DE741440C - Verfahren zur elektrischen Steuerung von Wechselstromentladungen im Bogen oder Funken fuer spektralanalytische Zwecke - Google Patents

Description

• Verfahren zur elektrischen Steuerung von Wechselstromentladungen im Bogen oder Funken für spektralanalytische Zwecke Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Wechselstromentladungen im Bogen oder Funken für spektralanalytische Zwecke, bei dem zur Steuerung der Entladungen rein elektrische Hilfsmittel unter Vermeidung mechanischer Schaltvorrichtungen usw. Verwendung finden.
• Um bei spektralanalytischen Arbeiten zu brauchbaren Ergebnissen zu kommen, ist es in den meisten Fällen notwendig, daß die Entladungsvorgänge, die zur Anregung des Leuchtens der zu untersuchenden Stoffe dienen, immer unter elektrisch gleichen Bedingingen vonstatten gehen. Insbesondere ist zu fordern, daß die Entladung immer zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Halbwellen der Wechselspannung, mit der die Entladungsstrecke betrieben wird, ausgelöst wird, damit die zur Entladung kommenden elektrischen Spannzungen immer die gleiche Höhe besitzen und somit alle Entladungen auch immer mit der gleichen Energie erfolgen.
• Eine derartige Entladung nennt man eine gesteuert Entladung.
• Ein bekanntes Verfahren zur Erzeugung einer gesteuerten Entladung besteht darin, daß in den Entladungskreis eine von einem Synchronmotor, der mit der gleichen Netzspannung wie das Entladungsgefäß betrieben wird, angetriebene rotierende F.unkensitrecke gelegt ist, die als Kontaktgeber (Schalter) dient und die Entladungen in den richtigen Zeitpunkten erfolgen lassen soll.
• Dies bekannte Verfahren besitzt. jedoch Nachteile. So kommen zur eigentlichen Analysenstrecke noch zwei weitere Funkenstrekken am rotierenden Schalter hinzu, mit anderen Worten, zur Konstanthaltung der Analysenstrecke werden zwei weitere Funkenstrecken mit ihren Unzulanglichkeiten in Kauf genommen. Da nämlich der Abstand der Elektroden dieser zusätzlichen Funkenstrecken schon nach kurzer Betriebszeit infolge Abbrandes einer starken Veränderung unterliegt, werden die Verhältnisse im Entladungskreis immer wieder gewandert. Gerade dies ist aber unerwünscht. Eine lästige Folge des Abbrandes ist somit ein häufiges Nachregulieren des Abstandes der Elektroden, noch verbunden mit einer zweckmäßigen Bearbeitung ihrer Oberflächen, da die steuernde Wirkung der Funkenstrecke auch durch Aufrauhung, Oxydation usw. der Elektroden beeinträchtigt wird. Da neuere Untersuchungen zeigten, daß für die Zwecke der quantitativen Spektralanalyse sehr energiereiche Entladungen von Vorteil sind, werden sich die genannten Nachteile in Zukunft noch stärker auswirken als bisher. Hinzu kommt, daß die zusätzlichen Funkenstrecken etwa 50% der insgesamt auf den Entladungskreis gegebenen Energie für sich verbrauchen, was sich bei einer Steigerung der Entl adungs energie natürlich sehr unangenehm bemerkbar machen wird.
• Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß über den die Spektren anregenden Strom zur Zündung des Bogens ein zweiter Strom überlagert wird. Dieser Hilfsstrom erhält eine hohe Frequenz, was aber natürlich Nachteile mit sich bringt, da zu seiner Erzeugung erhebliche zusätzliche Geräte notwendig sind. Um bei der Überlagerung dieses Hilfsstromes zu regelmäßigen Zündungen zu kommen, wurde weiterhin noch vorgeschlagen, den hochfrequenten Zündspannungsstoß mittels rotierender Synchronschalter immer in den gleichen Zeitpunkten auszulösen. Diese Verbesserung wird aber ebenfalls nur unter Zuhilfenahme noch weiterer beträchtlicher Maßnahmen ermöglicht, so daß das Verfahren als zu umständlich zu bezeichnen ist.
• Diese Nachteile Werden bei einem Verfahren zur elektrischen Steuerung von Wechselstromentladungen im Bogen oder Funken für spektralanalytische Zwecke, bei welchem auf rein elektrischem Wege eine gesteuerte Folge von gleichmäßigen, sich in bestimmter periodischer Folge wiederholenden elel;trischen Entladungsvorgängen erzeugt wird, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der an die Entladungsstrecke angelegten Wechselspannung ein zeitlicher Verlauf gegeben wird, der durch eine einzelne mehr oder weniger ausgeprägte, vorzugsweise sich in jeder Halbperiode im gleichen Zeitpunkt wiederholenden Spann ungs spitze ausgezeichnet ist. die eine zur Zündung des Entladungsvorganges ausreichende Höhe besitzt.
• Nach diesen neuen Verfahren wird also der Zündmoment durch die Lage einer ganz bestimmten, eindeutigen Span;nungsspitze der an der Entladungsstrecke liegenden Spannung festgelegt. Allerdings weisen Wechsel spannungen häufig an sich schon mehr oder weniger willkürliche und durch verschiedene Ursachen bedingte Abweichungen von der Grundform auf, wie Spannungsspitzen o. dgl., diese sind jedoch in keinerlei Weise nach den genannten spektroalanalytischen Gesichtspunkten ausgebildet, und zwar weder in ihrer Phasenlage zur Grundspannung noch in ihrer Höhe.
• Das neue Verfahren möge an Hand der rein schematischen Abbildungen noch näher erläutert werden. Abb. 1 zeigt den Verlauf einer elektrischen Spannung, wie sie auf Grund der neuen Lehre gestaltet sein kann.
• In dem gezeichneten Beispiel besitzt jede Halbperiode eine deutlich ausgeprägte Spitze, die immer an der gleichen, noch frei wählbaren Stelle liegt, so daß der Zündvorgang in jedem Falle gleichmäßig und präzise gesteuert ausgelöst werden kann.
• Der Gedanke, die Steuerung der Entladungsvorgänge durch einzelne ausgeprägte Spannungsspitzen zu bewirken, läßt sich weiterhin auch in der Form eines an sich schon gemachten und in der Einleitung erwähnten Vorschlages der Überlagerung eines Hilfsstroms über die eigentliche Spannung zur Durchführung bringen indem erfindungsge -mäß der mehr oder weniger reinen, an der Entladungsstrecke liegenden Wechselspannung eine durch eine Spannungsspitze ausgezeichnete Hilfsspannung überlagert wird. In Abb. 2 bedeuten Kurve I die Grundform der Spannung und Kurve 2 die Hilfsspanniung, die, wie beschrieben, den geforderten Verlauf besitzt und der Spannung nach Kurve l überlagert werden kann, so daß sich ein ähnlicher Spannungsverlauf ergibt, wie ihn Abb. 1 zeigt. Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch noch möglich, die Phasenlage dieser Hilfsspannung, insbesondlere der Spannungsspitze, fest zur Phasenlage der Grundspannung zu legen o-ler aber beliebig einstellbar zu machen, was leicht in bekannter Weise mittels Phasens chiebung möglich. ist.
• Die Spannungsspitzen können durch Verzerren der verwendeten Wechselspannungmitteils Transformatoren erzeugt werden, deren Kerne bis in das Sättigungsgebiet ihrer Magnetisierungskurve magnetisiert sind. Sie können aber auch durch Verzerren der verwendeten Wechselspannung mittels Eisendrosseln erzeugt werden, deren Kerne bis in das Sättigungsgebiet ihrer Magnetisierungskurve magnetisiert sind.
• Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, die Spannungsspitzen nur mittelbar zur Zündung der Entladung zu verwenden, indem sie zur Steuerung von Kippschwingungsgeräten, Gasentladungsgefäßen, Oszillatoren, Verstärkern 0. dgl. verwendet werden, die nun ihrerseits die Zündung der Entladungsstrecke bewirken.
• Wie ersichtlich, zeigt der nach den bekannten, beschriebenen Verfahren hergestellte elektrische Zustand der Entladungsstrecke, wie er durch Überlagerung von Hochfrequenzströmen erzeugt wird, ein ganz anderes Bild als die erfindungsgemäß geforderte einzelne, präzis ausgebildete Spannungsspitze; denn der Hochfrequenzstrom besitzt keinerlei durch eine bestimmte feste Phas!enbeziehung festgelegtes Verhältnis zur Grundspannung; bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich nämlich um ,eine größere Zahl von hochfrequenten Perioden, die sich dem niederfrequenten Strom mehr oder weniger willkürlich überlagern, und zwar auch dann, wenn der Hochfrequenzstrom durch mechanische Mittel geschaltet wird, weil derartige Vorrichtungen nur schwerlich so gebaut werden können, daß sie eine bestimmte Phase des Hochfrequenzstromes zu lerfassen vermögen.

Claims (8)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur elektrischen Steuerung von Wechselstromentladungen im Bogen oder Funken für spektralanalytische Zwecke, bei welchem auf rein elektrischem Wege eine gesteuerte Folge von gleichmäßigen, sich in bestimmter periodischer Folge wiederholenden elektrischen Entladungsvorgängen ,erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Entladungsstnecke angelegten Wechselspannung ein zeitlicher Verlauf gegeben wird, der durch eine einzelne, mehr oder weniger ausgeprägte, vorzugsweise sich in jeder Halbperiode in gleichem Zeitpunkt wiederholende Spannungsspitze ausgezeichnet ist, die eine zur Zündung des Entladungsvorganges ausreichende Höhe besitzt.
2. 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Entladungsstnecke unmittelbar selbst ohne Überlagerung einer Hilfsspannung so verzerrt wird, daß sie eine zum Zünden geeignete Spannungsspitze besitzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mehr oder weniger reinen, an der Entladungsstrecke liegenden Spannung eine durch eine Spannungsspitze ausgezeichnete Hilfsspannung in an sich bekannter Weise überlagert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnlet, daß die Spannungsspitzen durch Verzerren der verwandten Wechselspannung mittels Transformatoren erzeugt werden, deren Kerne bis in das Sättigungsgebiet ihrer Magnetisierungskurve magnetisiert sind.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß idie Spannungsspitzen durch Verzerren der verwandten Wechselspannung mittels Eisendrosselnerzeugt werden, deren Kerne bis in das Sättigungsgebiet ihrer Magnetisierungskurve magnetisiert sind.
6. 6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmgsspitzen nur mittelbar zur Zündung der Entladungsstrecke dienen, indem sie zur Steuerung von Kippschwingungsgeräten, Gasentladungsgefäßen o. dgl. verwendet werden, die erst ihrerseits die Zündung der Entladungsstrecke bewirken.
7. 7. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Spitze versehlene Hilfsspannung in einem festen Phasenverhältnis mit der an der Entladungsstrecke liegenden Spannung steht.
8. 8. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenverhältnis der an der Entladungsstrecke liegenden Wechselspannung zu der zur Zündung verwandten Hilfsspannung b eliebig einsitellbar ist.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr. 6i 3 I85, 616 492.