ИСТОЧНИК НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ Советский патент 1971 года по МПК H05B6/00 

Изобретение относится к источникам низкотемпературной плазмы индукционного типа, в частности к таким, которые могут применяться при спектральном анализе газов в качестве атомизаторов и источников возбуждения атомных спектров элементов.

В настоящее время для получения плазменной струи используют различные устройства, при помощи которых получают плазму с сильно различающимися термодинамическими и электродинамическимихарактеристиками.

Требования, предъявляемые к источникам плазмы, отпределяются областью их применения.

Источники низкотемпературной плазмы для спектрального анализа газов предназначены для создания плазмы, не загрязненной материалами электродов, с температурой порядка 4000-5000°С, причем форма плазменной струи должна быть близкой к форме газового пламени, применяемого при спектральном анализе по методу фотометрии пламени.

Такие источники содержат диэлектрическую разрядную трубку, камеру для подачи газа, закрывающую один из концов трубки и приспособленную для подачи в трубку ламинарного потока рабочего газа, подлежащего анализу, высокочастотный генератор и средства для подвода к трубке высокочастотной мощности, выполненные в виде индуктора особой формы, в частности с плоской намоткой.

Однако в известных источниках низкотемпературной плазмы для получения струи удовлетворительной формы необходимо использовать мощные турбулентные потоки рабочего газа, что увеличивает его расход.

Цель изобретения - получение плазменной струи, близкой по форме к пламени химической горелки при малых расходах рабочего газа.

Для этого в предлагаемом источнике плазмы средства для подвода высокочастотной мощности выполнены в виде охлаждаемого

хладагентом замкнутого кольца, расположенного вокруг разрядной трубки и соединенного с выходом генератора. При этом реализуется одноэлектродная разрядная система. Физически вторым электродом являются окружающие источник заземленные предметы, в том числе корпус (экран) генератора с несимметричным выходом. Необходимо, чтобы при работе источника как внутри разрядной трубки, так и вне ее в неиосредственной близости от

ее стенок не находились какие-либо проводящие элементы, на которых может концентрироваться электрическое поле (как например, в известных двухэлектродных устройствах с Еразрядом). Конструктивные особенности предo6,o;uiMocTii пспользовЕшия хладаген a, ii;i пример воды, для теплоотвода от кольца и прилегающих к нему частей разрядной трубки. При отсутствии охлаладения плазменная струя может быть загрязнена элементами, содержащимися в разрядиой трубке, нанример кварцевой; возможио также разрушение трубкн.

Для упрощения системы охлаждения выходной контур генератора и электрическое соединение его с кольцом выполнены из двух нараллельных нриводящих трубок, концы которых помещены в месте заземления контура генератора и соединены со средствами для подвода и отвода хладагента. Такое конструктивное выиолнение контура и соединения позволяет использовать в качестве хладагента жидкости с большой ироводимостью, нанрнмер техническую воду.

На чертеже изображен предлагаемый источник низкотемпературной плазмы.

Кварцевая разрядная трубка 1 состоит из двух спаянных труб разных диаметров. Узкая часть разрядной трубки представляет собой отрезок кварцевой трубы с внутренним диаметром 25-30 мм. На верхний ее конец напаяна юбочка 2 из отрезка кварцевой трубы. Зазор между юбочкой и трубой составляет нримерно 3 мм. К спаю трубы малого диаметра и юбочки припаивается кварцевая труба с внутренним диа.метром около 40 м.м.

Разрядное кольцо 3 выиолнено вместе с кожухом 4. Внутренний диаметр разрядного кольца примерно на 2 мм больще наружного диаметра охватываемой им трубы. Зазор между ними необходим для прохождения хладагента.

На выступающую часть разрядного кольца надет тонкостенный цилиндр 5 из фторопласта. Кожух 4 надевают на трубу малого диаметра и юбочку, а места соединений уплотняют уплотнителями 6. В кожухе предусмотрена циркуляция охлаждающей жидкости, иаиравление которой указано стрелками.

В качестве генератора высокой частоты можно использовать промышленный генератор, например тииа ЛГД-10А, с колебательным анодным контуром, выиолненным но схеме параллельиого резонанса. Частота, генерируемая генератором, определяется индуктивностью катушки 7 анодного контура, собствен)1ой емкостью этой катушки, емкостью лампы и монтажа.

Внутри катушки 7 номещается катушка связи 8. Ее индуктивность в 12-15 раз больше индуктивности выходной катущки 9 контура 10, изготовленной нз медной трубы. Заземлен этот контур через средний виток катушки 9.

По наружному диаметру витков выходной катущки 9 припаяна тонкостенная латунная трубка с наружным днаметром 4-5 мм, чтобы осуществить выход и вход охлаждающей жидкости у места заземления катушки 9.

Жидкость иоиадает в тонкую трубку в точке заземления катущки 9, по катушке спускается в нижнюю ее часть, где входит в основную трубку. Далее жидкость поднимается до верхнего конца катущки и по соединительному трубопроводу направляется к кольцу на разрядной трубке. Возвращаясь но второму трубопроводу, жидкость у верхнего конца катушки 9 входит в тонкую трубку, огибающую витки катушки от верхнего конца до заземленной точки, а затем уходит во внешнюю сеть. Рабочий газ подается в нижний конец кварцевой разрядной трубки /.

Предмет и з о б р е т е н 1И я

1. Источник низкотемпературной нлаз1мы, содержащий диэлектрическую разрядную трубку, камеру для подачи газа, закрывающуЕО один нз концов трубки н приспособленную для иодачи в трубку ламинарного истока рабочего газа, средства для иодвода к трубке высокочастотной мощности и высокочастотный двухконтурный генератор с несимметричным выходом, отличающийся тем, что, с целью иолучения плазменной струи, близкой ио форме к пламени химической горелки, средства для подвода мощности выполнены в виде охлаждаемого хладагентом замкнутого кольца, расиоложенного вокруг разрядной трубки и соединенного с выходом генератора.

2. Источник низкотемпературной плазмы по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы охлаждения, выходной контур генератора и соединение его с кольцом выполнены из двух электрически параллельпых трубок, концы которых помещены в месте заземления контура генератора и соединены со средствами подвода и отвода хладагента.