CN85101374A - 分析用辉光放电管 - Google Patents

Abstract

关于作为发光光谱分析等的试料激励源的辉光放电管，其特征是由于通过包围阳极管的绝缘管和试料表面的狭窄间隙进行排气，使阳极管内的压力保持一定，在阳极管和试料之间能够进行辉光放电。由于绝缘管比阳极管向试料一侧突出，即使试料蒸气在排气通路上附着，阳极和阴极之间也不产生短路，能够高效率地进行分析。

Description

本发明是关于用辉光放电来分析材料所含成份的装置，特别是关于辉光放电管的改良。

利用辉光放电作为分析材料成份的激励源。试料放置在阴极一侧，使其和阳极之间产生辉光放电，由于阴极溅射，试料物质在放电区域内飞散被缴励而发光，取出这个光通过光谱测定，能够分析材料。上述发光光谱分析用的辉光放电管是公知的，例如日本专利第760451号（特公昭49-21680号）说明书。

图3表示的是以前的辉光放电管的模式，阳极管T从前面带有取光用窗口W的中间空的阳极体A延伸到阴极体K的中空部分内，设置试料S，堵住阴极体K的中空部分。阴极体K和阳极体A之间通过绝缘板1进行绝缘。氩等惰性放电气体从供气口IN通入，从阳极体上开的排气口01以及阴极体K上开的排气口02，这两个地方排出。这样，在阳极管T内的空间形成辉光放电区域。在这个放电区域内，由于阴极溅射飞散的试料物质以蒸气状态漂浮着，受激励而发光。

现有的这种辉光放电管，如上所述，在阴极体K的中空部分内插入阳极管T，留有间隙G₄，在这个中空部分的一端以封堵的形式放置试料，这样，在与阴极体K保持同电位的试料和阳极管之间形成辉光放电区域。为了维持正常的辉光放电，阳极管端面和试料间的放电间隙G₃应该按规定距离设置，同时这个放电区域必须维持适当的真空度（2～20Torr），为此就要对上述放电区域，一面从阳极管外围部分强制排气，一面进行放电。

在上述现有辉光放电管中，试料物的蒸气随排气气流会附着在间隙G₃，G₄的两面上，桥联了阳极管T和试料S以及阴极体K，这容易引起短路。为了防止这样的故障，必须从阳极体A上取下试料S以及阴极体K，对间隙G₃、G₄的表面进行多次清扫，对于镀锌钢板等溅射量多的试料，实际上几乎每一回分析都要进行一次清扫。而且，在这种清扫后组装放电管时，阳极管T和阴极体K不能接触，要格外注意。这种清扫作业需要15分钟的时间，而真正的分析时间是1-3分钟，可是实际用的时间要5倍以上才能完成，对于制造电镀钢板的质量管理等，必须进行连续分析时就成为大的障碍和妨害。而且，由于每次拆卸、组装工作会使间隙G₃、G₄的尺寸发生变化，成为分析结果的重复性变坏的原因。

另外，试料S和阳极管端面的间隙G₃，随着试料的材质、外加电压、分析目的的不同也做若干变化，为了避免发生短路，得到正常的辉光放电，希望维持在0.3～0.5mm的程度。同时由于放电区域内必须维持适当的压力，其真空度在2～20Torr的程度，所以间隙G₃应尽可能狭窄，希望有大的排气阻力。

在现有放电管的结构中，由于这个间隙G₃是根据放电间隙而规定制好的，所以为了加大放电区域的排气阻力，维持所希望的真空度，阳极管外围部分的排气引导通路G₄做得又狭又长。其结果如上所述，由于试料的蒸发物的附着成为引起短路的原因。

本发明的目的是消除上述现有辉光放电管存在的缺点。在本发明中，是在阳极管的周围装上绝缘管，这个绝缘管的端缘部比阳极管向试料一侧突出，在该绝缘管和试料面之间形成间隙，构成比放电间隙狭窄的排气通路，这个间隙对排气气流起阻力作用。阳极管具有比包围它的绝缘管靠内的端缘部分，在与试料之间产生辉光放电。因此，即使试料物质的蒸气随排出的气流附着在间隙的两面，桥接间隙，也不会形成电气短路。

图1表示的是本发明的发光光谱分析用辉光放电管的实施例子（剖面图）。图2表示的是本发明的辉光放电管的另一实施例子（剖面图）。图3表示的是现有发光光谱分析用辉光放电管的模式图。

以下根据附图对本发明作详细说明。图1是本发明采用的发光光谱分析用辉光放电管的一个实施例子。在图1中，阳极体1上连接的阳极管2由绝缘管8包围，绝缘管8的端缘部分比阳极管2更向试料4一侧突出。试料4通过导电性试料支持座5和有弹性的试料压板6，被压紧并支撑在外套部分3上，和阳极管的端缘对置。外套部分3是绝缘性构件，面向间隙G₂（排气引导通路）的部分嵌入导电体9。7是把激励光导向分光器的聚光透镜，13是透镜7的支持构件。14、15、16是固定螺栓，17、18、19是隔断外部空气的密封圈。正电压通过阳极体1供给阳极管2，负电压通过试料支持座5供给试料4。例如试料4是电镀钢板和带有半导体等分析对象的钢板。放电气体（氩）从进气口10通入，从排气口11、12向真空泵排气。

如上所述在现有辉光放电管的结构中，对放电区域部分的排气阻力是由阳极管的顶端部分和试料表面间的间隙，也就是设定的放电间隙决定的。本发明的特征之一就在于，能够与放电间隙分开，设定对放电区域的排气阻力。也就是说，由于可以让阳极管2单独放电，与试料4的距离，对应于分析对象和目标可设定为0.3～0.5mm的程度，从而不会发生因试料物质的附着引起的短路。另一方面由于对排气气流的阻力可由绝缘管8施加，绝缘管8的端缘部分和试料4的间隙G₁比放电间隙G₀狭窄0.2mm的程度。在本实施例子中绝缘管8用厚度为2mm的管，对维持放电区域适当的压力，十分必要的排气阻力可由间隙G₁给出。在图1中，绝缘管8用螺纹固定在阳极管2上，在轴向上能够微小移动。24表示螺纹结合部分。

在以上图1实施例中，阳极管2的内部保持对辉光放电最合适的压力，在试料4的与阳极管2相对的圆形部分产生同样的阴极溅射。产生的试料蒸气通过间隙G₁、G₂被排出，即使附着在间隙G₁、G₂的周围表面形成桥接，阳极和阴极也不发生短路，对测定光亦没影响。由于桥接只在间隙的一部分上产生，不会引起排气故障，分析能够连续进行。再有，图上没有表示出的一部分是设置在阳极体1、外套部分3、试料支持座5内部的，用于冷却的流水通路。再就是，如果采用在绝缘管内部安装阳极管的形式。外表面的形状也可以是不同于图1的那样。

由于间隙G₂（排气引导通路）的表面全都是绝缘体，阴极和阳极之间的电压产生不稳定的变动，使分析精度变差，所以在图1中将导电体9嵌入外套部分3。同样的原因，在形成间隙G₂的面上附着有离子的时候，由于附着面是绝缘体，电荷局部存在，电位分布变得不均匀，产生放电，由于这个放电，阳极阴极之间电压受到影响。但由于有了导体9电位分布均匀化一，能够防止上述电压变动。再者，导电体9与阳极以及阴极没有直接连接。

图2是本发明的另一实施例子。图2也同图1一样，是发光光谱分析用辉光放电管，和图1相同的部分以同样的符号进行标注。和图1不同的地方是按压试料4的外套部分21为导电性构件，通过隔绝缘板22由绝缘性连接螺栓安装在阳极体1上。负电压通过外套部分21供给试料4，外套部分21以及试料4构成阴极。不过负电压也可以从试料支持座5供给试料4。这个图2的实施例子也和图1例有同样的效果。

就上述的图1、图2来说，由于即使在间隙G₂（排气引导通路）中，有试料物质的附着产生桥接，也不产生电气上的短路，所以一次装配好辉光放电管，在以后长时期内（几乎是永久地）不必对排气引导通路G₂的两面做拆卸清扫而连续使用。另外，由于即使间隙G₁上产生桥接，也不产生电气上的短路，所以只考虑阳极管内的气压要最适合于辉光放电，调整G₁间隙。实际上，绝缘体8和阳极管2用螺纹连接，G₁的间隔也能够调节。

本发明的其他效果是，即使由于大气压力试料发生向阳极管靠近的变形，但由绝缘管8的支撑作用，也不能产生电气上的短路。因此，哪怕是薄的材料也不用担心产生短路，能够进行分析，实用性显著提高。

以上对用于发光光谱分析时的实施例进行了说明，但本发明不限于在发光光谱分析上，例如质量分析也能适用。对于质量分析的情况，要缩短阳极体和阳极管，取出产生的试料离子，向应用电磁场的质量分析器导入。

如以上所述本发明的辉光放电管，适用于作为发光光谱分析和质量分析等试料激励源，同时也适用于分析电镀钢板和半导体薄片等各种物质成份的分析装置上。

Claims (4)

1、分析用辉光放电管，其特征是：

在相对阳极管的端缘部分，间隔着规定的放电间隙，配置以构成阴极的试料，由阳极管端缘部分的外侧，对放电间隙部分排气的辉光放电管中，在阳极管外围装置绝缘管，该绝缘管的一端比阳极管的端缘部分向试料一侧突出，使阳极-阴极间放电区域的排气通路实质上比上述放电间隙狭窄。

2、权项1所述的分析用辉光放电管具有，用于与阳极管上装着的绝缘管外表面之间形成排气引导通路、同时在规定的间隙上调整固定试料的外套部分。

3、根据权项2所述的分析用辉光放电管，上述外套部分是，在与排气引导通路接触部分嵌入有与阳极和阴极都不连接的导电体的绝缘构件。

4、根据权项1所述的分析用辉光放电管，其阳极管外围装置的绝缘管，可对于阳极管沿轴向方向微移动。

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