[发明专利]脉冲电压产生电路、放电电路以及使用这些电路的发光分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于产生火花放电的情况等的脉冲电压产生电路、使用该脉冲电压产生电路的放电电路、以及使用该放电电路的发光分析装置。

背景技术

在发光分析装置中，使试料(金属试料)蒸发、气化，生成等离子体，对该等离子体的激发光进行分光，通过测量光强度进行试料的组分分析。为了使试料蒸发、气化，需要在对电极-试料电极之间由图11所示那样的脉冲电压产生电路施加高电压，使由火花放电所产生的大电流在对电极-试料电极之间流动。通过大电流的放电，使金属试料的表面的原子蒸发，同时通过放电等离子体激发这些原子。由于被激发的原子以各自的元素所固有的线光谱发光，将该光导入至分光器，通过测量特定的波长的光的强度，能够确定等离子体中存在的元素的量。通过同时测量多个波长的光，能够判明等离子体中的各种元素的量，由该信息确定构成金属试料的元素的组成。

以往的发光分析装置中，充电电源(主放电电源)和脉冲电压产生电路(点火电路)与被形成于对电极-试料电极之间的放电间隙连接，形成主放电电流路径。在充电电源(主放电电源)中，电容被充电至数百V，在放电间隙处放电开始后，供给用于形成大电流的火花放电的能量。在这样的发光分析装置中，通过实验了解到，对电极-试料电极之间的放电电流的上升越陡峭，其分析性能就会越提高。脉冲电压产生电路的回扫变压器1的2次线圈电感越小，对电极-试料电极之间的放电电流的上升则变得越陡峭。因此，发光分析装置所使用的脉冲电压产生电路的回扫变压器1的2次线圈的电感需要尽可能小。为了产生高电压脉冲，回扫变压器1的1次线圈的卷数比2次线圈的卷数小，所以回扫变压器1的1次线圈的电感L_p变得更小。

在线圈的电感非常小的回扫变压器1中，需要使用相对磁导率小的磁性体，只要不使用使1次线圈和2次线圈的耦合变得充分大的绕线方法，漏感将变大。又，由于脉冲电压产生电路所使用的回扫变压器1是产生高电压的变压器，需要在1次线圈和2次线圈之间确保充分的绝缘，即使用心钻研绕线方法使漏感变小，但终究会有极限。

因此，在回扫方式的脉冲电压产生电路(转换器)中，关断了开关元件时，由于积蓄于回扫变压器1的漏感的能量，在回扫变压器1的1次线圈的两端产生浪涌电压，因此，在以往的脉冲电压产生电路中，如图11所示，在回扫变压器1的1次侧配置有缓冲电路22，来将浪涌电压抑制在开关元件的耐压以下。图11的缓冲电路22位于处在回扫变压器1的1次侧的开关元件(图示省略)的附近，保护开关元件免受在回扫变压器1的1次线圈的两端产生的浪涌电压的影响。相对于回扫变压器1的1次线圈并列地连接有电容C和二极管D的串联电路，进一步，连接有与电容C并列的电阻R。在1次侧产生的浪涌电压超过二极管D的扩散电位(上升电压)时，二极管D导通，通过电容C钳制浪涌电压。进一步，在电阻R处转换为热量从而浪涌的振幅逐渐衰减。

在图11所示的脉冲电压产生电路中，设1次漏感为L₁，2次漏感为L₂，励磁电流为I_m时，被缓冲电路22回收的能量为

ε_SUNB＝(L₁+L₂)I_m²/2    ……(1)。

设回扫变压器1的耦合系数为k，回扫变压器1的一次电感为L_p，

L₁＝L₂＝(1-k)L_p         ……(2)时，

有ε_SNUB＝(1-k)L_pI_m²    ……(3)。

由于供给到回扫变压器1的能量ε_IN为

ε_IN＝L_pI_m²/2           ……(4)

因此，如果忽略电路的损失的话，回扫变压器1的能量传递效率β为

β＝1-ε_SNUB/ε_IN＝2k-1 ……(5)

由于脉冲电压产生电路所使用的回扫变压器1的耦合系数k为0.7～0.8，因此，如图10所示，使用缓冲电路22时的能量传递效率β只有40～60％。

发明内容