DE1902307C

DE1902307C - Plasma flame generator

Info

Publication number: DE1902307C
Authority: DE
Inventors: Manabu Odawara; Murayama Seiichi; Matsuno Hiromitsu; Hachioji; Yamamoto (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Publication date: 1972-08-24

Description

40 frischen Mitteln ermöglicht.40 fresh funds made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-This object is achieved according to the invention

löst, daß die beiden Hilfselektroden aus zwei diesolves that the two auxiliary electrodes from two die

Außenelektrode über das offene Ende des Ringraumes zwischen Innenelektrode und Außenelektrode hinausOuter electrode beyond the open end of the annular space between inner electrode and outer electrode

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasma- ₄₅ verlängernden, durch mindestens einen axialen Spalt flammengenerätor mit einer zentralen Innenelektrode, voneinander getrennten Hohlzylinderhälften bestehen siner diese koaxial umgebenden und gemeinsam da- und daß die an die beiden Hohlzylinderhälften aninit einen an einem Ende offenen Ringraum begren- geschlossene zweite Spannungsquelle zwischen den jenden zylindrischen Außenelektrode, zwei außerhalb Hohlzylinderhälften ein einstellbares elektrisches dieses Ringraumes nahe seinem offenen Ende ange- 50 Feld erzeugt, das zum Verschieben einer durch Zuordneten und gegeneinander und gegen Innen- und fuhr von Mikrowellenenergie zu Innen- und Außen-Außenelektrode isolierten Hilfselektroden, einer elektrode von der ersten Spannungsquelle zwischen ersten Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung den Hilfselektroden unterhaltenen Plasmaflamme zwischen Innen- und Außenelektrode, einer zweiten gegenüber dem axialen Spalt ausreicht.
Spannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannung 55 Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung der zwischen den beiden Hilfselektroden und einer Zu- oben gestellten Aufgabe wird eine Erscheinung aus- ^:uhr!eitung zum Einspeisen eines Plasma bildenden genutzt, nämlich die Auslenkung einer Plasmaflamme 3ases in den Ringraum. gegenüber ihrer Achse unter Einwirkung elektrischerThe invention relates to a plasma ₄₅ lengthening, through at least one axial gap flame generator with a central inner electrode, separate hollow cylinder halves consist of these coaxially surrounding and jointly there- and that the two hollow cylinder halves aninit limit an annular space open at one end. A closed second voltage source between the cylindrical outer electrode, two outside hollow cylinder halves, an adjustable electrical field generated by this annulus near its open end, which is used to move a through assigned and against each other and against the inner and drove microwave energy to the inner and outer outer electrode isolated auxiliary electrodes, one electrode from the first voltage source between the first voltage source for applying a voltage to the auxiliary electrodes maintained plasma flame between the inner and outer electrodes, a second opposite the axial gap is sufficient.
Voltage source for applying a DC voltage 55 As part of the solution to the problem posed above between the two auxiliary electrodes and an inlet according to the invention is exclusively a ^phenomenon: watch Zeitung for injecting a plasma used forming, namely the deflection of a plasma flame 3ases into the annular space!. with respect to its axis under the action of electrical

Ein Plasmaflammengenerator dieser Art ist auf Felder, die als Störungsquelle für die Ionisierungs-Jen Seiten 173 bis 180 der Zeitschrift »Scientific 60 messung innerhalb einer Plasmaflamme auf Seite 1130 American«, Vol. 205, 1961, Nr. 5, beschrieben. Bei der Zeitschrift »ARS Journal Supplement«, Vol. 32, Jiesem bekannten Plasmaflammengenerator gibt es 1962, Nr. 7, beschrieben ist. Dabei erfolgt jedoch im .:wei voneinander elektrisch getrennte Lichtbögen, Rahmen der Erfindung eine ganz bewußte Steuerung /on denen der eine zwischen einem zentralen Kohle- dieser Erscheinung zu einem bestimmten Zweck, .tab und einem dazu koaxialen Kohlenzyünder unter- 65 während bisher das Bestreben darauf gerichtet war, halten ··· ird und der andere zwischen zwei stabför- diese als störend empfundene Erscheinung möglichst nigen Kohleelektroden brennt, die oberhalb des weitgehend zu unterdrücken.
<ohlenzylinders und des von diesem umschlossenen Bei einer bevorzugten Ausführungsform für einenA plasma flame generator of this type is on fields that are used as a source of interference for the ionization Jen pages 173 to 180 of the journal "Scientific 60 measurement within a plasma flame on page 1130 American", Vol. 205, 1961, No. 5, described. The magazine "ARS Journal Supplement", Vol. 32, describes this well-known plasma flame generator in 1962, No. 7. In doing so, however, in the context of the invention, there is a very conscious control / on which the one between a central carbon - this phenomenon for a certain purpose, .tab and a coaxial carbon igniter - while striving so far The aim was to hold ··· ird and the other between two rod-conveying carbon electrodes burns as little as possible, which is felt to be annoying and largely suppressed above.
<Ohlenzylinders and the enclosed by this in a preferred embodiment for a

erfindungsgemäß ausgebildeten Plasmaflammengenerator sind die Hilfselektroden entlang der Achse der Plasmaflamme in eine gleiche Anzahl von einzelnen mit Gleichspannung beaufschlagbaren Teilelektroden aufgespalten.According to the invention designed plasma flame generator are the auxiliary electrodes along the axis of the Plasma flame into an equal number of individual sub-electrodes that can be charged with direct voltage split up.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigtFor a further explanation of the invention, reference is made to the drawing. It shows

Fig. la eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Spektralapparates für die Zwecke der Spektralanalyse,Fig. La a graphic representation to illustrate the structure of a spectral apparatus for the purposes of spectral analysis,

Fig. Ib eine vergrößerte Darstellung des Hauptteils eines Spektralapparates entsprechend Fig. la mit der Plasmaflammi und dem Spektrometer,Fig. Ib shows an enlarged view of the main part of a spectral apparatus corresponding to Fig. La with the plasma flame and the spectrometer,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spektral- linitnjntensität als Funktion der Wellenlänge für ein bestimmtes mit Hilfe des Spektralapparates nach Fig. la und 1 b ermitteltes Element, 2 shows a graphic representation of the spectral line intensity as a function of the wavelength for a specific element determined with the aid of the spectral apparatus according to FIGS. 1 a and 1 b,

Fig. 3a eine graphische Darstellung /vi Veranschaulichung der Beobachtungsstelle in der Plasmaflamme, 3a shows a graphic representation / vi illustration of the observation point in the plasma flame,

Fig. 3b eine Darstellung des Hauptabschnitts eines üblichen Generators zur Erzeugung einer hochfrequenten Plasmafackel,3b shows a representation of the main section of a conventional generator for generating a high frequency Plasma torch,

Fig. 4a und 4b graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Zustandes der Plasmaflamme bei Ausführung einer Spektralanalyse mit Hilfe eines üblichen Plasmaflammengenerators,4a and 4b are graphic representations to illustrate the state of the plasma flame when performing a spectral analysis with the help of a conventional plasma flame generator,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform für einen Plasmaflammengenerator, 5 shows a cross section through an embodiment for a plasma flame generator,

den Elementen bestimmt, und die Spektralanalyse läßt sich nicht mehr durchführen, wenn die Spektrallinienintensität S im wesentlichen gleich dem Rauschen.! N in dem kontinuierlichen Spektrum wird. Dcment-determined by the elements, and the spectral analysis can no longer be carried out if the spectral line intensity S is essentially equal to the noise. Becomes N in the continuous spectrum. Dcment-

sprechend muß das Verhältnis S/ tN groß gemacht werden, um eine Bestimmung auch sehr kleiner Mengen an zu analysierenden Elementen zu ermöglichen. Aus diesem Grunde muß erstens die Flamme 1 stabilisiert werden, um den Wert Λ Ν klein zu halten,In other words, the ratio S / tN must be made large in order to enable a determination of even very small amounts of elements to be analyzed. For this reason, the flame 1 must first be stabilized in order to keep the value Λ Ν small,

und zweitens ein geeigneter Abschnitt der Flamme verwendet werden. Als nächstes soll der Ci rund für diese Forderungen durch Festlegung der Arbeitsbedingungen für das Spektrometer und den Strahlungsdetektor erläutert werden. Die Spektrallinien-and second, an appropriate portion of the flame can be used. Next, the Ci should be around for these requirements are explained by defining the working conditions for the spectrometer and the radiation detector. The spectral line

iü intensität S eines zu bestimmenden Elementes ist eine Funktion der Temperatur der Hamme 1. u;'s Kauschen IiV hängt von derr \bschnitt der Flamme 1 ab. in dem die Beobachtung erfolgt, und ist im wesentlichen proportional zu der Intensität N des The intensity S of an element to be determined is a function of the temperature of the hammer 1. and the thimble IiV depends on the section of the flame 1. in which the observation is made and is substantially proportional to the intensity N des

kontinuierlichen Spektrums, wenn die Beobachtungsstelle festgelegt ist, da das Rauschen IiV durch die "luktuation der Intensität N des kontinuierlichen Spektrums, beispielsweise infolge eines Flackerns der Flamme 1, verursacht wird.continuous spectrum when the observation point is fixed, since the noise IiV is caused by the "fluctuation of the intensity N of the continuous spectrum, for example due to a flickering of the flame 1.

Der zentrale Abschnitt der Flamme einer Erregerquelle für die Spektralanalyse hat eine hohe Temperatur, während die Temperatur an der Flammenperipherie niedriger ist, da diese Peripherie einerThe central section of the flame of an excitation source for spectral analysis has a high temperature, while the temperature at the flame periphery is lower because this periphery is a

mengenerator dann, die Flamme zu stabilisieren, um die Genauigkeit und die Erkennungsgrenze für die Spektralanalyse zu verbessern. Zu diesem Zwecke wurde die Flamme bisher nach aufwärts in Richtung Kühlung durch die Umgebung unterliegt. Deshalbquantity generator then to stabilize the flame in order to achieve the accuracy and the detection limit for the To improve spectral analysis. For this purpose the flame has hitherto been directed upwards Subject to cooling by the environment. Therefore

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine zweite Aus- 30 ändert sich das Verhältnis S/.IN in Abhängigkeit von führungsform für einen Plasmaflammengenerator und dem Abstand der Beobachtungsstelle von der Mittel-Fig. 7a und 7b horizontale bzw. vertikale Schnitte, achse O der Flamme, dessen Vorhandensein im die jeweils den Hauptabschnitt wieder einer weiteren folgenden mit dem Ausdruck »seitliche Beobachtungs-Ausführungsform veranschaulichen. stellung« bezeichnet werden soll, und es macht einen6 shows a cross section through a second outlet 30, the ratio S / changes. I N as a function of the guide form for a plasma flame generator and the distance of the observation point from the central fig. 7a and 7b horizontal and vertical sections, axis O of the flame, the presence of which in each case illustrate the main section of a further following with the expression "lateral observation embodiment. position «, and it makes you

Die erste Aufgabe besteht bei einem Plasmaflam- 35 Unterschied für dieses Verhältnis S/. IN, ob beispielweise in Fig. 3a der Mittelpunkt O oder die Peripherie 7 der Flamme beobachtet wird. Außerdem unterscheidet sich die seitliche Beobachtungsstellung,The first task is with a plasma flame difference for this ratio S /. I N whether, for example, the center O or the periphery 7 of the flame is observed in FIG. 3a. In addition, the lateral observation position differs,

_iiuwii _ _ für die der Bruch S/.\N ein Maximum wird, je nach _iiuwii _ _ for which the fraction S /. \ N becomes a maximum, depending on

der Schwerkraft geblasen, wie dies in Fig. 1 b ver- 40 der Art der zu analysierenden Elemente und der Veranschaulicht ist. bindungsform, in der diese Elemente in einer zu Betrachtet man nun den in Fig. la veranschau- untersuchenden Probe vorliegen, da die Parameter lichten horizontalen Schnitt durch einen Spektral- für die Spektrallinienintensität S, nämlich die Dissoapparat, so bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Flamme, ziationsenergie der in der Probe enthaltenen Verrnndie Bezugszahl 2 ein Spektrometer, die Bezugszahlen 3 45 düngen, die Anregungsenergie fur die SpektralUnien und 4 Eintritts- bzw. Austrittsspalte, die Bezugs- usw., eine Funktion der Temperatur sind und von zahl Z einen Strahlungsdetektor und die Bezugszahl 6 den zu analysierenden Elementen und den in der ein konkaves Gitter. Wird durch Drehung des kon- Probe enthaltenen Verbindungen abhangen und die kaven Gitters 6 eines solchen Apparates ein Spektrum Intensität N des kontinuierlichen Spektrums sich aöüberstrichen, so ergibt sich an dem Strahlungsdetek- 50 hängig von der Wellenlänge der Spektruliinien ändert, tor 5 eine Strahlungsverteilung über die Wellenlänge, Für den Fall einer Analyse unter Ausnutzung der wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Strahlui.gsabsorption durch die Atome des zu bein Fig. 2 bezeichnet das Bezugssymbol S die stimmenden Elements, also der Methode der bpek-Intensität einer Emissionslinie eines zu analysierenden ' tralanalyse, bei der die Erscheinung ausgenutzt wird, Elementes, die im folgenden als Spektrallinieninten- SS daß eine von einem Element bei hoher Temperaturblown by gravity, as shown in FIG. 1b, the type of elements to be analyzed and the illustration. bonding form in which these elements to Considering now available to be examined in Fig. la illus- sample in a since the parameters thin horizontal section through a spectral for Spektrallinienintensität S, namely the Dissoapparat, the reference numeral 1 designates a flame, The reference number 2 a spectrometer, the reference numbers 3 45 fertilize the excitation energy for the spectral uni and 4 entry and exit slits, the reference etc., a function of the temperature and number Z a radiation detector and the Numeral 6 denotes the elements to be analyzed and that in which a concave grating. If the connections contained in the probe are rotated and the cave grating 6 of such an apparatus is swept over a spectrum intensity N of the continuous spectrum, the radiation detector 50, depending on the wavelength of the spectral lines, results in a radiation distribution over the Wavelength, in the case of an analysis using the one shown in FIG. Strahlui.gsabsorption by the atoms of Fig. 2, the reference symbol S denotes the matching element, i.e. the method of the bpek intensity of an emission line of a 'central analysis to be analyzed, in which the phenomenon is exploited, element, which is hereinafter referred to as spectral line intensity. SS that one of an element at high temperature

sität bezeichnet werden soll, das Bezugssymbol N die Intensität des von der Flamme 1 ausgesanclten kontinuierlichen Spektrums, wobei selbstverständlich ein Bandenspektrwm, das durch das verwendete Spektrometer nicht mehir aufgelöst werden kann, mit eingeschlossen ist, um", das Bezugssymbol . IN die durch Instabilitäten der Flamme 1 hervorgerufene Fluktuation in der Intensität des kontinuierlichen Spektrums, die im folgenden als Rauschen bezeichnet werden soll. Nun nimmt die Spektrallinienintensität S mit abnehmender Konzentration an dem zu bestimmenden Element ab. Wie oben erwähnt, ist die Spektrallinienintensität 5 durch die Menge an zu analysierenausgesandte Spektrallinic von den Atomen des gleichen Elements bei niedriger Temperatur absorbiert wird, gibt es ebenfalls eine optimale seitliche Beobachtungsst.;llung, die von der Art der zu bestimmen-sity is to be denoted, the reference symbol N the intensity of the continuous spectrum balanced out by the flame 1, whereby of course a band spectrum which cannot be resolved by the spectrometer used is also included, in order to ", the reference symbol. I N, which is caused by instabilities of the flame 1 caused fluctuation in the intensity of the continuous spectrum, which will hereinafter be referred to as noise. Now the spectral line intensity S decreases with decreasing concentration of the element to be determined. As mentioned above, the spectral line intensity 5 is determined by the amount of emitted to be analyzed Spectralinic is absorbed by the atoms of the same element at low temperature, there is also an optimal lateral observation position, which can be determined from the nature of the

den Elemente und von den die Probe bildenden Verbindungen abhängt, da auch in diesem Falle die Dichte der absorbierenden Atome und der sonstigen Atome je nach der Lage in der Flamme eine andere ist.depends on the elements and on the compounds forming the sample, since in this case too the Density of the absorbing atoms and the other atoms depending on the position in the flame one other is.

65 Kurz zusammengefaßt sieht man also, daß es für die Ausführung von Spektralanalysen von großer Bedeutung ist, eine geeignete seitliche Beobachtungsstellung in Abhängigkeit von der Art der zu analy- 65 In short, one can see that it is of great importance for performing spectral analyzes It is important to find a suitable observation position from the side, depending on the type of

erenden Elemente und der die Probe bildenden weist und die das Spektrometer erreichende Lichterbindungen zu wählen, um die Meßgenauigkeit intensität nur gering ist.erenden elements and the sample forming has and the light bonds reaching the spectrometer to choose the measurement accuracy is only low intensity.

nd die Erkennungsgrenze für die Spektralanalyse Wird die Flamme dagegen in Richtung ihrer Achse ι steigern. Nun ist es jedoch bei einem üblichen beobachtet, so vergrößert sich die Lichtintensität pektralapparat sehr schwierig, die seitliche Beob- 5 um das Verhältnis zwischen der Länge der Flamme jhtungsstellung zu verändern. Das bedeutet nämlich, in Axialrichtung und ihrem Durchmesser gegenüber aß zunächst das Bild der Flamme auf den Spektro- einer Beobachtung der Flamme in seitlicher Richleterspalt fokussiert und anschließend die Flamme tung. Dieses Verhältnis liegt für den Fall der üblicher- :itlich verschoben werden muß, wozu man jedoch weise benutzten, durch hochfrequente Fackelenten gesamten Flammengenerator, also beispielsweise 10 ladung oder Verbrennung erzeugten Plasmaflamnicn η Falle einer hochfrequenten Fackelentladung ein etwa bei 10, und dementsprechend wird die Lichtlagnetron mit Hohlleitern, Wasserleitungen und ausbeute dann etwa lOmal so groß. In diesem Falle iaszuleitungen oder im Falle von Verbrennung- kann dann die Breite des Spaltes eng genug gemacht ammen Gasleitungen verschieben muß, um eine werden und lassen sich damit Genauigkeit und Hrilche seitliche Verschiebung der Plasmaflamme zu 15 kennungsgrenze entsprechend verbessern, •reichen, und dies verlangt naturgemäß eine um- Wie man in Fig. 4a erkennt, wird die Flamme 1 ingreiche Antriebseinrichtung und macht eine rasche senkrecht zur Richtung der Schwerkraft geblasen, um erschiebung unmöglich. Außerdem ist es im all- eine Beobachtung in Richtung ihrer Achse zu ermüg- ;meinen sehr schwierig, das Spektrometer beweglich liehen. Jedoch ergibt sich in diesem Falle ein Pro-ι machen, da ein solches Spektrometer im allge- 20 blcm insofern, als die Flamme 1 durch Gaskonvekleinen ausgedehnt und schwer ist und ein Präzisions- tion in der in Fig. 4b veranschaulichten Weise nach -rät darstellt. oben gebogen wird, wodurch sich Instabilitäten innd the detection limit for the spectral analysis If the flame is on the other hand in the direction of its axis ι increase. Now, however, when it is observed in a usual way, the light intensity increases spectral apparatus very difficult to observe from the side by the proportion between the length of the flame change position. That means namely in the axial direction and its diameter opposite first ate the image of the flame on the spectro- an observation of the flame in the lateral Richleter's slit focused and then the flame. This ratio is in the case of the usual : it has to be shifted, for which one wisely used, however, by high-frequency torch ducks entire flame generator, so for example 10 charge or combustion generated plasma flames η case of a high-frequency torch discharge a around 10, and accordingly the light magnetron with waveguides, water pipes and then yield about 10 times as large. In this case iaszuleitungen or in the case of combustion- the width of the gap can then be made narrow enough ammen gas lines must be moved to one and can thus be accuracy and hearing Lateral shift of the plasma flame to 15 improve detection limit accordingly, As can be seen in FIG. 4a, the flame 1 ing rich drive mechanism and makes a rapid blown perpendicular to the direction of gravity displacement impossible. In addition, it is generally possible to observe in the direction of its axis. ; think very difficult to borrow the spectrometer movable. However, in this case there is a pro-ι make, since such a spectrometer generally 20 bcm insofar as the flame 1 is small by gas convection is extended and heavy and a precision in the manner illustrated in FIG. 4b Council represents. is bent at the top, causing instabilities in

Betrachtet man weiter den Sonderfall des in Fig. 3 b der Flamme ergeben und die Erkcnnuncsgrenze sichIf one continues to consider the special case of the flame shown in FIG. 3b and the detection limit itself

;ranschaulichtcn Flammengenerators mit hochfre- wieder verschlechtert.; demonstrating flame generator with high frequency again deteriorated.

uentcr Fackelentladung, so sieht man, daß die 25 Aus diesen Überlegungen ersieht man also, da!.< ^;lasmafiamme von einem Außenleiter 9 umgeben ist, sich eine Beobachtung der Flamme je nach der Lichter eine Verlängerung des Außenleiters eines Ko- intensität sowohl in Richtung der Flammenachsc :iK xialhohlleitcrs nach oben über das Ende des züge- auch in Richtung einer dazu senkrechten Achse vor ,örigen Innenleiters 10 hinaus darstellt und Verluste nehmen läßt, daß sich jedoch in beiden Fällen η hochfrequenter elektrischer Energie infolge von 30 Schwierigkeiten ergeben, wie sie oben dargestell; \bstrahlung des Entladungsplasmas vermindern und sind, und beide Möglichkeiten daher praktisch nu Iu nstabilitäten in der Plasmaflamme durch Turbulenz- recht brauchbar sind.When the torch is discharged, one sees that the 25 From these considerations one sees that there!. <^; lasma flame is surrounded by an outer conductor 9, an observation of the flame, depending on the lights, an extension of the outer conductor of a co-intensity both in the direction of the flame axisc: iK xialhohlleitcrs upwards over the end of the pulling and in the direction of an axis perpendicular thereto, örigen inner conductor 10 also represents and can take losses, but that in both cases η high-frequency electrical energy as a result of 30 difficulties, as shown above; The radiation of the discharge plasma is reduced and both possibilities are therefore practically no instabilities in the plasma flame due to turbulence.

rscheinungen in dem Gasstrom verhindern soll. Die Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eine-to prevent appearances in the gas flow. The aim of the invention is therefore to create a

icobachtung der Flamme erfolgt dann durch ein Plasmaflammengencrators, bei dem sich ein bclie-The flame is then monitored by a plasma flame generator, in which a complete

Ieincs in dem Außenleiter vorgesehenes Beobach- ₃₅ biger Abschnitt der Plasmaflamme ausnutzen läßtCan exploit Ieincs ₃₅ biger portion of the plasma flame in the outer conductor provided observation

jngsfenster 8, und es wird dann sehr schwer, die indem man die Plasmaflamme in einer gewünschtenopening window 8, and it will then be very difficult to get that by placing the plasma flame in a desired one

Etliche Beobachtungsstellung für die Flamme zu Richtung abbiegt. Dabei soll weiter ein Plasmaflam-Quite a few observation positions for the flame to turn towards direction. In addition, a plasma flame

ndern. mengenerator geschaffen werden, bei dem das Rau-change. generated in which the room

Drittens muß man zwecks Erhöhung des Auf- sehen Λ N gering ausfällt und das Verhältnis Si IΛThirdly, in order to increase the visibility , Λ N must be low and the ratio Si IΛ

Dsungsvermögens des Spektrometers die Breite der 40 durch Stabilisierung der Plasmaflamme groß wirdThe ability of the spectrometer to expand the width of the 40 by stabilizing the plasma flame

•palte 3 und 4 des Spektrometers verringern, um die Als nächstes soll ein mit einer hochfrequenten• Reduce palte 3 and 4 of the spectrometer to the next one with a high frequency

•rkennungsgrenze zu verbessern. Das bedeutet, daß Fackelentladung arbeitender Generator beschrieben• To improve the recognition threshold. This means that a torch discharge generator is described

unächst die Erkennungsgrenze durch Entfernen der werden, wie er in Fig. 5 veranschaulicht ist DabeiUnnearly the detection limit by removing the, as illustrated in Fig. 5 thereby

iinwirkung naheliegender Linien verbessert wird, wird an erster Stelle der Fall erörtert bei dem eineIn the case of nearby lines is improved, the case of one will be discussed in the first place

ind außerdem läßt sich das Verhältnis SlN und 45 Plasmaflamme in stabiler Weise in einer RichtuneIn addition, the ratio of SIN and 45 plasma flame can be stably aligned in one direction

bensodas Verhältnis SI. \N durch eine hinreichende senkrecht zur Richtung der Schwerkraft geblasenbensod the ratio SI. \ N blown by a sufficient perpendicular to the direction of gravity

Verringerung der Spaltbreite vergrößern, da die wird. In Fig.5 bezeichnet die Bezugszahll eineIncrease the reduction in the gap width as it will. In Figure 5, the reference number 1 denotes a

,pektralhnienintensitat S nahezu direkt proportional Plasmaflamme, die Bezugszahl Il einen rechteckiecn, pektralhnienintensitat S almost directly proportional to the plasma flame, the reference number II a rectangular

:u der Spaltbreite ist, während für die Intensität N Wellenleiter, die Bezugszahl 12 d™ SShS : u is the slit width, while for the intensity N waveguide, the reference number 12 d ™ SShS

les kontinuierlichen Spektrums eine angenäherte 50 leiter, die Bezugszahl 13 den Innenleiter des Koaxial-les continuous spectrum an approximate 50 conductor, the reference number 13 the inner conductor of the coaxial

»roportionalität zu dem Quadrat der Spaltbreite be- hohlleiters 12, die Bezugszahl 14 eine El»ktrode dieProportionality to the square of the gap width of the waveguide 12, the reference number 14 an electrode

teht und sich auf diese Weise ebenfalls die Erken- Bezugszahl 15 einen Einlaß für die zu analysierendeand in this way also the recognition reference number 15 is an inlet for the to be analyzed

lungsgrenze verbessern läßt. Probe und für ein Plasma bildendes Gas die Bezugs-improvement limit. Sample and for a plasma-forming gas the reference

Jedoch läßt sich die Breite der Spalte dann, wenn . zahl 16 einen Isolator, die Bezueszahl 17 eine untereHowever, the width of the column can be if. 16 is an insulator, the Bezues number 17 is a lower one

lie als Erregungsquelle dienende Flamme nicht hell 55 Korrekturelektrode, die Bezueizahl 18 eine oberedid not leave the flame serving as the excitation source bright 55 correction electrode, the reference number 18 an upper one

;enug ist, und insbesondere dann, wenn eine Ana- Korrekturelektrode, die Bezugszahi 19 eine Gleich; enug, and especially when an ana-correction electrode, the reference numeral 19 is an equal

;yse von Elementen vorgenommen werden soll, deren Spannungsquelle, die Bezueszahl 20 einen Schlitz; yse of elements is to be made whose voltage source, the reference number 20 is a slot

Spektrallinien bei kurzen Wellenlängen im Bereich zwischen den Elektroden 17 und 18 die Bezueszah!Spectral lines at short wavelengths in the area between electrodes 17 and 18 represent the reference number!

/on etwa 2000 Α-Einheiten liegen, wo die Absorp- 21 einen verstellbaren Kolben die Bezueszahl 22/ on about 2000 Α units are where the Absorp- 21 an adjustable piston the Bezueszahl 22

ion durch das Fokussierungssystem groß i.-t, also 60 eine Isolatorplatte, die den 'Koaxialhohlleiter 12ion through the focusing system large i.-t, i.e. 60 an insulator plate, which the 'coaxial waveguide 12

beispielsweise für die Elemente Kohlenstoff, Phos- gleichstrommäßig gegen die Korrekturelektroden 17For example, for the elements carbon, phosphorus in direct current against the correction electrodes 17

iihor, Schwefel usw., nicht stark genug verengen, da und 18 isoliert, ihn aber kapazitiv für Wechselstromiihor, sulfur, etc., not narrow enough because and 18 insulates it, but it is capacitive for alternating current

is dann eine Begrenzung durch die Strahlungserken- mit diesen Elektroden koppelt und die Bezueszahl lungskapazität des Strahlungsdetektors 5 gibt. Ins- 24 eine isolierende Scheibe die eine Verbindunasiesondere läßt sich für den Fall einer seitlichen Be- 65 schraube 23 von den Korrekturelektroden 17 und 18 obachtungsstellung das Licht der Flamme nicht effek- isoliert. Dc koaxiale Hohlleiter 12 in dem är üv ausnutzen, da die Flamme senkrecht zur Richtung Plasmaflamme 1 entsteht is· so angeordnet d-ß der optischen Achse eine große Ausdehnung auf- seine Achse senkrecht auf der Richtung der Schwer-There is then a limitation through the radiation detection coupled with these electrodes and the reference number gives the radiation capacity of the radiation detector 5. In particular, an insulating disk which is a special connection cannot effectively isolate the light from the flame in the case of a lateral screw 23 from the correction electrodes 17 and 18 in the observation position. Dc coaxial waveguide 12 in exploit the är ÜV, since the flame perpendicular to the direction of the plasma flame is formed is 1 · arranged to d-ß the optical axis of a large expansion up its axis perpendicular to the direction of the heavy

kraft steht so daß die Plasmaflamme 1 in einer zu Der konstruktive Aufbau des Spektralapparatespower is so that the plasma flame 1 in one to The structural design of the spectral apparatus

der RehJuni de-Schwerkraft senkrechten Richtung nach F ig. 7 a und 7 b ist der gleiche wie bei demthe RehJuni de-gravity vertical direction according to Fig. 7 a and 7 b is the same as that

der Kicmung aer_»-» . Spektralapparat nach F i g. 5, lediglich der Koaxial-the Kicmung aer _ »-». Spectral apparatus according to FIG. 5, only the coaxial

^aUlrd^aSin dem rech eckigen Wellenleiter 11 durch hohlleiter 1*2 ist bei der Ausführungsfon, der Erfin- ^aU lrd ^aS in the rectangular waveguide 11 through waveguide 1 * 2 is in the execution, the invention

Zufu Ϊ? von SSkrowe lenencrgie von der Unterseite 5 dung gemäß Fig. 7a und 7b nach oben gerichtet,Additional? von SSkrowe lenencrgie from the underside 5 dung according to Fig. 7a and 7b directed upwards,

de rechteckigen,WellenleiterTlI her sin elektroma- zeigt also in Richtung der Schwerkraft so daß diede rectangular, waveguideTlI her sin electroma- points in the direction of gravity so that the

des rechteckigen weiiemeu _hochfreqUenter Plasmaflamme 1 entlang der Richtung der Schwer-of the rectangular white _{high-frequency} plasma flame 1 along the direction of the gravity

ISm durch deTlnftnlei kraft nach oben ausgeblasen wird Der Schlitz 20The slot 20 is blown out upwards by a small amount of force

?eEl2 Die hochfrequente Energie wird dann in dient gleichzeitig als Beobachtungsfenster fur den? eEl2 The high-frequency energy is then used simultaneously as an observation window for the

dem Koaxiälhohlleiter 12 weitergeleitet, und der io Lichlaustritt. Die in der gleichen Weise wie oben furforwarded to the Koaxiälhohlleiter 12, and the io light outlet. Which in the same way as above for

sXe des Innen eiters 13, d.h. der Elektrode 14, den Spektralapparat gemäß F ig. 5 beschrieben er-sXe of the inner pus 13, i.e. the electrode 14, the spectral apparatus according to FIG. 5 described

wkd eine hochf? quente Spannung zugeführt. Dann zeugte Plasmaflamme 1 wird in den Zwischenraumwkd a hochf? quent voltage supplied. Then generated plasma flame 1 will be in the gap

wird der verstehe Kolben 21 so bewegt, daß er in zwischen der in F. g. 7 a und 7b nichtmehr oberenthe understand piston 21 is moved so that it is in between the in F. g. 7 a and 7b no longer upper

Tine Stelunß kommt, in der die hochfrequente Ener- sondern linken Korrekturelektrode 18 und der inTine position comes in which the high-frequency energy but left correction electrode 18 and the in

sie praktisch in eKem Bereich verbraucht wird, wo ,₅ Fig. 7a und 7b nicht mehr unteren, sondern rechtenit is practically consumed in eKem area where, ₅ Fig. 7a and 7b no longer lower, but right

die Entladungsplasmaflamme 1 entsteht. Auf der an- Korrekturelektrode 1 emgeblasen, wobei die Korrek-the discharge plasma flame 1 arises. Blown onto the an- correction electrode 1, whereby the correction

Heren Seite wird die Entladungsplasmaflamme 1 turelektroden 17 und 18 wieder durch den Isolator 16On the lower side, the discharge plasma flame 1 is ture electrodes 17 and 18 again through the insulator 16

durch Einführung eines ein Plasma bildendes Gas und den Schlitz 20 gegeneinander isoliert sind,by introducing a gas forming a plasma and the slot 20 are insulated from one another,

durch den Saß 15 für dieses Gas in den die Elek- Wird nun an die Korrekturelektroden 17 und 18through the seat 15 for this gas into which the elec- trodes are now connected to the correction electrodes 17 and 18

frode 14 cn haltenden Abschnitt des Koaxialhohl- _ao über die Gleichspannungsquelle 19 eine Spannungfrode 14 cn holding portion of the Koaxialhohl- _ao over the DC voltage source 19 a voltage

K 12 erKUgt In diesem Zeitpunkt wird die zu von solcher Polarität angelegt, daß die linke ElekuchenTe Probe in die Entladungsplasma- trode 18 positiv und die rechte Elektrode 17 negativK 12 erKUgt At this point in time, the polarity of the to is applied such that the left ElekuchenTe Sample into the discharge plasma electrode 18 positive and the right electrode 17 negative

Pb i d id dften die positiven Ionen in der PlasmaPb i d id the positive ions in the plasma

untersuchenTe Probe in die Entladungsplasma- trode 18 positiv und die rechte Elektrode 17 negativ flamme 1 eingeführt, indem man diese Probe in dem wird, so driften die positiven Ionen in der Plasmadas^ PIaLa bildenden Gas in Form von Gas oder flamme 1 nach rechts, d. h. auf die Seite der nega-NelelSereiert Die so entstehende Plasmaflamme 1 _a5 tiven Elektrode 17 zu. Dabei kollidieren diese posi-JrAI in Hen Raum zwischen der oberen Korrektur- tiven Ionen mit neutralen Gasmolekülen. Gase hoher eYektrod Γ18 und der unteren Korrekturelektrode 17 Temperatur in der Flamme 1 werden also in RichenSeblasen die durch den Isolator 16 und den tung der Ionenbewegung, d. h. nach rechts geschoben, Schlitz 20 elektrisrh gegeneinander isoliert sind. Wird und die Flamme 1 wird in die m F ι g. 7 b mit 25 bem dSseKekt röden^gi7 und 18 von der Gleichspan- 30 zeichnete Form umgebogen Das Ausmaß der Umnunesquene 19 her eine Spannung von solcher PoIa- biegung der Plasmaflamme 1 ändert sich in Abhan-S XeLt daß die obere Korrekturelektrode 18 gigkeit von der Größe der von der Gleichspannungsnos tiv und die untere Korrekturelektrode 17 negativ quelle 19 her angelegten Spannung. Da damit die Ξ so werden die positiven Ionen in der Plasma- Relativlage von Beobachtungsfenster (Schlitz 20) und flamme 1 in Richtung nach unten gedrängt. Dabei 35 Plasmaflamme 1 in Radialrichtung der PlasmakSeren diese positiven Ionen mit neutralen Gas- flamme 1 mit dem Ausmaß der Abbiegung der mo ekülen und werden Gase von hoher Temperatur Plasmaflamme variiert laßt sich die seitliche Beob-S der Flamme in Richtung der Bewegung der Ionen, achtungsstellung durch Veränderung der an die Elek-H h nach abwärts gestoßen. Bei passender Einstel- troden 17 und 18 angelegten Spannung ohne Bewelune der von der Gleichspannungsquelle 19 abgege- 40 gung der Entladungseinrichtung, also beispielsweise benen Spannung lassen sich die elektrischen Kräfte, des Koaxialhohlleiters 12 verändern die eine Abwärtsbewegung der Ionen hervorrufen, Bei einem in dieser Weise aufgebauten Spektral-examineTe sample in the discharge plasma electrode 18 positive and the right electrode 17 negative flame 1 is introduced by inserting this sample into the, so the positive ions in the plasma gas forming the gas or flame 1 drift to the right, ie On the side of the nega-nelelSereiert the resulting plasma flame 1 _a5 tive electrode 17. In this case, these positive JRA I collide in Hen space between the upper correction tive ions with neutral gas molecules. Gases of high eYelectrode Γ18 and the lower correction electrode 17 temperature in the flame 1 are thus in RichenSebasen which are electrically isolated from each other by the insulator 16 and the direction of the ion movement, ie pushed to the right, slot 20. Will and the flame 1 is in the m F ι g. 7 b with 25 bm dSseKekt roden ^g i7 and 18 bent over from the DC voltage 30 shape Size of the DC voltage nos tive and the lower correction electrode 17 negative source 19 applied voltage. Since the Ξ so the positive ions in the plasma relative position of the observation window (slot 20) and flame 1 are pushed in the downward direction. 35 plasma flame 1 in the radial direction of the plasma sera these positive ions with neutral gas flame 1 with the extent of the bending of the molecules and if gases of high temperature plasma flame are varied, the lateral observation of the flame in the direction of the movement of the ions, attention position by changing the at the Elek-H h pushed downwards. With suitable adjustment electrodes 17 and 18 applied voltage without causing the discharge from the DC voltage source 19, i.e. for example the same voltage, the electrical forces of the coaxial waveguide 12 which cause the ions to move downwards can be changed in this way built up spectral

und eine von der Gaskonvektion herrührende Kraft, apparat mit einer Kombination einer solchen Abdieetae Aliening der Plasmaflamme 1 nach oben lenkeinrichtung für die Plasmaflamme 1 der Erregerhervöirufen würde, gegenseitig im Gleichgewicht hai- _v5 quelle und einem Spektrometer und einem Detektoi ten so daß die P Jmaflammel genauso stabilisiert läßt sich die gewünschte seitliche Beobachtungs. werden kann, als ob sie entlang der Richtung der stellung durch bloße Änderung der an die Elek ro Schwerkraft nach oben geblasen würde. den 17 und 18 angelegten Gleichspannung einstellenand resulting from the gas convection force, apparatus with a combination of such Abdieetae Aliening the plasma flame 1 upward steering device would for the plasma flame 1 of the Erregerhervöirufen mutually balanced shark _v5 source and a spectrometer and a Detektoi th so that the P Jmaflammel same The desired lateral observation can be stabilized. can be as if it were being blown up along the direction of the position by mere change of the gravity to the elec ro. Set the applied DC voltage to 17 and 18

Dementsprechend läßt sich bei einem Spektral- ohne daß man den Plasmaflammengenerator al: Tt Ηργ rine solche Einrichtung zum Ablenken 50 Ganzes oder einen Teil davon mechanisch zu be 2Αηϊ der E^gerSeiein Kombination mit wegen braucht. Dadurch wird die Einrichtung zu Einern Spektrometer und einem Detektor enthält, die Änderung der seitlichen Beobachtungslage sehr ein pSaflarnme in Richtung ihrer Achse beobachten, fach, und die optimale seitliche Beobachtungslagi ohnTdaß dadurch Instabilitäten auftreten, und man läßt sich sehr rasch ermitteln, und damit kann mai kaün daher im Vergleich zu einer seitlichen Beobach- 55 auch die Messung als Ganzes sehr schnell durch tunesstellung bisheriger Art eine größere Lichtaus- führen.Accordingly, with a spectral without having to use the plasma flame generator al: Tt Ηργ rine such a device for deflecting 50 to mechanically operate all or part of it 2Αηϊ the E ^ gerSeie in combination with because of needs. This will make the facility too Containing a spectrometer and a detector, the change in the lateral observation position is very important Observe pSaflarnme in the direction of their axis, fold, and the optimal lateral observation lagi Without that instabilities arise as a result, and one can be determined very quickly, and thus may Compared to an observer from the side, he can therefore also read through the measurement as a whole very quickly Tune position of the previous type a larger light design.

beute erzielen und dementsprechend den Spalt des Außerdem läßt sich dann, wenn die EntsprechunAchieve booty and, accordingly, the gap of the In addition, if the correspondence

Soektrometers eng genug halten und kommt so zu zwischen der Art des zu bestimmenden Elemente einer Spektralanalyst mit guter Genauigkeit und Er- und der Art der die Probe bildenden Verb.ndunge kennuneserenze 60 einerseits und der optimalen seitlichen BeobachtungsSoektrometer keep close enough and so comes to between the type of elements to be determined a spectrum analyst with good accuracy and identification and nature of the compounds forming the sample kennuneserenze 60 on the one hand and optimal lateral observation

Als nächstes soll an Hand des in F i g. 7 a und 7b stellung andererseits d. h die benötigte Gleich als Ausführungsbeispiel für einen Plasmagenerator spannung einmal m dieser Weise hergestellt ist d. dargestellten, mit einer hochfrequenten Fackelentla- Analyse vieler Elemente rasch mit.bester Erken dune arbeitenden Generators erläutert werden, wie nungsgrenze und Genauigkeit durchfuhren, bei einem Plasmaflammengenerator die seitliche Be- 6₅ Obwohl oben als Beispiel für einen Plasma obachluncslage verändert werden kann, ohne daß flammengenerator ein Generator mit einer hoch dazu der gesamte Plasmaflammengencralor bewegt frcqucntcn Fackelentladung beschrieben worden ist 7u werden braucht ^Υκ& ^{es auf dcr Hand}' ^{daß slch dlc} S^Ieichcn günstigerNext, on the basis of the in FIG. 7 a and 7b position on the other hand d. h the required equal as an exemplary embodiment for a plasma generator voltage is once produced in this way d. illustrated, many elements rapidly mit.bester Erken dune operating generator can be a high frequency Fackelentla- analysis explained by lead as voltage limit and accuracy, can be changed in a plasma flame generator, the lateral loading 6 ₅ Although obachluncslage above as an example of a plasma without flame generator a generator with a high to the entire plasma flame generator moved frcqucntcn torch discharge has been described 7u needs ^Υκ & ^{it is on hand} ' ^that ^{this is} cheaper

Wirkungen, wie oben beschrieben, auch bei anderen Plasma.flammengeneratoren, wie beispielsweise Gleichspannungsplasmastrahlen oder Verbrennungsflammen, erzielen lassen. Außerdem läßt sich dann, wenn man die Korrekturelektroden und auf beiden Seiten entlang der Achse der Plasmaflamme 1 in voneinander getrennte Teilelektroden 17, 17' und 17" bzw. 18, 18' und 18" unterteilt und ihnen in der in F i g. 6 veranschaulichten Weise Gleichspannungen von Spannungsquellen 19, 19' und 19" zuführt, eineEffects, as described above, also with other plasma flame generators, such as direct voltage plasma jets or combustion flames. In addition, if you have the correction electrodes and on both sides along the axis of the plasma flame 1 into separate partial electrodes 17, 17 'and 17 " and 18, 18 'and 18 ", respectively, and DC voltages to them in the manner illustrated in FIG from voltage sources 19, 19 'and 19 "supplies, one

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stabile Plasmaflamme durch einfache Einstellung jedes einzelnen elektrischen Gleichfeldes sogar dann erzielen, wenn die Plasmaflamme auf beiden Seiten ihrer Achse nicht gleichförmig ist.stable plasma flame by simply setting each individual constant electric field even then achieve when the plasma flame is not uniform on both sides of its axis.

Wie oben beschrieben, läßt sich mit Hilfe des vorliegenden Plasmagenerators eine rasche Spektralanalyse mit guter Genauigkeit und Erkennungsgrenze durchführen, und dementsprechend groß ist auch der praktische Nutzen des vorliegenden Plasmaflammengenerators. As described above, the present plasma generator can be used for rapid spectral analysis perform with good accuracy and detection limit, and the is correspondingly large practical use of the present plasma flame generator.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Carbon rod are arranged perpendicular to the latter. Claims: For generating the first arc between the first carbon rod and the one surrounding it

1. Plasma flame generator with a central carbon cylinder is used ^ J ^^ S ^; Inner electrode, one? coaxially surrounding this 5-limiting while the second arc between the two and together therewith another at one end coal Stava ^dur \ ^"e / ^ 7 _A E ^'e open annulus cylindrical * ^^^» »^^^^^^^^ outer electrode , two outside of this ring a supply line for a plasma-forming space is provided near its open end, which see in the two, 2 and against each other and against the inside and outside of the carbon rod and the carbon cylinder coaxial with it Auxiliary electrodes isolated from the electrode, a first annulus that remains free must be used . The two- to-one voltage source is used to apply a voltage to additional carbon rods.

. C-, _._n Ii ._ Λ...Ι.. :—, ci.:.u n-._mm».,te_mrvratiir durch eine nachträgliche fcrergie-. C-, _. _n Ii ._ Λ ... Ι ..: -, ci.:.u n-. _mm »., te _m rvratiir through a subsequent fcrergy

cause voltage between the two auxiliary electrodes 15 supply. For this purpose, they are relauv and a feed line for feeding a plasma maintained between the first carbon rod and the gas that forms the plasma in the annulus, the coaxial carbon cylinder, characterized in that the two flames on the one hand and an additional magnetic field auxiliary electrodes (17 and 18 ) of two the outer electrode (12) on the other hand arranged so that the electrical forces going over the open end of the ring 20 for the charged IeH space between the inner electrode (13) and the outer surface in the plasma flame these in the direction the electrode (12) extending through the min- flame axis and towards the first Kohleitab or at least one axial gap (20) from each other exist separated hollow cylinder halves with reversed charge to move away from this and that search. In the known plasma flame generator which adapted to the two hollow cylinder halves a ₅ can in this way although suitable energy connected second ioannungsquelle (19) ensuring between the ratios at the generation of flames, the hollow cylinder halves an adjustable electrical, however, it turns out for the practical use of the ULTRASONIC field generated, the disadvantage of moving a plasma flame generator within the scope of the spectral by supplying microwave energy for internal analysis that the geometric location of the and external electrodes cannot be changed by the first voltage plasma flame without maintaining a source between the auxiliary electrodes for this purpose, the entire plasma flame generator is moved away from the axial plasma flame.

Gap is sufficient. Based on this state of the art

2. Plasma flame generator according to claim 1, therefore the task of the invention * u _fc round, one characterized in that the auxiliary electrodes 35 plasma flame generator of the type mentioned above along the axis of the plasma flame (1) in such a way that it tine controlled transversely different number of individual partial electrodes (17, 17 ', direction and thus also transversely to an axis 17 "or 18, 18', 18") that can be acted upon with DC voltage of the plasma flame in relation to their axial direction. direction parallel observation slit with purely electrical