Электродуговой плазмотрон для спектрального анализа Советский патент 1991 года по МПК G01J3/10 

Изобретение относится к технике спектрального анализа, а именно к плазмотронам, используемым в спектральном анализе.

Цел4 изобретения - повышение точности спектрального анализа при одновременном упрощении конструкции плазмотрона.

На чертеже изображен плазмотрон, разрез.

Плазмотрон состоит из катода 1, запрессованного в катододержатель 2, анода 3 и размещенных между ними межэлектродных вставок 4 с прокладками 5 Отверстия в катоде 1, аноде 3 и вставках 4 имеют разные радиусы, тем самым образуя конический плазменный канал 6. С торцов плазмотрон ограничен диафрагмой 7, уплотнителем 8 и прижимной втулкой 9. Плазмотрон размещен в корпусе 10. В прижимнрй втулке 9 размещена центральная вставка 11, помещенная в кожух 12, на внутренней поверхности которой выполнен кольцевой канал

13, переходящий в спиральный канал 14 для подачи плазмообразующего газа. На торце центральной вставки 11 закреплен водоох- лаждаемый конический цанговый держатель 15 пробы 16, подвергающейся спектральному анализу. Таким образом, конический держатель 15 размещен в коническом плазменном канале 6 и образует коническую полость, в которой горит электрическая дуга конической формы тороидального типа (у известного плазмотрона кольцевую плазменную дугу образуют с помощью магнитного поля). Кроме того, держатель 15 пробы 16 выполняют из неэлектропроводного огнеупорного материала и помещают в коническом плазменном канале, тем самым размещая пробу в оптимальном по температуре месте плазменной дуги. Проба в держателе имеет коническую форму и устанавливают ее в держателе или с помощью цанги, выполненной в держателе, или же посредством резь- бового- соединения.

ел

С

о

W

00

А

ю

Плазмотрон работает следующим образом.

Центральную вставку 11 с держателем 15 вынимают из плазмотрона и в держатель 15 устанавливают пробу 16, подвергаемую анализу. Вставку 11 устанавливают в плазмотрон. На электроды 1 и 3 подают постоянное напряжение и инициируют дугу, например, с помощью высоковольтного высокочастотного разряда. В кольцевом плаз- менном канале 6, образованном поверхностью держателя 15с пробой 16 и стенками электродов и вставок 4, размещенных между анодом 3 и катодом 1, образуется электрическая дуга, которая перемещается по кольцевым поверхностям катода и анода под действием потоков газа, подаваемого по трубопроводу 17 через спиральные каналы 14 и через штуцер 18 с тангенциальной закруткой между вставка- .iM 4. При вращении дуга образует коническую полость, в верхней части которой установлен испаряемый материал 16. Этот .пг.териал под действием излучения и тепловой энергии электрической дуги нагревается и испаряется. Пары материала увлекаются потоком плазмы, ионизируются в этом потоке и через отверстие в защитной диафрагме 7 покидают плазмотрон в виде струи плазмы 19. Анализ состава испаряемого материала ведут спектральным методом с помощью спектрографов типа ДФС-13, ДФС-8-3 или на автоматизированных установках типа КСВУ-6. В качестве огнеупорного материала держателя исследуемой пробы использовано многослойное жаростойкое покрытие из диоксида циркония.

Проба контактирует боковыми поверхностями с плазмой. В воронкообразной части плазменного потока образуется застойная зона 21, через которую пары исследуемого материала поступают в струю

плазмы 19. Проба интенсивно испаряется со стороны зоны 21. Проба испаряется в течение заданного времени и образующиеся пары используются далее для спектрального

анализа или для нанесения покрытий конденсацией. В связи с тем, что проба 16 расположена на уровне выходного электрода 1 и далее по потоку плазмы, образующиеся пары не попадают непосредственно в электрическую дугу и не вызывают пульсаций плотности или изменения электропроводности, выделяющейся мощности, температуры плазмы, что приводит к повышению точности спектрального анализа. В связи с

тем, что зона испарения 21 имеет колоколо- образую форму, образованную сходящимся коническим плазменным потоком, потери испарившегося материала резко снижаются, пары пробы попадают в центральную

зону плазменной струи 19 и используются полностью.

Формула изобретения

Электродуговой плазмотрон для спектрального анализа, содержащий два кольцевых электрода с размещенными между ними прокладками и вставками, образующими плазменный канал, и канал с закрученной подачей плазмообразующего газа,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности спектрального анализа при одновременном упрощении конструкции, в центре плазменного канала между анодом и катодом размещен конический держатель пробы, скрепленный с центральной вставкой, выходной конец которого расположен на уровне катода, при этом конический держатель образует выходной конический канал со стенками плазменного

канала, а в качестве канала с закрученной подачей газа использована спиральная канавка, выполненная на поверхности центральной вставки.

Ю

11

20

Изобретение относится к технике спектрального анализа, к электродуговому плазмотрону для спектрального анализа. Цель изобретения - увеличение точности спектрального анализа, при одновременном упрощении конструкции. В центре иназемного канала между анодом и катодом размещен конический держатель пробы, выходной конец которого расположен на уровне выходного электрода, образуя выходной конический канал со стенками плазменного канала 1 ил