DE3627218A1

DE3627218A1 - Arrangement for improving ignition in the case of ICP burners

Info

Publication number: DE3627218A1
Application number: DE19863627218
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Phys Krippendorf; Winfried Dipl Phys Quillfeldt; Norbert Dipl Ing Mueller
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1987-05-07
Anticipated expiration: 2006-08-12
Also published as: DE3627218C2

Abstract

In the case of an arrangement for improving the ignition in the case of ICP burners, the object exists of assisting the propagation of discharge bands to the location of ignition without using means which have to be removed from the plasma. According to the invention, a metallic, earthed body is provided which encloses the burner in its centre. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung des Zündens bei Plasmabrennern, die eine Gasionisation zur Zündung benutzen. Der Einsatz der Brenner erfolgt in der Emissionsspektralanalyse.The invention relates to an arrangement for improvement of ignition in plasma torches that have gas ionization use for ignition. The burners are used in the emission spectral analysis.

Die Zündung von induktiv gekoppelten Plasmen (ICP-Plasmen) erfolgt bei maximaler Hochfrequenz des Hochfrequenzsenders entweder mittels eines in den Brenner eingeführten Graphitstabes oder mit Teslafunken.The ignition of inductively coupled plasmas (ICP plasmas) occurs at maximum radio frequency of the radio frequency transmitter either by inserting one into the burner Graphite rod or with Tesla sparks.

Die Anwendung des Graphitstabes hat den Nachteil, daß eine schnelle und genau definierte Bewegung dieses Stabes aus dem sich schlagartig nach der Zündung ausbreitenden Plasmas erfolgen muß, um einen Abbrand des Stabes gering zu halten. Danach ist es notwendig, diesen bereits nach wenigen Zündvorgängen zu erneuern.The use of the graphite rod has the disadvantage that a fast and precisely defined movement of this rod the one that spreads suddenly after the ignition Plasmas must be done to keep the rod from burning to keep. After that it is necessary to follow this up to replace a few ignition processes.

Der Einsatz des Teslafunkens erzeugt nicht in jedem Fall eine definierte Zündung. Die sich im Innern des ICP-Brenners ausbildenden Entladungsbänder können sich auch in Richtung des Gaseintrittes ausbreiten und dabei die Zerstörung des Gaszuführungsschlauches herbeiführen. The use of the Tesla radio does not always generate a defined ignition. Which is inside the ICP burner Discharge bands can also form in Spread the direction of gas entry and thereby the destruction of the gas supply hose.

Zur Beseitigung dieses Mangels ist es bekannt, oberhalb des Plasmabrenners eine "Lockspitze" anzubringen. Aber auch diese muß mit definierter Bewegung aus dem Plasma entfernt werden.To remedy this deficiency it is known above to attach a "lock tip" to the plasma torch. But also this must be removed from the plasma with a defined movement will.

Ziel ist es, die Zündung des Plasmas eines ICP-Brenners sicher, schnell, einfach und wartungsfrei zu gewährleisten, und Schäden am Brenner und am Sender zu vermeiden.The aim is to ignite the plasma of an ICP burner to ensure safe, fast, simple and maintenance-free and to avoid damage to the burner and transmitter.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausbreitung der Entladungsbänder zum Ort der Zündung ohne den Einsatz aus dem Plasma zu entfernender Mittel zu bevorzugen.The object of the invention is to spread the discharge belts to the place of ignition without the insert agents to be removed from the plasma are preferred.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Anordnung zur Verbesserung des Zündens bei ICP-Brennern, die an einem Ende eines rohrförmig ausgebildeten elektrisch isolierenden Körpers Gas- und Probeneinlaßöffnungen sowie eine Teslafunkenzuführung und am anderen Ende eine Hochfrequenzinduktionsspule aufweisen, erfindungsgemäß dadurch, daß der Körper in einem begrenzten Abschnitt zwischen der Teslafunkenzuführung und der Hochfrequenzinduktionsspule von einem metallischen, geerdeten Körper umschlossen ist.The task is solved by an arrangement for Improve the ignition of ICP burners working on one End of a tubular electrically insulating Body gas and sample inlet openings as well as a Tesla radio feed and at the other end a high frequency induction coil have, according to the invention in that the Bodies in a limited section between the Tesla radio feeder and the high frequency inductor from is enclosed in a metallic, earthed body.

Vorteilhafterweise ist der metallische Körper als geschlitztes Blech oder geschlitzter Drahtring ausgebildet und in etwa gleichweit von der Teslafunkenzuführung und der Hochfrequenzinduktionsspule entfernt angeordnet. Der Schlitz dient der Verhinderung einer Wirbelstrombildung. Das Potentialgefälle zwischen der Hochspannung des Teslafunkens und dem auf Erdpotential liegenden metallischen Körper bewirkt, daß sich die im Inneren des Plasmabrenners ausbildenden Entladungsbänder von der Zuführungsstelle des Teslafunkens ausgehend durch die Öffnung des Körpers hindurch bis zur Induktionsspule ausbreiten und dabei das den Plasmabrenner durchströmende Plasmagas, z. B. Argon, so stark ionisieren, daß sich im Energiefeld der Induktionsspule ein Plasma ausbilden kann. Es ist zu gewährleisten, daß in der entgegengesetzten Richtung kein noch näher an der Zuführungsstelle gelegenes Erdpotential vorhanden ist. Der Ionisierungsvorgang des Plasmagases erfolgt direkt an dessen Einlaßöffnung in den Plasmabrenner.The metallic body is advantageously slotted Sheet or slotted wire ring formed and in about the same distance from the Tesla radio feeder and the High frequency inductor arranged remotely. The slot serves to prevent eddy current formation. The Potential difference between the high voltage of the Tesla radio and causes the metallic body lying on earth potential, that those that form inside the plasma torch Discharge belts from the feed point of the Tesla radio starting through the opening of the body spread out to the induction coil while doing that Plasma torch flowing through plasma torch, e.g. B. argon, so strongly ionize that in the energy field of the induction coil can form a plasma. It must be ensured that in the opposite direction none is even closer to the Feed point located earth potential is present. The plasma gas is ionized directly at its inlet opening in the plasma torch.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Die Figur zeigt einen Plasmabrenner in Seitenansicht.The invention is based on the schematic Drawing will be explained in more detail. The figure shows one Plasma torch in side view.

Der Brenner besteht aus einem äußeren und einem inneren Brennerrohr 1 und 2. Im inneren Brennerrohr 2, das eine Einlaßöffnung 3 für ein Hilfsgas besitzt, ist eine Probenkanüle 4 geführt, die in den Bereich einer Plasmafackel 5 mündet. Über eine Öffnung 6 tritt Probenmaterial ein. Das aus Kieselglas bestehende Rohr 1 weist an einem Ende einen Plasmagaseinlaß 7 auf, dem ein Zünddraht 8 eines Tesla-Trafos 9 benachbart ist. Am anderen Ende umschließt eine Hochfrequenzspule 10 das Rohr 1. Etwa in der Mitte zwischen Teslafunkenzuführung, die am Ende des Zünddrahtes 8 liegt, und der Hochfrequenzspule 10 umgibt ein geschlitztes Blech, das geerdet ist, das Rohr 1. Das Blech 11 kann auch als geschlitzter Drahtring ausgebildet sein.The burner consists of an outer and an inner burner tube 1 and 2 . In the inner burner tube 2 , which has an inlet opening 3 for an auxiliary gas, a sample cannula 4 is guided, which opens into the area of a plasma torch 5 . Sample material enters via an opening 6 . The tube 1 made of silica glass has at one end a plasma gas inlet 7 , which is adjacent to an ignition wire 8 of a Tesla transformer 9 . At the other end, a high-frequency coil 10 encloses the tube 1 . Approximately in the middle between the Tesla radio feed, which is located at the end of the ignition wire 8 , and the high-frequency coil 10 , a slotted plate that is grounded surrounds the tube 1 . The plate 11 can also be designed as a slotted wire ring.

Das über den Einlaß 7 einströmende Plasmagas dient als Brenngas für das Plasma und schirmt gleichzeitig das äußere Brennrohr 1 vor Wärmekontakt mit dem Plasma ab.The plasma gas flowing in via the inlet 7 serves as fuel gas for the plasma and at the same time shields the outer fuel tube 1 from thermal contact with the plasma.

Wird der Tesla-Trafo 9 gezündet, wobei an der Hochfrequenzspule 10 eine Hochfrequenz-Spannung anliegt, so breiten sich zwischen den Brennerrohren 1 und 2 Entladungsbänder aus, die sich spiralförmig bis zur Hochfrequenzspule 10 bewegen und dort augenblicklich zur Bildung einer Plasmafackel 5 führen. Durch den Einsatz des geschlitzten Bleches 11 werden die Entladungsbänder definiert in den Raum zwischen die Spulenwindungen gelenkt. Das durch die Einlaßöffnung 9 eintretende Hilfsgas unterstützt die Plasmazündung, während das Probenmaterial über die Probenkanüle 4 der Plasmafackel 5 zugeführt wird.If the Tesla transformer ignited 9, wherein in the high-frequency coil 10, a high frequency voltage is applied, so spread between the burner tubes 1 and 2, discharge bands of moving spirally to the RF coil 10 and lead there immediately to the formation of a plasma torch. 5 Through the use of the slotted plate 11 , the discharge bands are directed into the space between the coil turns. The auxiliary gas entering through the inlet opening 9 supports the plasma ignition, while the sample material is fed to the plasma torch 5 via the sample cannula 4 .

Die Anordnung kann auch in der Art modifiziert werden, daß der Plasmabrenner an der Stelle des geerdeten Bleches 11 mittels einer geerdeten metallischen Halterung befestigt wird oder daß eine elektrisch isolierende Brennerhalterung andere geerdete Elemente enthält.The arrangement can also be modified in such a way that the plasma torch is fixed in place of the grounded plate 11 by means of a grounded metallic holder or that an electrically insulating burner holder contains other grounded elements.

Weiterhin ist eine direkte Verbindung der dem Zünddraht 8 entgegengesetzten Seite der Sekundärwicklung des Tesla- Trafos 9 mit dem auf Erdpotential liegenden Blech 11 möglich.Furthermore, a direct connection of the side of the secondary winding of the Tesla transformer 9 opposite the ignition wire 8 to the sheet 11 at ground potential is possible.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Lösung angewendet, wenn die Spule 10 nicht einseitig niederohmig geerdet ist.The solution according to the invention is preferably used if the coil 10 is not grounded on one side with low resistance.

Das ist zum Beispiel der Fall, wenn als Hochfrequenz-Sender eine Colpitts-Schaltung verwendet wird.This is the case, for example, when acting as a radio frequency transmitter a Colpitts circuit is used.

Claims

1. Arrangement for improving the ignition in ICP burners, which have gas and sample inlet openings and a Tesla radio supply at one end of a tubular, electrically insulating body and a radio-frequency induction coil at the other end, characterized in that the body in a limited section between the Tesla radio feed and the high-frequency induction coil is enclosed by a metallic, grounded body.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the metallic body as a slotted sheet or slotted wire ring formed and approximately equally far from the Tesla radio feed and the high frequency induction coil is located remotely.