酸,其特殊的防阻塞设计使其成为高盐、高固体溶解浓度样品溶液进行雾化的最佳选择。
图7 One Neb通用雾化器
1-试液样品入口;2-雾化N2入口;3-四氟乙烯喷液毛细管;4-气溶胶喷口;5-聚乙烯外壳
辉光放电光源
辉光放电(glow discharge, GD)可用作原子发射光谱的激发光源,它具有较高的稳定性,能直接用于固体样品的成分分析和逐层分析。
辉光放电有直流放电(DC)模式,可用于金属等导体分析,射频放电(RF)模式可用于所有固体样品(导体、半导体和绝缘体)的分析。
辉光放电光源,基本上都是格里姆(Grimm)型,其结构见图8。
此光源中,阳极空心圆筒伸入环形阴极中,它们之间为聚四氟乙烯绝缘体。两个电极间的距离和阳极圆筒下端面与阴极试样之间的距离皆为0.2 mm。光源内部抽真空至10Pa后,充入压力约100~1000Pa的低压放电气体氩,然后在两电极间施加500~1500V直流电压;阳极接地保持零电位,阴极施加负高压。
使光源内氩气被激发、离解成Ar+和电子,在两电极间形成Ar+等离子体。在电场作用下Ar+与阴极样品碰撞,在样品表面的原子,获得可以克服晶格束缚的5~15eV的能量,并以中性原子逸出表面,其再与Ar+和自由电子产生一系列的碰撞,会被激发电离、产生二次电子发射,从而在负辉区产生样品特征的发射光谱。负辉区主要构成阴极的金属原子的溅射和光辐射,它产生最大的电流密度和电子动能,会使挥发出的气态原子强烈电离,并激发出光辐射(见图9)。
图8 格里姆辉光放电光源结构示意图
1-石英窗;2-阳极;3-环形阴极;4-绝缘体;5-放电气体(Ar)入口;6-放电气体出口;7-样品;8-负辉区
图9 格里姆放电光源放电负辉区放大图
辉光放电光源,除使用直流电压供电分析金属导体外,还可在两电极间施加具有一定频率的射频电压,此时样品可交替作为阴极或阳极,其表面轮流受到正离子和电子的碰撞,增大了样品原子被撞击的频率,提高了样品原子化和被激发离子化效率,它可直接分析导体、半导体和绝缘体样品。
辉光放电过程,样品原子被不断地逐层剥离,随溅射过程的进行,光谱信息反映的化学组成,由表面到里层所发生的变化,可用于深度分析。
(内容来源:网络 由小析姐整理编辑)
—— END ——
责任编辑:
声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
今日搜狐热点

我要回帖

更多关于 激光发生器原理 的文章

 

随机推荐