ICP plazmos generatorius

Jau rašiau apie tai, kad yra toks žaisliukas kuris vadinasi ICP OES, t.y. “inductively coupled plasma optical emission spectroscope”. Ir jo šviesos šaltinis yra atmosferinio slėgio, o gal ir didesnio argono plazma. Į plazmą ipurškia visokiausias tiriamas medžiagas ir pasikeičia plazmos spalva.

Nuotraukoje ji atrodo taip, bet tai tikrai neteisinga spalva:
ICP OES generator teardown
Pati plazma yra labai ryški, nes nuotrauka daryta per “suvirintojo” stiklą. Plazmoje yra labai daug ultravioletinių spindulių. Ir šiaip, per plyšiukus praėje šviesos spinduliai yra melsvai balti.
Plazma daroma taip: per stiklinį vamzdį pučiamas argonas (apie 15 litrų per minutę), tiesa didžioji dalis argono sunaudojama nupūsti plazmą nuo stiklo ir aušinti agregatą. Kur dega pati plazma, argono srautas mažesnis, kažkur vienas litras per minutę.
Plazma uždegama stipriam elektromagnetiniam lauke- ten trijų vijų gryno sidabro vielos konturas per kurį teka 27MHz dažniu srovė ir sunaudojama iki 1700W galios. Plazma neužsikurtu pati, tačiau yra aukštos įtampos išlydžio grandinė, kuri padaro pradinį “žaibą”.
Mūsų ICP pradėjo truputi kaprizintis, todėl buvo iškviestas meistriukas. Jis atsivežė paardytą generatorių, kad žinotik tiksliai kaip ardosi ir išardė mūsiškį (refurbished generatorius kainuoja €3900+PVM). Pakeliui aš padariau keletą nuotraukų, kad visi sužinotų kaip veikia šitas dinozauras. Dinozauras todėl, kad nauji ICP modeliai jau nebenaudoja tokio tipo generatorių ir perėjo pilnai į solid state mosfetus. Mūsiškis ICP greitai irgi iškeliaus į archyvus, nes užsakėm naują.

Generatoriaus konstrukcija gana paprasta. Yra keletas pastebėjimų dėl konstrukcijos, bet šiaip tai veikiantis aparatas.
ICP OES generator teardown
Generatorius sumontuotas aliuminio dėžėje, kurioje matosi dar viena, mažesnė dėžė. Tai ne šiaip konstrukcinė subtilybė, bet taip padarytas didelio galingumo kondensatorius. 27MHz konturas tai darbinė spiralė (nuotrauka su plazma), papildoma spiralė dėžėje (nes trijų vijų induktyvumas per mažas normaliam darbui). Šis konturas per plokščią laidininką sujungtas su DC blocking kondensatorium. Pastarasis jungiasi tiesiai prie radijo lempo anodo.
Tas “tiltelis” virš lempos (su daug važtelių) tai kaip ir induktyvumas ir kaip ekranas (vienas galas sujungtas su konturu), o jo viduje eina DC laidas į anodą. Čia nelabai galėjau išsiaiškinti kaip eina, nes biški užstoja konstrukcija. Atrodo, kad tiltelis jungia kaip droselis konturą su žeme, tačiau jo induktyvumas man atrodo per mažas. Nelabai matosi. Tačiau kažkaip, per tiltelį daromas RF atbulinis ryšis į dėžės apačią, į taip vadinama “rusį” kur stovi kitos grandinės:

ICP OES generator teardown
Rusyje matosi toroidinis transformatorius kuris gamina kaitinimo “siūlelio” itampą. Ten gali būti bet kas, nuo kelių voltų iki keliolikos ir daug amperų. Matosi, kad kaitinimas pajungtas tiesiai prie korpuso. Arba tai tiesioginio kaitinimo lempa (tačiau nėra tada užšuntuota kita kaitinimo pusė per RF) arba viena lempos koja sujungia kartu ir netiesioginį katodą ir vieną iš kaitinimo pusių.
Tie geltoni aliumininiai rezistoriai organizuoja tinklelio DC postumį. Tačiau gaunasi, kad lempos tinklelis būna kiek teigiamas katodo atžvilgiu. Tai man atrodo keista. Arba tie rezistoriai pajungti prie katodo, o kaitinimas yra tikrai netiesioginis. Čia yra ir galingas kondensatorius kuris įžemina tą nedidelę apviją. Galimas netgi magnetinis ryšis kiaurai dvi aliuminio plokštes ir čia ne droselis, o dalis transformatoriaus, nes viršuje rodos toje vietoje stovi galingas sidabrinis droselis.
Tada kažkur yra dar vienas elektrodas kur pajungtas tinklelis ir tas tiltelis. Tačiau deja nieko nesimato nuotraukose.

Srovės konture užsigeneruoja rimtos, nes blogame generatoriuje tiek droseliukas, tiek tas tiltelis rimtai pasvilę. Droselis apaugo plaukais, tiltelis visiškai pakeitė spalvą, plokščias laidininkas tarp nesančio DC blocking kondiko pajuodęs.
ICP OES generator teardown
Tai susvilusio generatoriaus nuotrauka.

O argono (švaraus, 5.0) sriobia tikrai daug. Hercules deguoninis reduktorius vos spėja dirbti ir taip apšalą:
ICP OES generator teardown

Gal kas visdėlto žino kas čia per lempa? Tikrai ne rusiška.
Kai kurios nuotraukos pasididina.

Apie generatoriaus problemas: pirmiausia, tai lempa. Taip tai paprasta ir patikima. Tačiau čia jau tūkstančiai voltų ir žaibavimo problema. Sistema aušinama oru, ir dulkės praeina per oro filtrus. Pati lempa turi ribotą darbo laiką, o tokie spektrometrai dažnai dirba kaip non-stop kontroliniai prietaisai prijungti prie kokios gamyklos automatikos.
Lempas parametrai kinta. Kol lempa nauja ji geriau kurena plazmą, kai pasėda viskas veikia blogiau. Iki to, kad prietaisas pasidaro kaprizingas.
Lempa ilgai normalizuojasi ir stabilizuojasi- pagal dokumentacija reikia vos ne pusvalandį kurenti prietaisą tuščiai, kad stabilizuotusi parametrai. O ir paleidimas užtrunka apie 5 minutes- nes turi gerai įkaisti lempos kaitinimas prieš paduodant aukštą įtampą.
O dar ir konstrukcinės problemos- konstruktyvinis kondensatorius turi aštrius kampus (nors ir su teflono tarpinėm) kur kaupiasi ir dulkės ir krūviai- ten būna išlydžiai.

One reply

  1. Aparatas labai panašus į mano kažkada ardytą senobinę kažkokios neaiškios paskirties indukcinę krosnelę. Ji taip pat veikė ant 27 MHz. Konstrukcinis kondensatorius buvo reguliuojamas per svirtelę, buvo galima keisti tarpą tarp plokštelės ir korpuso. Anodinė maitinimo įtampa buvo gaunama iš trifazio! transformatoriaus. Ten lempa buvo ГУ-56 kaip parodyta apačioje http://megejas.lt/index.php/siaip-meistrystes/134-dekoratyvines-ventiliacines-skyles
    Apie veikimą nelabai kažką galiu pasakyti.
    Beje apie sudegusį aparatą – jei sujungimo varžtas nėra šviežiai pakeistas – tai čia tikrai ne dėl srovių pajuodavo, o dėl aplinkos faktorių. Labai panašiai atrodančių varinių šynų tenka pamatyti dideliuose dažnio keitikliuose, pradirbusiuose metus- du sieros vandenilio turinčioje aplinkoje. Kas blogiausia – susidaręs juodas vario oksidas ar dar kas ten tikrai praleidžia elektrą, byra gabalais ir trumpina viską.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *