等離子體用高頻電源及使用它的icp發光分光分析裝置制造方法

等離子體用高頻電源及使用它的icp 發光分光分析裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種等離子體用高頻電源及使用它的ICP發光分光分析裝置，能夠不發生結露地防止高頻電路板的元件短路。該等離子體用高頻電源(30)具備殼體(31)和配置在殼體(31)的內部的高頻電路板(32)，在高頻電路板(32)安裝有用于向高頻感應線圈(21)提供高頻電流的元件，該等離子體用高頻電源(30)還具備將高頻電路板(32)冷卻的冷卻塊(33)，在冷卻塊(33)的內部形成有用于使制冷劑流通的制冷劑流路(33a)，在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路(33a)中流通，在不提供高頻電流時制冷劑不在制冷劑流路(33a)中流通。
【專利說明】等離子體用高頻電源及使用它的ICP發光分光分析裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種等離子體用高頻電源及使用它的ICP(Inductive CoupledPlasma:電感稱合等離子體)發光分光分析裝置。
【背景技術】
[0002]在ICP發光分光分析裝置中，將試樣導入到等離子體火焰來進行激勵發光，利用衍射光柵使該發出的光發生波長色散并利用光檢測器進行檢測，由此獲取發光光譜。然后，根據發光光譜中出現的光譜線(亮線光譜)的波長的種類來對試樣中含有的元素進行定性分析(鑒定)，并且根據該亮線光譜的強度對該元素進行定量分析(例如參照專利文獻I)。
[0003]圖3是表示以往的ICP發光分光分析裝置的一例的概要結構圖。ICP發光分光分析裝置200具備:用于形成等離子體火焰22的發光分光分析用等離子體炬18、試樣氣體提供部44、等離子體用氣體提供部41、冷卻用氣體提供部42、檢測光的測光部43、用于提供高頻電流I的等離子體用高頻電源130以及對ICP發光分光分析裝置200整體進行控制的計算機(控制部)150。
[0004]發光分光分析用等離子體炬18具備:圓筒形狀的試樣氣體管11 ;圓筒形狀的等離子體用氣體管12，其以空出空間的方式覆蓋試樣氣體管11的外周面；圓筒形狀的冷卻劑氣體管13，其以空出空間的方式覆蓋等離子體用氣體管12的外周面；以及高頻感應線圈21，其在冷卻劑氣體管13的外周面的前端部分纏繞2?3圈。
[0005]等離子體用氣體提供部41使氬氣在試樣氣體管11的外周面與等離子體用氣體管12的內周面之間以比較低的速度向上方流通。由此，從形成在試樣氣體管11的外周面與等離子體用氣體管12的內周面之間的流路的上端部噴出氬氣，所噴出的氬氣由于被高頻感應線圈21所形成的高頻電磁場加速的電子而發生電離，由此生成氬陽離子和電子。所生成的電子進一步撞擊氬，從而使電離增殖而在上端部形成穩定的等離子體火焰22。
[0006]冷卻用氣體提供部42使氬氣在等離子體用氣體管12的外周面與冷卻劑氣體管13的內周面之間以比較高的速度向上方流通。由此，從形成在等離子體用氣體管12的外周面與冷卻劑氣體管13的內周面之間的流路的上端部噴出氬氣，所噴出的氬氣在形成于上端部的等離子體火焰22的外側向上方流動。
[0007]而且，當分析試樣時,使試樣和IS氣在由試樣氣體管11的內周面圍成的空間中向上方流通。試樣隨著氬氣從試樣氣體管11的前端部噴出，從而被導入到等離子體火焰22。其結果是試樣中含有的化合物與等離子體火焰22接觸，由此化合物被原子化或者離子化從而進行激勵發光。
[0008]測光部43具有:殼體43a ;聚光透鏡43b，其將從發光分光分析用等離子體炬18射出的光導入到殼體43a內部；衍射光柵43c,其使該光發生波長色散；以及光檢測器43d,其檢測發光光譜。
[0009]計算機150由CPU151和鍵盤、鼠標等輸入裝置52構成，基于由光檢測器43d檢測出的發光光譜，根據亮線光譜的波長的種類對試樣中含有的元素進行定性分析，并且根據該亮線光譜的強度對該元素進行定量分析。
[0010]另外，在如上所述的ICP發光分光分析裝置200中，設置有用于向高頻感應線圈21提供高頻電流I的等離子體用高頻電源130。等離子體用高頻電源130具備:殼體131，其具有開口部131a、131b ;高頻電路板32，其配置在殼體131的內部；以及冷卻用風扇133，其配置在殼體131的開口部131a附近。
[0011]殼體131是具有內部空間的長方體形狀(例如50cmX 20cmX 35cm)，在其下表面形成有開口部131a，并且在其上表面形成有開口部131b。
[0012]在聞頻電路板32的平板形狀的基板上表面安裝有用于向聞頻感應線圈21提供聞頻電流I的各種元件(例如晶體管、大型的電容器等)。
[0013]冷卻用風扇133進行旋轉使空氣從殼體131的開口部131a通過殼體131的內部向殼體131的開口部131b流通。
[0014]根據這種等離子體用高頻電源130，在提供高頻電流I時高頻電路板32的元件發熱，因此通過使冷卻用風扇133進行旋轉而使空氣流通，由此散出高頻電路板32的元件所產生的熱。
[0015]另外，還存在如下一種ICP發光分光分析裝置:設為將來自高頻感應線圈21的反射波變小的結構，在等離子體用高頻電源130與高頻感應線圈21之間設置匹配箱，利用匹配箱改變電容器容量從而使阻抗匹配。
[0016]專利文獻1:日本特開平11-101748號公報

【發明內容】

[0017]發明要解決的問題
[0018]然而，在如上所述的ICP發光分光分析裝置200中，在高頻電路板32的平板形狀的基板上表面安裝多個晶體管、大型的電容器等，另外具有多級的放大電路，因此成本高且為大型裝置。
[0019]本發明人對實現小型化、成本降低的等離子體用高頻電源進行了研究。首先，制作了如下一種高頻電源:將高頻電源的控制方式從安裝多個晶體管、大型的電容器等的以往的頻率固定的電容調諧方式變為激振蕩方式，并在高頻電路板上表面安裝了功率M0SFET、小型的陶瓷電容器。在激振蕩方式的情況下，為了減少由高頻電流要流經的圖案所具有的電感產生的電力損耗，需要通過使用功率半導體元件來最短地繪制圖案，從而實現小型化。
[0020]但是，由于各元件的熱量密度(發熱量)升高而利用使空氣流通的冷卻用風扇進行的冷卻不足。由此，使用使冷卻水(制冷劑)在內部流通的金屬制(例如銅制)的冷卻塊來代替使用使空氣流通的冷卻用風扇。
[0021]然而，等離子體用高頻電源的殼體的內部，在等離子體點亮時(提供高頻電流時)高頻電路板的元件發熱，因此殼體的內部變為高溫(例如35°C )，而在等離子體熄滅時(不提供高頻電流時)高頻電路板的元件不發熱，因此當利用冷卻塊的制冷劑(例如5°C?30°C)來進行冷卻時，高頻電路板的元件被過度冷卻。在此，圖2是空氣線圖的曲線圖。如圖2所示,濕度70%時的露點溫度為28.7°C,因此當高頻電路板的元件被過度冷卻而成為露點溫度以下時，空氣中含有的水蒸氣結露，從而使高頻電路板的元件發生短路而損壞。
[0022]用于解決問題的方案[0023]因此，本發明人發現以下辦法:在等離子體點亮時使冷卻水在冷卻塊的內部流通，在等離子體熄滅時不使冷卻水在冷卻塊的內部流通。
[0024]S卩，本發明的等離子體用高頻電源具備殼體和配置在上述殼體的內部的高頻電路板，在上述高頻電路板中安裝有用于向高頻感應線圈提供高頻電流的元件，該等離子體用高頻電源還具備將上述高頻電路板冷卻的冷卻塊，在上述冷卻塊的內部形成有用于使制冷劑流通的制冷劑流路，在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑不在制冷劑流路中流通。
[0025]發明的效果
[0026]如上所述，根據本發明的等離子體用高頻電源，能夠不發生結露地防止高頻電路板的元件短路。
[0027](用于解決其它問題的方案以及效果)
[0028]另外，在上述發明的等離子體用高頻電源中，也可以設為上述殼體的內部密閉。
[0029]如上所述，存在以下情況:灰塵等與空氣一起從殼體的開口部侵入，該灰塵附著于高頻電路板的元件等使元件短路而損壞，但根據本發明的等離子體用高頻電源，將等離子體用高頻電源的殼體的內部變為密閉空間，因此灰塵等不會侵入，因此能夠防止高頻電路板的元件短路。
[0030]另外，在上述發明的等離子體用高頻電源中，也可以具備切換機構，該切換機構能夠對上述制冷劑流路和配置于上述殼體的外部的旁路流路進行切換，在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑在旁路流路中流通。
[0031]而且，在本發明的ICP發光分光分析裝置中也可以具備:如上所述的等離子體用高頻電源；等離子體炬，其具有高頻感應線圈；測光部，其檢測光；以及控制部，其使用上述等離子體炬形成等離子體火焰，將試樣導入到等離子體火焰來分析元素。
[0032]并且，在上述發明的ICP發光分光分析裝置中，也可以是上述控制部進行控制，使得在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑不在制冷劑流路中流通。
[0033]根據本發明的ICP發光分光分析裝置，能夠以與等離子體的點亮和熄滅同步的方式利用控制部自動地執行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是表示實施方式所涉及的ICP發光分光分析裝置的一例的概要結構圖。
[0035]圖2是空氣線圖的曲線圖。
[0036]圖3是表示以往的ICP發光分光分析裝置的一例的概要結構圖。
[0037]附圖標記說明
[0038]18:發光分光分析用等離子體炬；21:高頻感應線圈；22:等離子體火焰；30:等離子體用高頻電源；31:殼體；32:高頻電路板；33:冷卻銅塊(冷卻塊)；33a:制冷劑流路。
【具體實施方式】
[0039]以下，使用【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式。此外，本發明并不限定于如以下要說明那樣的實施方式，在不脫離本發明的宗旨的范圍內包含各種方式。[0040]圖1是表示實施方式所涉及的ICP發光分光分析裝置的一例的概要結構圖。此外，對與ICP發光分光分析裝置200相同的結構附加相同的附圖標記。
[0041]ICP發光分光分析裝置100具備:用于形成等離子體火焰22的發光分光分析用等離子體炬18、試樣氣體提供部44、等離子體用氣體提供部41、冷卻用氣體提供部42、檢測光的測光部43、用于提供高頻電流I的等離子體用高頻電源30以及對ICP發光分光分析裝置100整體進行控制的計算機(控制部)50。
[0042]等離子體用高頻電源30具備:密閉的殼體31、配置在殼體31的內部的高頻電路板32、配置在殼體31的內部的冷卻銅塊33、配置在殼體31的外部的旁路流路60以及三通切換閥(切換機構)70。
[0043]殼體31是具有內部空間的長方體形狀(例如30cmX30cmX30cm)，其內部密閉。也就是說，灰塵等不會侵入殼體31的內部。
[0044]冷卻銅塊33是長方體(例如15cmX15cmX5cm)，在其內部蜿蜒曲折地形成有用于使冷卻水(制冷劑)流通的制冷劑流路33a，在一個側面形成有流路入口和流路出口。而且，配置成使冷卻銅塊33的上表面與高頻電路板32的基板的下表面接觸。根據這種冷卻銅塊33，冷卻水(例如5°C?30°C )在制冷劑流路33a中流通，由此冷卻銅塊33自身被冷卻，進而高頻電路板32的基板被冷卻，由此安裝在高頻電路板32的基板上的元件被冷卻。
[0045]三通切換閥70與冷卻銅塊33的流路入口、旁路流路60的流路入口以及冷卻水提供部71連結。而且，三通切換閥70能夠將從冷卻水提供部71提供的冷卻水引導至冷卻銅塊33的流路入口或者旁路流路60的流路入口。利用計算機50以規定的定時控制這種三通切換閥70。
[0046]計算機(控制部)50由通用的計算機裝置構成，如果將其硬件模塊化并進行說明，則計算機(控制部)50由CPU51和鍵盤、鼠標等輸入裝置52構成。另外，如果將CPU51進行處理的功能模塊化并進行說明，則具有基于發光光譜進行定性分析和定量分析的測量部51a以及高頻電源控制部51b。
[0047]高頻電源控制部51b基于來自輸入裝置52的輸入信號，來控制高頻電路板32并且控制三通切換閥70。
[0048]具體地說，當由操作者從輸入裝置52輸入了輸入信號“等離子體點亮”時，從高頻電路板32的元件向高頻感應線圈21提供高頻電流I，并且使用三通切換閥70使冷卻水在冷卻銅塊33的制冷劑流路33a中流通。也就是說，與等離子體點亮同步地，冷卻水流經冷卻銅塊33的制冷劑流路33a。由此，雖然高頻電路板32的元件發熱，但能夠利用冷卻銅塊33將高頻電路板32的基板上的元件冷卻。
[0049]另一方面，當由操作者從輸入裝置52輸入了輸入信號“等離子體熄滅”時，停止從高頻電路板32的元件向高頻感應線圈21提供高頻電流I，并且使用三通切換閥70使冷卻水在旁路流路60中流通。也就是說，與等離子體熄滅同步地，冷卻水流經旁路流路60。由此，當高頻電路板32的元件沒有發熱時，不利用冷卻銅塊33對高頻電路板32的基板上的元件進行冷卻，殼體31內部的空氣中含有的水蒸氣不結露。
[0050]如上所述，根據本發明的ICP發光分光分析裝置100，灰塵等不會附著于高頻電路板32的元件等，能夠不發生結露地防止高頻電路板32的元件短路。另外，能夠與等離子體的點亮和熄滅同步地利用計算機50自動地執行。[0051]產業h的可利用件
[0052]本發明能夠用于ICP發光分光分析裝置等。
【權利要求】
1.一種等離子體用高頻電源，具備: 殼體；以及 高頻電路板，其配置在上述殼體的內部， 其中，在上述高頻電路板中安裝有用于向高頻感應線圈提供高頻電流的元件， 該等離子體用高頻電源的特征在于， 還具備將上述聞頻電路板冷卻的冷卻塊， 在上述冷卻塊的內部形成有用于使制冷劑流通的制冷劑流路， 在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑不在制冷劑流路中流通。
2.根據權利要求1所述的等離子體用高頻電源，其特征在于，上述殼體的內部密閉。
3.根據權利要求1或2所述的等離子體用高頻電源，其特征在于， 還具備切換機構，該切換機構能夠對上述制冷劑流路和配置在上述殼體的外部的旁路流路進行切換， 在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑在旁路流路中流通。
4.一種ICP發光分光分析裝置，其特征在于，具備: 根據權利要求1?3中的任一項所述的等離子體用高頻電源； 等離子體炬，其具有高頻感應線圈； 測光部，其檢測光；以及 控制部，其使用上述等離子體炬形成等離子體火焰，并將試樣導入到等離子體火焰來分析元素。
5.根據權利要求4所述的ICP發光分光分析裝置，其特征在于， 上述控制部進行控制，使得在提供高頻電流時制冷劑在制冷劑流路中流通，在不提供高頻電流時制冷劑不在制冷劑流路中流通。
【文檔編號】H05H1/46GK103687268SQ201310401134
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2012年9月11日
【發明者】松下知義 申請人:株式會社島津制作所