Générateur de lumière pour l'analyse spectrochimique
En analyse spectrochimique, une décharge électrique est produite entre une électrode de la matière à examiner et une contre-électrode, puis le spectre d'émission résultant est analysé. I1 existe plusieurs types de sources capables de produire ces décharges, selon le type de spectre désiré. Toutefois, ces sources peuvent être classées d'une façon générale en deux catégories : dans l'une, la tension appliquée à travers l'intervalle entre les électrodes (intervalle analytique) atteint une valeur suffisante pour ioniser cet intervalle, tandis que dans l'autre la tension appliquée est faible et il faut un circuit d'amorçage séparé pour obtenir une tension suffisante pour provoquer la décharge.
Dans un cas comme dans l'autre, il est désirable de pouvoir commander l'instant de la décharge, afin de régler le nombre de décharges pendant une durée donnée et garantir que les décharges sont reproductibles, ce qui est essentiel pour la spectroscopie en fonction du temps. La commande s'opère d'habitude en incorporant un dispositif de couplage dans le circuit à haute tension. Au début, il s'agissait d'un autre intervalle d'air, appelé intervalle de commande, qui était prévu de façon à être traversé par la décharge à l'instant voulu, ce qui permettait à du courant de circuler dans le circuit.
Pour la première catégorie de sources mentionnée ci-dessus, l'intervalle de commande est souvent prévu pour décharger un élément accumulateur d'énergie, tel qu'un condensateur, qui est ensuite rechargé à haute tension. La décharge traverse tout d'abord une impédance de-valeur élevée, ce qui établit une haute tension à travers celle-ci. L'intervalle analytique étant en parallèle avec l'impédance, il est ainsi ionisé sous l'influence de la haute tension, ce qui permet au condensateur de se décharger à travers l'intervalle de commande et l'intervalle analytique, qui sont en série. Après la décharge, les intervalles se déionisent et le cycle est répété.
Pour la seconde catégorie, où la décharge principale est obtenue par une source à basse tension, on utilise un circuit semblable à celui qui vient d'être décrit, pour ioniser l'intervalle analytique, afin de fournir un chemin à la basse tension. Lorsque l'intervalle de commande devient conducteur, le condensateur se décharge à travers l'enroulement primaire d'un transformateur à haute fréquence dans l'air et l'impulsion à oscillations à haute fréquence qui en résulte et est induite dans l'enroulement secondaire est appliquée à travers l'intervalle analytique. Lorsque la décharge principale est terminée, les intervalles se déionisent et le cycle est répété.
L'emploi d'intervalles de commande servant d'interrupteurs dans ces circuits ne répond toutefois pas au besoin d'une haute précision dans la détermination de l'instant de décharge, exigée par les techniques spectrographiques modernes.
La performance d'intervalles disruptifs dépend grandement de la géométrie, de la nature de la tension appliquée et des conditions atmosphériques, ce qui exige au moins un ajustage régulier. L'utilisation d'autres dispositifs a donc été examinée et la pratique actuelle est d'employer des dispositifs de couplage asymétrique, tels que des thyratrons, surtout dans des circuits d'amorçage. Ces dispositifs asymétriques ne constituent cependant pas un remplacement équivalent d'un intervalle de commande, car ils ne laissent passer du courant que dans un sens, ce qui restreint la puissance transmise dans des circuits qui pourraient, autrement, donner lieu à des décharges oscil lantes. La réduction de la puissance transmise peut être un sérieux inconvénient pour certaines applications.
En outre, du fait de la disposition du circuit dans lequel ils sont utilisés, ces dispositifs sont nécessairement sujets à une forte tension inverse, ce qui en affecte souvent leur durée de vie.
La présente invention a pour but de fournir une commande améliorée de la décharge à travers l'intervalle disruptif analytique, utilisé en analyse spectrochimique, grâce à un dispositif pouvant fonctionner avec un haut degré de précision dans le temps.
Le générateur faisant l'objet de l'invention, pour produire de la lumière pour l'analyse spectrochimique, destiné à produire des décharges électriques à travers un intervalle analytique, comprend un élément accumulateur d'énergie, un dispositif pour charger l'élément accumulateur et un dispositif pour le décharger par oscillations à travers l'intervalle analytique. I1 est caractérisé en ce que le dispositif de décharge comprend deux interrupteurs symétriques, dont l'un au moins peut être amorcé, reliés en parallèle, mais prévus de façon que les sens de conduction des deux interrupteurs symétriques soient opposés, la décharge oscillante étant maintenue pendant plusieurs périodes complètes, l'élément accumulateur était ainsi pratiquement déchargé.
L'un des interrupteurs est de préférence une triode thyratron, un redresseur à semi-conducteur ou une diode à gaz. La décharge à travers l'intervalle analytique peut constituer la source d'énergie pour l'analyse, mais elle sert de préférence à ioniser l'intervalle pour y permettre le passage d'une décharge de forte énergie à basse tension.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du générateur objet de l'invention.
La fig. 1 est le schéma du circuit de la première forme d'exécution;
la fig. 2 montre les courbes de tension et de courant dans différentes parties du circuit de la fig. 1, et
la fig. 3 est le schéma du circuit de la seconde forme d'exécution.
En se référant à la fig. 1, C1 est un condensateur à haute tension chargé par une source de courant alternatif par l'intermédiaire d'un redresseur MR1, durant la demi-période positive. Un générateur électronique d'impulsions P. G. est synchronisé avec la fréquence du réseau et fournit une impulsion d'amorçage à la grille du thyratron à hydrogène à haute tension V1, durant la demi-période négative de la tension alternative. L'impulsion d'amorçage rend le thyratron V1 conducteur et le condensateur C1 se décharge par l'intermédiaire de l'enroulement primaire P d'un transformateur en montage de Tesla T1, d'une résistance R1, d'une inductance L1 et du thyratron V1.
La résistance de cette boucle est inférieure à la valeur d'affaiblissement critique, de sorte que le condensateur C1 se décharge par osçillations qui diminuent exponentiellement, durant la première demi-période positive du courant passant par le thyratron V1. Cette impulsion de courant produit, à travers une résistance R2, une impulsion de tension qui est fournie, par l'intermédiaire d'un réseau de déphasage R2-C2, à la grille d'un thyratron V2, celui-ci étant ainsi prêt à conduire le courant de décharge dans le sens opposé.
A la fin de la première demi-période de la décharge oscillante, la tension à travers le condensateur de décharge C1 atteint sa valeur de pointe négative et le courant de décharge commence alors à circuler à travers le thyratron V2. A la fin de la seconde demi-période, le thyratron V1 redevient conducteur, parce que la tension à travers le condensateur C1 atteint une valeur positive élevée, alors que le thyratron n'a pas encore eu le temps pour une déionisation complète. La décharge se poursuit de la même façon, jusqu'à ce que l'énergie accumulée dans le condensateur C1 se soit dissipée.
La haute tension oscillante induite dans le secondaire S du transformateur en montage de Tesla T1, par suite de la décharge oscillante par son primaire
P, ionise l'intervalle analytique, ce qui permet à l'alimentation à basse tension de produire une décharge principale dans cet intervalle.
La durée totale de décharge est brève, comparativement à la demi-période du courant alternatif, de sorte que les thyratrons déionisent complètement durant la demi-période négative et que le condensateur C1 peut être rechargé durant la demi-période positive suivante.
L'inductance L1 est insérée dans le circuit pour limiter le courant associé à la capacité par rapport à la masse d'un transformateur de chauffage T2. Un réseau R3-C3 constitue un filtre à haute fréquence, tandis qu'un condensateur de découplage C4 complète la boucle de décharge à haute fréquence.
Les formes respectives des tensions et des courants sont indiquées par la fig. 2.
La résistance R1 et le réseau de déphasage
R2-C2 peuvent être supprimés en remplaçant le thyratron V2 par une diode ayant une tension et un courant appropriés. La fig. 3 montre un circuit utilisant une diode à semi-conducteur D.
L'alimentation en basse tension peut provenir d'une source usuelle en analyse spectrochimique, telle qu'une source à arc à courant alternatif, à courant redressé ou à condensateur. Une source à arc à courant alternatif comprend une alimentation en courant alternatif et une impédance limitant le courant; la décharge est amorcée à chaque demi-période du courant alternatif et le courant continue à circuler jusqu'à la fin de cette demi-période. Une source à arc à courant redressé comprend également un dispositif redresseur, de façon que la décharge soit amorcée seulement durant des demi-périodes du courant alternatif. Une source à arc à condensateur comprend un redresseur et un condensateur qui est chargé durant une demi-période du courant alternatif, la décharge étant amorcée durant la demi-période sui vante, le condensateur fournissant tout le courant de décharge.
La source de courant séparée à basse tension peut également être supprimée, lorsque la décharge principale a lieu sous la forme d'une étincelle à travers l'intervalle analytique, produite par la décharge du condensateur C1.