Дуговой источник света,стабилизирован-Ный МАгНиТНыМ пОлЕМ Советский патент 1981 года по МПК G01J3/10 

(54) ДУГОВОЙ ИСТОЧНИК СВЕТА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Изобретение относится к эмис;сионном/ спектральному ангшиэу, а именно к дуговому источнику света, стабилизированному вращающимся магнитным полем и снабженному двумя магнитными катушками с сердечниками, создающими в зоне разряда магнитную ловушку для заряженньр частиц. Известен источник света, представ ляющий дуговой разряд, стабилизированный поперечным вращающимся магнитHfcjM полем, содержащий анод с пробой, катод и три пары электромагнитных ка тушек с сердечниками, расположенных под углом oL 90 к оси электродов 1 В этом источнике хаотические перемещения разрядного шнура устраняются с помощью вращающегося магнитного поля При этом появляются новые недостатки а именно зависимость устойчивости рабо ты источника от геометрии и взаимного расположения электродов, а также от режима работы, т.е. утрачивается одно из положительных качеств дугового источника - надежность в эксплуатации . Отмеченные недостатки устранены с помощью иного расположения магнитных Катушеве (подуглом cL 90° к ;оси электродов), при этом существенно сократились габариты стабилизирующего узла. Источник стал удобным и надежным в работе. Его использование гарантирует повышение точности эмиссионного спектрального анализа в 2-3 раза вне:- зависимости от режима работы, геометрии электродов и их взаимного расположения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дуговой источник света, стабилизированный магнитным полем, содержащий электроды дугового разряда и устройство для стабилизации. Источник содержит электроды дугового разряда и уст.ройство для создания вращающегося магнитного поля, состоящее их трех пар электромагнитных катушек, расположенных под углом до 89 к оси электродов-Г2. Недостатком этого устройства является низкая абсолютная чувствительность вследствие того, что стабилизация дугового источника вращающимся магнитньлм полем на радиальную диффузию вещества пробы практически не влияет. Цель изобретения - повьЬиение абсолютной чувствительности эмиссионного спектрального анализа при сохранении высокой точности анализа за счет магнитной стабилизации. Указанная цель достигается тем, что в источник света дополнительно введены две электромагнитные катушки постоянного тока с сердечниками, установленные друг против друга на рав ном расстоянии от оси электродов и разрядного промежутка и обращены к одноименным полюсам, причем угол меж ду осями катушек и осью электродов составляет от 90 до 45°. Таким образом на электрический дуговой разряд накладывается дополни тельное (помимо вращающегося) постоянное магнитное поле сложной конфигурации, за счет чего в зоне разрядного промежутка образуется полость со скомпенсированным магнитным полем. На фиг. 1 показано расположение электромагнитных катушек постоянного тока с сердечниками под углом 90°, на фиг. 2 - то же, под углом 45. Устройство состоит из электромагнитных катушек постоянного тока 1 с сердечниками 2, при котором их оси совпадают и составляют угол 90 с осью электродов (3-анод, 4-катод) . Электромагнитные катушки 5, стабилизирующие дуговой разряд, крепятся на поворотном устройстве 6. Силовые ли.нии постоянного магнитного поля 7 направлены так, что в зоне разрядног промежутка образуется полость-ловушка 8 , в которой магнитные поля от обеих катушек скомпенсированы. Если полость захватывает весь разрядный промежуток, то влияние постоянного магнитного поля на работе дугового разряда практически не сказывается. В этих условиях дуговой разряд находится под воздействием только вращающегося магнитного поля, которое оказывает на него такое же стабилизи рующее действие, как и в отсутствии постоянного магнитного поля. Таким образом, дуговой разряд может быть окружен сильным магнитным полем, не влияющим на его работу, что оказывается весьма существенным . так как для захвата в магнитную лову ку ионов вещества пробы требуются магнитные поля на 2-3 порядка более сильные, чем поля для стабилизации дугового разряда. Ори адиальной диффузии компонен плазмы - заряженные частицы у грани полости-ловушки и за ее пределами и пытыЛают влияние постоянного магнит ного поля. 9 результате этого наибо лее легкие из них: электроны, прото ны, ионы легких атомов удерживаются в полости, так как отражаются от ее стенок. При повышении тока через ма нитные катушки, т.е. при увеличении магнитной индукции, в ловушке удерж ваются и более тяжелые ионы. Следовательно, постоянное магнитное поле спомогательных катушек, не влияя на стабилизацию дугового разряда вращаюимся магнитным полем, ослабляет иффузию ионов вещества пробы из разядного промежутка, за счет чего увеичивается время пребывания ионов в зоне разряда, т.е. увеличивается нтенсивность соответствующих спектальных линий, что ведет к повышению абсолютной чувствительности эмиссионого спектрального анализа. При вертикальном расположении электродов, когда нижний электрод-анод является пробонесущим, вспомогательные магнитные катушки рационально расположить под острым углом к оси электродом, например, под углом 45° (фиг. 2). При этом напряженность магнитного поля над анодом возрастает, а возле него ослабляется за счет деформации магнитного поля, приводящей к сближению или расширению силовых линий. На это следует обратить внимание, так как при вертикальном расположении электродов, когда анод с пробой внизу, основной поток испаряющегося вещества направлен снизу вверх и для удержания ионов в зоне разряда главную роль играет напряженность магнитного поля над анодом. Отметим также, что при указанной ориентации катушек освобождается пространство возле пробонесущёго электрода, что облегчает доступ к этому электроду, т.е. упрощает работу с источником. П р и м е р. Проведен эмиссионный спектральный анализ порошкообразного ZnO на В и Si с использованием угольных электродов0 6мм с кратером для пробы 04 мм. Результаты анализа показали, что при сохранившейся высокой точности анализа за счет стабилизации дугового разряда вращающимся магнитным полем (Sr 10%), наличие магнитной ловушки повышает абсолютную чувствительность эмиссионного анализа по В и Si соответственно в 5 и 3 раза. Таким образом, в результате наложения комбинированного магнитного поля, а именно постоянного магнитного поля сложной конфигурации и вращающегося магнитного поля, причем первое поле может быть на 2-3порядка более сильным, чем второе, дуговой электрический разряд обеспечивает повьлшение абсолютной чувствительности (в 35 раз) и точности (в 2-3 раза) эмиссионного спектрального анализа. Пр едлагаемый источник света может быть рекомендован для .эмиссионного спектрального анализа особо чистых химических веществ и химических реактивов, а так же при разработке новых методов анализа повышенной чувстви- . тельности и точности.