EA011792B1 - Головка для аналитического газового плазматрона - Google Patents
Головка для аналитического газового плазматрона Download PDFInfo
- Publication number
- EA011792B1 EA011792B1 EA200802031A EA200802031A EA011792B1 EA 011792 B1 EA011792 B1 EA 011792B1 EA 200802031 A EA200802031 A EA 200802031A EA 200802031 A EA200802031 A EA 200802031A EA 011792 B1 EA011792 B1 EA 011792B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- nozzle
- power electrode
- head
- plasma
- thin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/30—Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к приборостроению, а именно к аналитическим приборам для проведения спектрального анализа, и может использоваться в устройствах атомизации и возбуждения атомов анализируемых проб. Заявлена головка для аналитического газового плазматрона, содержащая корпус с соплом и размещенный соосно с соплом силовой электрод, систему охлаждения сопла и силового электрода, а также устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом. Новым является то, что сопло и силовой электрод выполнены в виде аксиально-симметричных эквидистантных тонкостенных оболочек из материала с высокой электро- и теплопроводностью, стенки которых являются частью проточных каналов системы охлаждения.
Description
Изобретение относится к приборостроению, а именно к аналитическим приборам для проведения спектрального анализа, и может использоваться в устройствах атомизации и возбуждения атомов анализируемых проб (далее по тексту устройства атомизации).
Устройство атомизации испаряет анализируемую пробу, обеспечивает атомизацию ее молекул, а также осуществляет возбуждение атомов пробы. Для этого оно разогревает пробу до температуры несколько тысяч градусов. Анализ пробы сводится к количественному определению содержания элементов таблицы Менделеева путем, например, измерения интенсивности аналитических спектральных линий элементов пробы в атомно-эмиссионном спектре с использованием ранее полученных градуировочных зависимостей. Устройство атомизации должно при этом отвечать ряду жестких требований:
гарантировать отсутствие в составе плазмы атомов материала силовых электродов;
обеспечивать стабильность параметров плазмы, что сказывается на воспроизводимости результатов анализов проб, проводимых в разное время;
иметь высокую надежность, простоту конструкции и высокую технологичность при изготовлении.
Известна конструкция плазматрона для нагрева материалов электрической дугой, образующейся между двумя электродами (см. А.С. СССР № 503601, МКИ В05В 7/00, 1976 г.), содержащего катод, сопло-анод и расположенную между ними межэлектродную камеру, а также коммуникации для подвода плазмообразующего газа. Анализируемая проба подается в межэлектродную камеру и затем вместе с потоком плазмы истекает через сопло-анод.
Основным недостатком известного устройства является попадание элементов пробы на катод и сопло-анод, что приводит к влиянию на результаты текущего анализа состава ранее анализируемых проб, т.е. наблюдается эффект «памяти».
Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является конструкция двухструйного дугового плазматрона, содержащего разделенные в пространстве анодный и катодный узлы, каждый из которых содержит корпус с соплом, образованным несколькими электрически изолированными диафрагмами с соосными отверстиями, силовой электрод с тугоплавкой вставкой, размещенной на оси сопла, а также устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом (см. Ж.Ж. Жеенбаев и В.С. Энгельшт «Двухструйный плазматрон», с. 12-15, издательство «Илим», г. Фрунзе, 1983 г.). Анодный и катодный узлы располагаются так, чтобы между плазменными струями был угол около 60°. Зона слияния анодной и катодной плазменных струй обладает максимальной температурой, что позволяет эффективно использовать ее для атомизации и возбуждения пробы.
Двухструйный плазматрон по сравнению с одноструйным плазматроном имеет существенное преимущество. Зона ввода пробы находится на пересечении плазменных струй, т. е. вне анодного и катодного узлов, поэтому элементы анализируемой пробы не попадают на электроды анодного и катодного узлов и не оказывают влияния на результаты последующих анализов, а наличие на силовом электроде тугоплавкой вставки позволяет минимизировать наличия в пробе материала силовых электродов.
Основным недостатком известного двухструйного плазматрона является конструкция плазмообразующей головки, используемой в качестве анодного и катодного узлов. Во-первых, это связано с наличием тугоплавкой вставки, размещенной на оси сопла. Известно, что тугоплавкая вставка имеет низкую электро- и теплопроводность и может быть подвержена эрозии.
Во-вторых, конструкция корпуса с соплом образована несколькими электрически изолированными диафрагмами с соосными отверстиями. Для обеспечения герметичности головки в качестве электрических изоляторов используют резиновые прокладки, которые при постоянном нагреве подвержены быстрому старению, что может приводить к преждевременному неожиданному выходу головки из строя.
В-третьих, изготовление диафрагм и резиновых прокладок требует высокой точности и предъявляет особые требования к качеству используемых материалов. Даже незначительные технологические нарушения при сборке набора диафрагм могут приводить к их локальному перегреву и к загрязнению плазмы материалом диафрагм.
Задачей заявленного технического решения является разработка простой и надежной конструкции головки, пригодной для использования в аналитическом газовом плазматроне и свободной от указанных недостатков.
Эта задача в головке для аналитического газового плазматрона, содержащей корпус с соплом, размещенный соосно с соплом силовой электрод, систему охлаждения сопла и силового электрода, а также устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом, решена тем, что сопло и силовой электрод выполнены в виде аксиальносимметричных эквидистантных тонкостенных оболочек из материала с высокой электро- и теплопроводностью, стенки которых являются частью проточных каналов системы охлаждения.
Выполнение сопла и силового электрода в виде тонкостенных оболочек из материала с высокой электро- и теплопроводимостью, например из меди, позволяет отказаться от тугоплавкой вставки и эффективно отводить тепло непосредственно из зон разогрева головки за счет более эффективного контакта материала оболочки с охлаждающей жидкостью, что исключает разогрев сопла и силового электрода до температуры, при которой возможно их испарение и попадание в пробу. При этом выполнение силового
- 1 011792 электрода и сопла в форме аксиально-симметричных эквидистантных оболочек, выполненных, например, в виде фрагментов шара или эллипсоида вращения, позволяет исключить места локального пробоя, а следовательно, неконтролируемого локального разогрева.
Для эффективного охлаждения силового электрода внутри тонкостенной оболочки силового электрода вблизи сопла установлено отверстие канала системы охлаждения.
Для эффективного охлаждения сопла внутри тонкостенной оболочки сопла вблизи его продольной оси установлено отверстие канала системы охлаждения.
Выполнение сопла и силового электрода в виде охлаждаемых тонкостенных оболочек позволяет эффективно отводить тепло из зон максимального разогрева головки, а значит обеспечивать чистоту плазмы в аналитической зоне, что не имеет аналогов среди известных аналитических плазматронов, а значит заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемой головки плазматрона.
На фиг. 2 и 3 представлены варианты выполнения заявляемой головки плазматрона.
На фиг. 4 представлена схема образования плазменных потоков при работе двухструйного плазматрона.
Представленное на фиг. 2 и 3 заявляемое устройство включает сопло 1, состоящее из тонкостенной оболочки 2 с проточным каналом 3, образованным отверстиями 4 и 5; силовой электрод 6, состоящий из тонкостенной оболочки 7 с проточным каналом 8, образованным отверстиями 9 и 10; устройство для подачи плазмообразующего газа, включающее газовый патрубок 11, соединенный с газовой полостью 12, охватывающей силовой электрод 6, электрически изолированный с помощью изолятора 13 от сопла 1.
Представленная на фиг. 4 схема образования плазменных потоков при работе двухструйного плазматрона включает анодную головку 14 и катодную головку 15, между которыми расположена зона слияния 16 плазменных струй головок, в которую вводят анализируемую пробу 17.
Плазматрон работает следующим образом. Между силовым электродом 6 и соплом 1 в анодной 14 и катодной 15 головках возбуждают разряд поджига. С помощью плазмообразующего газа, поступающего в газовую полость 12 через газовый патрубок 11 и выходящего из сопла 1 каждой головки, формируют плазменные струи, в зоне слияния 16 которых происходит замыкание тока дуги между силовыми электродами 6 анодной и катодной головок 14 и 15, в результате чего достигается температура, достаточная для испарения, атомизации и возбуждения анализируемой пробы 17. Для исключения попадания в анализируемую пробу материала силовых электродов 6 или сопел 1 головок обеспечивается их интенсивное охлаждение, для чего во внутрь тонкостенной оболочки 7 силового электрода 6 через проточный канал 8, образованный отверстиями 9 и 10, подается охлаждающая жидкость и отводится нагретая жидкость, возникающая в зоне контакта охлаждающей жидкости с поверхностью силового электрода 6. Аналогичным образом осуществляется охлаждение сопла 1. Для этого через проточный канал 3, образованный отверстиями 4 и 5, подается охлаждающая жидкость и отводится нагретая жидкость из зоны нагрева сопла 1.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет эффективно охлаждать силовые электроды и сопла, что обеспечивает не только надежную и продолжительную работу плазматрона, но и сохраняет высокую чистоту плазмы, в которую подается анализируемая проба.
Claims (4)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Головка для аналитического газового плазматрона, содержащая корпус с соплом и размещенный соосно с соплом силовой электрод, систему охлаждения сопла и силового электрода, а также устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом, отличающаяся тем, что сопло и силовой электрод выполнены в виде аксиальносимметричных эквидистантных тонкостенных оболочек из материала с высокой электро- и теплопроводностью, стенки которых являются частью проточных каналов системы охлаждения.
- 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что внутри тонкостенной оболочки силового электрода вблизи сопла установлено отверстие канала системы охлаждения.
- 3. Головка по п.1, отличающаяся тем, что внутри тонкостенной оболочки сопла вблизи его продольной оси установлено отверстие канала системы охлаждения.
- 4. Головка по п.1, отличающаяся тем, что аксиально-симметричные эквидистантные оболочки выполнены в виде фрагментов шара или эллипсоида вращения.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006136978/06A RU2366119C2 (ru) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Головка для аналитического газового плазматрона |
PCT/RU2007/000546 WO2008054246A1 (fr) | 2006-10-18 | 2007-10-09 | Tête de générateur de plasma gazeux analytique |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200802031A1 EA200802031A1 (ru) | 2009-02-27 |
EA011792B1 true EA011792B1 (ru) | 2009-06-30 |
Family
ID=39344504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200802031A EA011792B1 (ru) | 2006-10-18 | 2007-10-09 | Головка для аналитического газового плазматрона |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA011792B1 (ru) |
RU (1) | RU2366119C2 (ru) |
WO (1) | WO2008054246A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677223C2 (ru) * | 2017-06-06 | 2019-01-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ изготовления плазмообразующих головок шестиструйного плазматрона |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2053076C1 (ru) * | 1991-04-08 | 1996-01-27 | Российский институт технологии машиностроения "Сириус" | Горелка для плазменной обработки |
SU1669382A1 (ru) * | 1988-06-29 | 1996-12-10 | Г.И. Щербаков | Электродуговой плазмотрон |
US6121571A (en) * | 1999-12-16 | 2000-09-19 | Trusi Technologies Llc | Plasma generator ignition circuit |
RU55525U1 (ru) * | 2006-02-17 | 2006-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмк-Оптоэлектроника" | Двухструйный дуговой плазматрон для атомно-эмиссионного спектрального анализа |
US20060196424A1 (en) * | 2003-01-31 | 2006-09-07 | Frank Swallow | Plasma generating electrode assembly |
-
2006
- 2006-10-18 RU RU2006136978/06A patent/RU2366119C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-10-09 EA EA200802031A patent/EA011792B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-10-09 WO PCT/RU2007/000546 patent/WO2008054246A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1669382A1 (ru) * | 1988-06-29 | 1996-12-10 | Г.И. Щербаков | Электродуговой плазмотрон |
RU2053076C1 (ru) * | 1991-04-08 | 1996-01-27 | Российский институт технологии машиностроения "Сириус" | Горелка для плазменной обработки |
US6121571A (en) * | 1999-12-16 | 2000-09-19 | Trusi Technologies Llc | Plasma generator ignition circuit |
US20060196424A1 (en) * | 2003-01-31 | 2006-09-07 | Frank Swallow | Plasma generating electrode assembly |
RU55525U1 (ru) * | 2006-02-17 | 2006-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмк-Оптоэлектроника" | Двухструйный дуговой плазматрон для атомно-эмиссионного спектрального анализа |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008054246A1 (fr) | 2008-05-08 |
RU2006136978A (ru) | 2008-04-27 |
RU2366119C2 (ru) | 2009-08-27 |
EA200802031A1 (ru) | 2009-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8637812B2 (en) | Sample excitation apparatus and method for spectroscopic analysis | |
JP4963360B2 (ja) | 携帯型大気圧プラズマ発生装置 | |
JP5000350B2 (ja) | 原子分析装置 | |
US4479075A (en) | Capacitatively coupled plasma device | |
US20210285820A1 (en) | Spark emission spectrometer with separable spark chamber | |
US4060708A (en) | Metastable argon stabilized arc devices for spectroscopic analysis | |
US11143596B2 (en) | Spark emission spectrometer and method for operating same | |
EA011792B1 (ru) | Головка для аналитического газового плазматрона | |
RU61974U1 (ru) | Головка для аналитического газового плазматрона | |
Li et al. | Spatial–temporal evolution and plasma parameters’ diagnosis of a transverse glow discharge in atmospheric pressure air | |
JP2010009993A (ja) | ソリューションプラズマ放電装置 | |
US3508106A (en) | High-grade contaminationless plasma burner as light source for spectroscopy | |
JP2008077980A (ja) | イオン移動度計およびイオン移動度計測方法 | |
CN210778482U (zh) | 一种自吸式毛细管电喷雾离子源 | |
RU55525U1 (ru) | Двухструйный дуговой плазматрон для атомно-эмиссионного спектрального анализа | |
RU2458489C1 (ru) | Двухструйный дуговой плазматрон | |
RU2298889C1 (ru) | Двухструйный дуговой плазматрон для атомно-эмиссионного спектрального анализа | |
Fandino et al. | Plasma regime transition in a needle-FAPA desorption/ionization source | |
Abdelradi et al. | Characterization of Atmospheric-Pressure DC-Glow Discharge in Contact with Liquid with a Miniature Argon Flow | |
US4250433A (en) | Vacuo spark generator for the spectrographic analysis of samples | |
SU191011A1 (ru) | Электрический дуговой нагреватель газа | |
JP4881775B2 (ja) | 光源 | |
RU2779718C1 (ru) | Способ определения элементного состава капельных жидкостей | |
JPH07110299A (ja) | グロー放電発光分光分析装置 | |
RU2362157C1 (ru) | Способ получения локального электрического разряда в жидкости и устройство для его осуществления (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM RU |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ |