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JP3900524B2 - High frequency power supply and ICP emission spectroscopic analyzer - Google Patents
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JP3900524B2 - High frequency power supply and ICP emission spectroscopic analyzer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICP発光分光分析装置の光源に用いるプラズマ用高周波電源、及び高周波電源を備えるICP発光分光分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ICP発光分光分析装置は、高周波誘導によって励起されるプラズマ中に試料を導入することにより、試料の原子を励起して原子スペクトル線を発光させ、この光を分析することにより試料分析を行う。一般にICP発光分光分析装置は、プラズマ発光部、発光・分光測光部及び記録・表示部から構成され、プラズマ発光部は高周波電源、ガス供給・制御部、試料導入部等を備える。プラズマ発光部では、トーチと呼ばれる放電管に誘導コイルを巻き付け、このコイルに高周波電源から高周波電流を供給することにより誘導電場を発生させ、このトーチ内にアルゴンガスを導入してプラズマを形成し、このプラズマ内に霧状にした試料を導入することにより、試料の原子を励起させて原子スペクトル線を発光させている。
【0003】
ICP発光分光分析装置の高周波電源は、プラズマ内へのパワーの供給を効率よく行う必要がある。高周波電源から誘導コイルへ高周波電流供給において、高周波電源と誘導コイルとの間のインピーダンスが整合していない場合には、供給電流の一部が反射波として高周波電源側に戻されるため、プラズマ内へのパワーの供給効率が低下する。例えば、プラズマ側の負荷が変動すると、高周波電源と誘導コイルとの間のマッチングの不整合となり、プラズマ内へのパワーの供給効率が低下する。そこで、誘導コイルからの反射波を観察し、反射波が小さくなる条件でプラズマ点灯を行っている。
【0004】
反射波を小さくする構成として、高周波電源と誘導コイルとの間にマッチングボックスを設け、このマッチングボックスでコンデンサ容量を変えることによりインピーダンス整合を行っている。マッチングボックスは、モーターによりコンデンサの容量を変更している。このマッチングボックスにおいて、コンデンサの容量を増減する指示は、マッチングボックスに供給される電圧、電流の位相を検出することにより行っている。
【0005】
この電圧、電流の位相検出は、マッチングボックスに接続される高周波電力線から分圧して得られる電圧信号と、ロゴスキーコイル等の電流検出手段を用いて得られる電流信号とにより行われる。
【0006】
検出された位相検出信号は整流して直流のアナログ信号とし、このアナログ信号を信号線を介してモーター制御回路に送ってモーターを駆動してインピーダンス整合を行っている。
【0007】
このように、マッチングボックスに入力する高周波の電圧、電流の位相に基づいてマッチングボックスのコンデンサ容量をモーターを用いて変える高周波装置として、例えば、特許文献1がある。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−345972号公報(第4図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマ用の高周波電源では、マッチングボックスに入力する高周波の電圧、電流を検出して得られる位相検出信号は、アナログ値の信号形態で信号線を介してモーター制御回路に送られるため、この信号線にノイズが加わるおそれがあるという問題がある。
【0010】
通常、モーター制御回路は他の制御回路と共に共通の制御基板上に設置されており、モーター制御回路に送られる信号線にノイズが含まれている場合には、このノイズにより他の制御回路が誤動作するおそれがある。
【0011】
特に、ICP発光分光分析装置のように誘導電場等が発生する場所においては、信号線は高周波ノイズを受けやすい環境にあり、他の制御回路が誤動作した場合には、ICP発光分光分析に影響が生じるおそれがある。
【0012】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ノイズによる影響を受けにくい高周波電源、及びICP発光分光分析装置用の高周波電源を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波電源に供給する高周波電力の位相検出において、位相検出信号を光信号により出力することにより信号に対するノイズの影響を除くことができ、さらに、光信号をデジタル値で出力することにより位相調整を行う速度を調整量に応じて変えることができる。
【0014】
本発明の高周波電源は、可変コンデンサを備え、高周波電力線と負荷との間のインピーダンスを整合して負荷に対して高周波電力を供給するマッチングボックスと、このマッチングボックスに供給される高周波の電圧,電流の位相を検出して光信号として出力する位相検出手段と、光信号に基づいてマッチングボックスの可変コンデンサの容量を調整する調整手段とを備えた構成とする。
【0015】
マッチングボックスは、高周波電力線から入力された高周波電力をプラズマ等の負荷に供給する。このとき、可変コンデンサの容量を調整することにより高周波電力線と負荷との間のインピーダンスを整合して反射波を低減させ、電力供給の効率を高める。
【0016】
位相検出手段は、マッチングに入力する高周波電力の電圧、電流の位相を検出し、位相検出信号を光信号で調整手段に送る。調整手段は、この光信号による位相検出信号に基づいてマッチングボックスの可変コンデンサの容量を調整する。
【0017】
位相検出手段は、位相検出信号を光信号の信号形態で送ることにより、信号に対するノイズの影響を除くことができ、他の制御回路の誤動作を防ぐことができる。
【0018】
また、位相検出手段は、検出した位相位置と目標とする位相位置との距離を複数の発光素子の点灯個数あるいは点灯した発光素子によるデジタル値で検出する。また、調整手段は、可変コンデンサ容量を調整する速度をこのデジタル値に応じて変えることにより、位相調整速度を調整する。このように、検出した位相位置と目標とする位相位置との距離に応じて位置調整速度を調整することにより、目標の位相位置付近においてハンチングと呼ばれる変動を防ぐことができる。
【0019】
例えば、検出した位相位置と目標とする位相位置との距離が大きい場合には、発光素子の点灯個数を増加させて位相位置のずれ量が大きいことを調整手段に伝え、コンデンサ容量を高速で変える。また、検出した位相位置と目標とする位相位置との距離が小さい場合には、発光素子の点灯個数を減少させて位相位置のずれ量が小さいことを調整手段に伝え、コンデンサ容量を低速で変える。このように、位相位置のずれ量が大きい間はずれ量の調整を高速で行い、ずれ量が小さくなるとずれ量の調整を低速で行うことができ、目標の位相位置付近において調整過多による変動を防ぐことができる。なお、発光素子の点灯個数の大小は逆に設定することもできる。また、点灯する発光素子と位相位置のずれ量とを対応させるようにしてもよい。
【0020】
また、位相検出手段は、検出感度及び目標の位相位置を可変とすることができる。検出感度を変える構成は、各発光素子に可変抵抗をそれぞれ直列に接続する。この各可変抵抗の抵抗値を調整することにより、各発光素子の検出感度を可変とする。
【0021】
また、目標の位相位置を変える構成は、各発光素子に対して並列となるように一つの抵抗を接続する。この抵抗の零電位位置を調整することにより位相検出信号の零点を可変とし、これにより目標の位相位置を調整する。
【0022】
また、本発明のICP発光分光分析装置は、前記した高周波電源を含むプラズマ発光部と、分光・測光部とを備えた構成とする。高周波電源はプラズマ発光部に高周波電力を供給する。高周波電源は、上記構成により位相検出信号は光信号の信号形態であるためノイズが除去され、他の制御回路の誤動作を防ぐことができ、発光分光分析における誤動作を防ぐことができる。
【0023】
また、目標の位相位置への調整速度をずれ量に応じて可変とし、ハンチング現象を抑制することができ、安定した発光分光分析を行うことができる。
【0024】
また、目標の位相位置や検出感度を調整することができるため、適用するICP発光分光分析装置の分析特性に応じて、目標の位相位置や検出感度を任意に設定することができる。例えば、プラズマを点灯させる際の位相ずれの量が予め既知である場合には、このずれ量を合わせてあらかじめ目標の位相位置をずらして設定し、プラズマが点灯後に反射波が最小となる状態において位相検出信号の位相が零(発光素子消灯)となるように、プラズマ点灯前で反射波が最小となる状態において位相検出信号の発光素子が1個点灯するようにすることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【0026】
図1は本発明の高周波電源及びICP発光分光分析装置を説明するための概略図である。
図1において、本発明の高周波電源1は、マッチングボックス2と調整手段3と位相検出手段4を備え、また、本発明のICP発光分光分析装置10は、高周波電源1を含むプラズマ発光部12と分光・測光部13と記録・表示部14を備える。
【0027】
マッチングボックス2は可変コンデンサ(図示していない)を備え、この可変コンデンサを調整することにより、高周波電力線5と負荷(図1ではプラズマ11)との間のインピーダンスを整合して負荷(プラズマ11)に対して高周波電力を供給する。高周波電力線5と負荷(プラズマ11)との間のインピーダンス整合は、反射波電力検出によって得られ、反射波が最小となる位相位置に対するずれ量と方向は、高周波電力線5の電圧と電流の位相により検出することができる。
【0028】
調整手段3は、マッチングボックス2が備える可変コンデンサを駆動するモーター3aと、モーター3aの回転方向及び回転速度を制御するモーター制御回路3bを備える。可変コンデンサの容量の増減方向はモーター3aの回転方向により変えることができ、また、可変コンデンサの容量の増減速度はモーター3aの回転速度により変えることができる。
【0029】
位相検出手段4は、マッチングボックス2に供給される高周波の電圧,電流の位相を検出して光信号として出力する。高周波の電圧,電流の位相検出は、マッチングボックス2に高周波電力を供給する高周波電力線5の電圧、及び電流を測定することにより行うことができる。マッチングボックス2に供給される高周波の電圧と電流の位相は、高周波電力線5と負荷(プラズマ11)との間のインピーダンスの最適な整合状態(反射波最小)へのずれ量と方向を直接的には表していない。反射波電力検出で反射波が最小となる位相関係を、発光素子が消灯状態となるように調整する。結果的に、反射波が最小となる位相関係のずれ量と方向が判る。
【0030】
したがって、この検出した位相に基づいて調整手段3によりマッチングボックス2の可変コンデンサを調整することにより、高周波電力線5と負荷(プラズマ11)との間のインピーダンスの整合状態を調整することができる。
【0031】
本発明の高周波電源1において、位相検出手段4とモーター制御回路3bとの間は光ファイバ8で接続され、位相検出手段4から出力される位相検出信号は光信号の信号形態でモーター制御回路3bに送られる。
【0032】
従来は、高周波電源1において、モーター制御回路3bや位相検出手段4は、他の制御回路9と共に制御基板7に設置されている。位相検出手段4とモーター制御回路3bとの間は光ファイバ8で接続されているため、位相検出手段4を制御基板7の外に置くと、制御基板7の内側の位相検出信号にノイズが加わり他の制御回路9に影響を与えるおそれはなく、他の制御回路9はノイズによる誤動作を防ぐことができる。
【0033】
高周波電力線5に流れる高周波の電流を測定する電流測定手段としては、例えばロゴスキーコイルを用いることができる。また、高周波電力線5に流れる高周波の電圧測定は、高周波電力線5と接地との間にコンデンサを介することにより行うことができる。
【0034】
プラズマ発光部12は、高周波電源1と共に、この高周波電源1のマッチングボックス2から高周波電力の供給を受けてプラズマを発生するトーチ12aと呼ばれる放電管を備える。トーチ12aには誘導コイルが巻き付けられ、マッチングボックス2を介して高周波電源1から高周波電流が供給されて誘導電場を発生する。このトーチ12a内にアルゴンガスを導入してプラズマを形成し、このプラズマ内に霧状にした試料を導入することにより、試料の原子を励起させて原子スペクトル線を発光させる。
【0035】
発光した原子スペクトル線は、分光・測光手段13により所望の波長に分光されて測光される。測光した結果は、記録・表示手段14により記録及び/又は表示が行われる。この高周波電源1を含むプラズマ発光部12と、分光・測光部13は、ICP発光分光分析装置10を構成している。なお、記録・表示手段14は必要に応じて設けることができる。
【0036】
次に、本発明の高周波電源1が備える位相検出手段4の構成例について図2を用いて説明する。図2において破線で囲まれる構成は、位相検出信号を光信号の形態で出力する位相検出手段の一例を示している。
【0037】
位相検出手段4は、高周波電力線5から直列接続されたコンデンサC1,C2を介して電圧信号を取り込み、高周波電力線5の周囲に設けたロゴスキーコイル6から電流信号を取り込む。
【0038】
コンデンサC2の一端は接地されており、コンデンサC1とコンデンサC2の接続点の電圧は、コンデンサC1とコンデンサC2の容量に応じた電圧値となる。ここで、コンデンサC1とコンデンサC2を同容量とした場合には、コンデンサC1とコンデンサC2の接続点の電圧は取り込んだ電圧信号の中点の電圧となる。
【0039】
一方、取り込まれた電流信号は、ダイオードD1,D2により整流され、直列接続されたコンデンサC3,C4にチャージされる。コンデンサC3,C4の接続点とコンデンサC1,C2の接続点はコイルを介して接続されており、これにより、コンデンサC3,コンデンサC4の各コンデンサには、基準電位を同じとする電圧がチャージされる。
【0040】
容量負荷であるC1,C2の電圧に対して、ロゴスキーコイルに接続された抵抗負荷に流れる電流は位相がずれており、このずれ量によってC3,C4にチャージされる電圧に差が生じる。更に、負荷(プラズマ)が変わることにより、この電圧差が変化し、電圧と電流の位相関係を表すことができる。
【0041】
これにより、電流が電圧に対して遅れあるいは進むことにより電流と電圧間に位相差が生じると、コンデンサC3にチャージされる電圧と及びC4にチャージされる電圧とに差が生じ、その電圧差の方向は位相の遅れあるいは進みの方向を表し、電圧差の大きさは位相のずれ量を表すことになる。
【0042】
位相検出手段4は、この電圧差を光信号として出力するために、直列接続されたコンデンサC3,C4と並列に発光素子を接続する。発光素子は、例えば発光ダイオードを用いることができる。図2,3に示す例では、4個の発光ダイオードLED1〜LED4を用いて5段階の電圧差の状態を出力している。
【0043】
ここで、各発光ダイオードLED1〜LED4には可変抵抗VR1〜VR4が直列接続され、この発光ダイオードLEDと可変抵抗VRの直列接続が、直列接続されたコンデンサC3,C4に対してそれぞれ並列接続される。4個の発光ダイオードの内、LED1とLED2の組とLED3とLED4の組は発光ダイオードの接続方向を互いに反対方向とし、LED1とLED2の組はコンデンサC3にチャージされる電圧(C3の電圧の方がC4の電圧より大きいとき)により発光し、LED3とLED4の組はコンデンサC4にチャージされる電圧(C4の電圧の方がC3の電圧より大きいとき)により発光する。
【0044】
なお、発光ダイオードLEDに接続される可変抵抗VRは、発光ダイオードLEDが点灯する電圧を調整し、位相検出の検出感度を調整する。例えば、可変抵抗VRの抵抗値を小さく設定した場合には小さい電圧差であっても点灯するため検出感度を上げることができ、逆に、可変抵抗VRの抵抗値を大きく設定した場合には小さい電圧差では点灯しないため検出感度を下げることができる。
【0045】
位相の方向はロゴスキーコイルの巻方向にもよるので断定できない。つまり、ロゴスキーコイルの向きと位相信号の方向とモータの回転方向は、注意して合わせる必要がある。したがって、図4において、例えば一例として、電流が電圧よりも進んでいる場合、コンデンサC3にチャージされる電圧はコンデンサC4にチャージされる電圧よりも大きくなるとすると、コンデンサC3からコンデンサC4の方向に電流を流す電圧差が生じるため、発光ダイオードLED1とLED2が発光し、発光ダイオードLED3とLED4は発光しない。
【0046】
また、電流が電圧よりも遅れている場合、コンデンサC3にチャージされる電圧はコンデンサC4にチャージされる電圧よりも小さくなるとすると、コンデンサC4からコンデンサC3の方向に電流を流す電圧差が生じるため、発光ダイオードLED3とLED4が発光し、発光ダイオードLED1とLED2は発光しない。
【0047】
ここで、各発光ダイオードLEDに接続される可変抵抗VRの大きさを調整することにより、電圧差に応じて発光ダイオードLEDの発光状態を変えることができる。例えば一例として、可変抵抗VR1とVR3の抵抗値を小さく設定し、可変抵抗VR2とVR4の抵抗値を大きく設定したとき、電圧に対する電流の進みが大きい場合には発光ダイオードLED1とLED2が点灯し、電流の進みが小さい場合には発光ダイオードLED1のみが点灯する。また、電圧に対する電流の遅れが大きい場合には発光ダイオードLED3とLED4が点灯し、電流の遅れが小さい場合には発光ダイオードLED3のみが点灯する。また、位相ずれがない場合には、いずれの発光ダイオードも点灯しない。位相検出手段4は、この発光ダイオードLEDの点灯により光信号を位相検出信号として出力する。なお、前記したように位相の方向はロゴスキーコイルの巻方向にもよるので断定できないため、上記例の位相方向は一例である。
【0048】
また、位相検出手段4は、発光ダイオードLEDと可変抵抗VRとの直列接続に対して可変抵抗VR5が並列接続される。この可変抵抗VR5は、それぞれ逆方向に接続された発光ダイオードLED1,2と発光ダイオードLED3,4を点灯させる電位基準を設定し、位相検出信号の零点を調整する。これにより、いずれの発光ダイオードLEDも点灯しない状態を目標の位相位置とするとき、この目標の位相位置は可変抵抗VR5により調整することができる。例えば、可変抵抗VR5の調整により、電位基準をコンデンサC4の負電圧側にずらすと、位相検出信号の零点もコンデンサC4の負電圧側にずれ、発光ダイオードLED1,2が発光する電圧範囲が広がり、発光ダイオードLED3,4が発光する電圧範囲が狭まる。逆に、電位基準をコンデンサC3の正電圧側にずらすと、位相検出信号の零点もコンデンサC3の正電圧側にずれ、発光ダイオードLED1,2が発光する電圧範囲が狭まり、発光ダイオードLED3,4が発光する電圧範囲が広まる。
【0049】
上記例では、発光ダイオードの点灯個数により位相位置のずれ量を定めているが、発光ダイオードと位相位置のずれ量とを対応させて構成するようにしてもよい。
【0050】
位相検出手段4で検出した位相検出信号は光信号の信号形態でモーター制御回路3bに送られ、マッチングボックス2の可変コンデンサを駆動するモーター3aを回転させる。
【0051】
図3は、発光ダイオードの点灯状態とモーター動作との関係を説明するための関係図である。図3(c)は電圧、電流の位相関係が目標とする位相位置にある場合を示している。この場合には、位相検出手段の発光ダイオードはいずれも消灯状態となって位相検出信号は光信号を発せず、モーター制御回路3bは、この位相検出信号を受けてモーターを停止状態に制御する。
【0052】
図3(a),(e)は電圧、電流の位相関係が目標とする位相位置から大きくずれた場合を示している。この場合には、位相検出手段の二つの発光ダイオード(発光ダイオードLED1,2又は発光ダイオードLED3,4)が点灯状態となって位相検出信号は二つの光信号を発し、モーター制御回路3bは、この位相検出信号を受けてモーターを時計方向(CW方向)あるいは反時計方向(CCW方向)に高速で回転するように制御する。なお、モーターの回転方向は、いずれの発光ダイオードが点灯するかにより定める。
【0053】
また、図3(b),(d)は電圧、電流の位相関係が目標とする位相位置からのずれが小さい場合を示している。この場合には、位相検出手段の一つの発光ダイオード(発光ダイオードLED1又は発光ダイオードLED3)が点灯状態となって位相検出信号は一つの光信号を発し、モーター制御回路3bは、この位相検出信号を受けてモーターを時計方向(CW方向)あるいは反時計方向(CCW方向)に低速で回転するように制御する。
【0054】
モーターの回転方向は、いずれの発光ダイオードが点灯するかにより定める。この例では、発光ダイオードLED1,2が発光した場合にはモーターを時計方向(CW方向)に回転させ、発光ダイオードLED3,4が発光した場合にはモーターを反時計方向(CCW方向)に回転させている。
【0055】
次に、本発明の高周波電源による動作例について説明する。図4は、位相検出信号によるモーターの動作例を説明するための図である。ここで、電圧と電流には、当初図4(a)中の一点鎖線aで示すような位相ずれがあるものとする。この位相ずれの量が大きい状態(図中のAで示す状態)では、図4(b)に示すように、位相検出手段はLED1,LED2を点灯して位相検出信号を出力する。モーターは、図4(c)に示すように、この点灯による位相検出信号を受けて所定方向(例えば、CW方向)に高速で回転し、マッチングボックスの可変コンデンサを高速で駆動し、インピーダンス整合の動作を行う。
【0056】
このインピーダンス整合動作は、位相を図4(a)中のcに示すような位相ずれを形成して当初から持つ位相ずれaを補償し、図4(a)中のbに示すように、位相のずれ量を減少させる(図中のBで示す状態)。
【0057】
この動作により、位相ずれの量が減少すると(図中のBで示す状態)では、図4(b)に示すように、位相検出手段はLED1のみを点灯して位相検出信号を出力する。モーターは、図4(c)に示すように、この点灯による位相検出信号を受けて所定方向(例えば、CW方向)に低速で回転し、マッチングボックスの可変コンデンサを低速で駆動し、インピーダンス整合の動作を行う。
【0058】
このインピーダンス整合動作により、図中のCの段階で示す状態のように位相のずれ量を零に向けて減少させる。
【0059】
このように、位相ずれが大きい状態では高速で位相調整し、位相ずれが小さくなった状態では低速で位相調整することにより、目標とする位相位置付近でのハンチングを防ぐことができる。
【0060】
次に、本発明の高周波電源による他の動作例について、図5を用いて説明する。この動作例は、目標の位相位置を目的に応じて設定する例である。例えば、プラズマの安定状態における位相ずれの量が予め既知である場合に、このずれ量の合わせてあらかじめ目標の位相位置をずらして設定し、プラズマが安定した状態において位相検出信号の位相が零となるようにする制御に適用することができる。
【0061】
プラズマ点灯後における位相ずれの特性が、例えば図5(a)中の一点鎖線dで示すように既知である場合、この位相ずれ量に基づいてあらかじめ反対方向に位相ずれを設定しておく。図5(a)中の破線eは、あらかじめずらして設定した位相ずれを示している。なお、この位相ずれの設定は、モーター制御回路3bによりモーター3aを強制的に回転させることにより行うことができる。
【0062】
プラズマが点灯する時点(図5(a)中の時点D)の後、位相ずれは図5(a)の実線で示すように目標とする位相位置に向かって収束する。この位相位置の変化は、あらかじめ設定した位相ずれ(破線e)とプラズマ点灯後の位相ずれ特性(一点鎖線d)との合成により得られる。
【0063】
この位相位置は、図5(b)に示す発光ダイオードの点灯状態で確認することができ、プラズマ点灯時点Dより前の時点では、あらかじめ設定した位相ずれにより発光ダイオード(例えば、LED3)が点灯し、プラズマ点灯後に位相ずれが解消されることにより、発光ダイオード(例えば、LED3)は消灯する。この発光ダイオードの消灯により、位相ずれが調整されたことを確認することができる。
【0064】
なお、上記例では、あらかじめ位相ずれを設定しているが、位相ずれを設定しない態様とすることもできる。この場合には、既知である位相ずれに対する発光ダイオードの点灯状態、及びこの点灯状態における位相ずれの調整量を求めておくことにより、同様の位相調整動作を行うことができる。
【0065】
上記説明では、発光ダイオード等の発光素子の個数を4個とした例について説明しているが、発光素子の個数は4個に限らず任意に設定することができる。
【0066】
本発明の態様によれば、位相検出信号を光信号とし光ファイバで伝送することにより、新たな電源用ケーブルを設けることなく、伝送経路を伝わる高周波ノイズを除いて他の制御回路への影響を防ぐことができる。
【0067】
本発明の態様によれば、位相検出信号をデジタル値で設定し、デジタル値に合わせてモーターの回転速度を設定することにより、位相ずれの大きさに応じてモーターの回転速度を変更することができ、目標の位相位置付近でのモーターのハンチングを防ぐことができる。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノイズによる影響を受けにくい高周波電源、及びICP発光分光分析装置高周波電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波電源及びICP発光分光分析装置を説明するための概略図である。
【図2】本発明の高周波電源が備える位相検出手段の構成例を説明するための回路図である。
【図3】発光ダイオードの点灯状態とモーター動作との関係を説明するための関係図である。
【図4】本発明の位相検出信号によるモーターの動作例を説明するための図である。
【図5】本発明の高周波電源による他の動作例を説明するための図である。
【符号の説明】
1…高周波電源、2…トーチ、3…マッチングボックス、3a…モーター、3b…モーター制御回路、4…位相検出手段、5…高周波電力線、6…ロゴスキーコイル、7…制御基板、8…光ファイバ、9…制御回路、10…ICP発光分光分析装置、11…プラズマ、12…プラズマ発光部、13…分光・測光部、14…記録・表示部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency power source for plasma used as a light source of an ICP emission spectroscopic analysis device, and an ICP emission spectroscopic analysis device including a high-frequency power source.
[0002]
[Prior art]
The ICP emission spectroscopic analyzer performs sample analysis by introducing a sample into plasma excited by high frequency induction to excite atoms of the sample to emit atomic spectral lines and analyzing this light. In general, an ICP emission spectroscopic analysis apparatus includes a plasma light emitting unit, a light emission / spectrophotometry unit, and a recording / display unit. The plasma light emission unit includes a high frequency power source, a gas supply / control unit, a sample introduction unit, and the like. In the plasma light emitting part, an induction coil is wound around a discharge tube called a torch, an induction electric field is generated by supplying a high frequency current from a high frequency power source to this coil, and argon gas is introduced into the torch to form plasma, By introducing the atomized sample into the plasma, the atoms of the sample are excited to emit atomic spectral lines.
[0003]
The high-frequency power source of the ICP emission spectroscopic analyzer needs to efficiently supply power into the plasma. When high-frequency current is supplied from the high-frequency power source to the induction coil, if the impedance between the high-frequency power source and the induction coil is not matched, a part of the supply current is returned to the high-frequency power source as a reflected wave. The power supply efficiency decreases. For example, if the load on the plasma side fluctuates, mismatching between the high-frequency power source and the induction coil occurs, and the power supply efficiency into the plasma is reduced. Thus, the reflected wave from the induction coil is observed, and plasma lighting is performed under the condition that the reflected wave becomes small.
[0004]
As a configuration for reducing the reflected wave, a matching box is provided between the high-frequency power source and the induction coil, and impedance matching is performed by changing the capacitor capacity with this matching box. In the matching box, the capacity of the capacitor is changed by the motor. In this matching box, an instruction to increase or decrease the capacitance of the capacitor is made by detecting the phase of the voltage and current supplied to the matching box.
[0005]
The phase detection of the voltage and current is performed by a voltage signal obtained by dividing from a high frequency power line connected to the matching box and a current signal obtained by using current detection means such as a Rogowski coil.
[0006]
The detected phase detection signal is rectified into a DC analog signal, and this analog signal is sent to the motor control circuit via the signal line to drive the motor for impedance matching.
[0007]
As described above, for example, Patent Document 1 discloses a high-frequency device that changes the capacitor capacity of a matching box using a motor based on the phase of a high-frequency voltage and current input to the matching box.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-5-345972 (FIG. 4)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional high frequency power supply for plasma, the phase detection signal obtained by detecting the high frequency voltage and current input to the matching box is sent to the motor control circuit via a signal line in the form of an analog signal. There is a problem that noise may be added to the signal line.
[0010]
Normally, the motor control circuit is installed on a common control board together with other control circuits, and if the signal line sent to the motor control circuit contains noise, this noise causes other control circuits to malfunction. There is a risk.
[0011]
In particular, in places where an induction electric field or the like is generated as in an ICP emission spectroscopic analyzer, the signal line is susceptible to high-frequency noise, and if other control circuits malfunction, the ICP emission spectroscopic analysis is affected. May occur.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and provide a high-frequency power source that is not easily affected by noise and a high-frequency power source for an ICP emission spectroscopic analyzer.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the phase detection of the high frequency power supplied to the high frequency power source, the present invention can eliminate the influence of noise on the signal by outputting the phase detection signal as an optical signal, and further, by outputting the optical signal as a digital value. The speed at which the phase adjustment is performed can be changed according to the adjustment amount.
[0014]
The high-frequency power source of the present invention includes a variable capacitor, a matching box that matches impedance between the high-frequency power line and the load and supplies high-frequency power to the load, and high-frequency voltage and current supplied to the matching box. Phase detecting means for detecting the phase of the output and outputting it as an optical signal, and adjusting means for adjusting the capacitance of the variable capacitor of the matching box based on the optical signal.
[0015]
The matching box supplies the high frequency power input from the high frequency power line to a load such as plasma. At this time, by adjusting the capacitance of the variable capacitor, the impedance between the high-frequency power line and the load is matched to reduce the reflected wave, and the power supply efficiency is increased.
[0016]
The phase detection means detects the voltage and current phases of the high-frequency power input to the matching, and sends a phase detection signal to the adjustment means as an optical signal. The adjusting means adjusts the capacitance of the variable capacitor of the matching box based on the phase detection signal based on the optical signal.
[0017]
The phase detection means can remove the influence of noise on the signal by sending the phase detection signal in the form of an optical signal, and can prevent malfunction of other control circuits.
[0018]
Further, the phase detection means detects the distance between the detected phase position and the target phase position by the number of lighting of the plurality of light emitting elements or a digital value by the lighted light emitting elements. The adjusting means adjusts the phase adjustment speed by changing the speed for adjusting the variable capacitor capacity according to the digital value. In this way, by adjusting the position adjustment speed according to the distance between the detected phase position and the target phase position, fluctuations called hunting can be prevented in the vicinity of the target phase position.
[0019]
For example, if the distance between the detected phase position and the target phase position is large, the number of light-emitting elements is increased to inform the adjustment means that the amount of phase position deviation is large, and the capacitor capacity is changed at high speed. . In addition, when the distance between the detected phase position and the target phase position is small, the number of light-emitting elements is reduced to inform the adjustment means that the amount of phase position deviation is small, and the capacitor capacity is changed at a low speed. . In this way, the amount of deviation can be adjusted at high speed while the amount of phase position deviation is large, and the amount of deviation can be adjusted at low speed when the amount of deviation is small, thus preventing fluctuation due to excessive adjustment near the target phase position. be able to. Note that the number of lighting elements of the light emitting element can be set in reverse. Further, the light emitting element to be lit may correspond to the shift amount of the phase position.
[0020]
Further, the phase detection means can change the detection sensitivity and the target phase position. In the configuration for changing the detection sensitivity, a variable resistor is connected in series to each light emitting element. The detection sensitivity of each light emitting element is made variable by adjusting the resistance value of each variable resistor.
[0021]
Moreover, the structure which changes a target phase position connects one resistance so that it may become parallel with respect to each light emitting element. By adjusting the zero potential position of this resistor, the zero point of the phase detection signal is made variable, thereby adjusting the target phase position.
[0022]
Further, the ICP emission spectroscopic analysis apparatus of the present invention includes a plasma light emitting unit including the above-described high frequency power source and a spectroscopic / photometric unit. The high frequency power supply supplies high frequency power to the plasma light emitting unit. In the high-frequency power supply, the phase detection signal is in the form of an optical signal with the above configuration, so that noise is removed, malfunction of other control circuits can be prevented, and malfunction in emission spectroscopic analysis can be prevented.
[0023]
In addition, the adjustment speed to the target phase position can be varied according to the amount of deviation, so that the hunting phenomenon can be suppressed and stable emission spectroscopic analysis can be performed.
[0024]
Further, since the target phase position and detection sensitivity can be adjusted, the target phase position and detection sensitivity can be arbitrarily set according to the analysis characteristics of the ICP emission spectroscopic analyzer to be applied. For example, if the amount of phase shift when the plasma is turned on is known in advance, the target phase position is set in advance by combining this amount of shift, and the reflected wave is minimized after the plasma is turned on. One light emitting element of the phase detection signal can be turned on in a state where the reflected wave is minimized before the plasma is turned on so that the phase of the phase detection signal is zero (light emitting element is turned off).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a high-frequency power source and an ICP emission spectroscopic analyzer of the present invention.
In FIG. 1, a high frequency power source 1 of the present invention includes a matching box 2, an adjustment unit 3, and a phase detection unit 4, and an ICP emission spectroscopic analyzer 10 of the present invention includes a plasma light emitting unit 12 including the high frequency power source 1, A spectroscopic / photometric unit 13 and a recording / display unit 14 are provided.
[0027]
The matching box 2 includes a variable capacitor (not shown), and by adjusting the variable capacitor, the impedance between the high-frequency power line 5 and the load (plasma 11 in FIG. 1) is matched to the load (plasma 11). High frequency power is supplied to Impedance matching between the high-frequency power line 5 and the load (plasma 11) is obtained by reflected wave power detection, and the amount of shift and direction with respect to the phase position where the reflected wave is minimum depends on the voltage and current phase of the high-frequency power line 5. Can be detected.
[0028]
The adjusting means 3 includes a motor 3a that drives a variable capacitor provided in the matching box 2, and a motor control circuit 3b that controls the rotation direction and rotation speed of the motor 3a. The increasing / decreasing direction of the capacity of the variable capacitor can be changed by the rotating direction of the motor 3a, and the increasing / decreasing speed of the capacity of the variable capacitor can be changed by the rotating speed of the motor 3a.
[0029]
The phase detector 4 detects the phase of the high-frequency voltage and current supplied to the matching box 2 and outputs it as an optical signal. The phase detection of the high-frequency voltage and current can be performed by measuring the voltage and current of the high-frequency power line 5 that supplies the matching box 2 with high-frequency power. The phase of the high-frequency voltage and current supplied to the matching box 2 directly determines the shift amount and direction of the impedance between the high-frequency power line 5 and the load (plasma 11) to the optimal matching state (minimum reflected wave). Does not represent. The phase relationship that minimizes the reflected wave in the reflected wave power detection is adjusted so that the light emitting element is turned off. As a result, the shift amount and direction of the phase relationship that minimizes the reflected wave can be found.
[0030]
Therefore, by adjusting the variable capacitor of the matching box 2 by the adjusting means 3 based on the detected phase, the impedance matching state between the high frequency power line 5 and the load (plasma 11) can be adjusted.
[0031]
In the high frequency power source 1 of the present invention, the phase detection means 4 and the motor control circuit 3b are connected by an optical fiber 8, and the phase detection signal output from the phase detection means 4 is in the form of an optical signal in the motor control circuit 3b. Sent to.
[0032]
Conventionally, in the high-frequency power source 1, the motor control circuit 3 b and the phase detection means 4 are installed on the control board 7 together with other control circuits 9. Since the phase detection means 4 and the motor control circuit 3b are connected by an optical fiber 8, if the phase detection means 4 is placed outside the control board 7, noise is added to the phase detection signal inside the control board 7. There is no possibility of affecting the other control circuit 9, and the other control circuit 9 can prevent malfunction due to noise.
[0033]
For example, a Rogowski coil can be used as current measuring means for measuring the high-frequency current flowing in the high-frequency power line 5. In addition, the high-frequency voltage flowing in the high-frequency power line 5 can be measured by passing a capacitor between the high-frequency power line 5 and the ground.
[0034]
The plasma light emitting unit 12 includes a discharge tube called a torch 12 a that generates plasma by receiving high-frequency power supplied from the matching box 2 of the high-frequency power source 1 together with the high-frequency power source 1. An induction coil is wound around the torch 12a, and a high frequency current is supplied from the high frequency power source 1 via the matching box 2 to generate an induction electric field. Argon gas is introduced into the torch 12a to form plasma, and the atomized sample is introduced into the plasma, thereby exciting the atoms of the sample and emitting atomic spectral lines.
[0035]
The emitted atomic spectral line is spectrally divided into a desired wavelength by the spectroscopic / photometric means 13 and photometrically measured. The photometric result is recorded and / or displayed by the recording / display means 14. The plasma light emitting unit 12 including the high frequency power source 1 and the spectroscopic / photometric unit 13 constitute an ICP emission spectroscopic analysis apparatus 10. The recording / display means 14 can be provided as necessary.
[0036]
Next, a configuration example of the phase detection means 4 provided in the high frequency power source 1 of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration surrounded by a broken line in FIG. 2 shows an example of phase detection means for outputting a phase detection signal in the form of an optical signal.
[0037]
The phase detection unit 4 takes in a voltage signal from the high-frequency power line 5 via the capacitors C1 and C2 connected in series, and takes in a current signal from the Rogowski coil 6 provided around the high-frequency power line 5.
[0038]
One end of the capacitor C2 is grounded, and the voltage at the connection point between the capacitor C1 and the capacitor C2 becomes a voltage value corresponding to the capacitance of the capacitor C1 and the capacitor C2. Here, when the capacitors C1 and C2 have the same capacity, the voltage at the connection point between the capacitors C1 and C2 is the midpoint voltage of the captured voltage signal.
[0039]
On the other hand, the captured current signal is rectified by the diodes D1 and D2, and charged to the capacitors C3 and C4 connected in series. The connection points of the capacitors C3 and C4 and the connection points of the capacitors C1 and C2 are connected via a coil, whereby the capacitors C3 and C4 are charged with voltages having the same reference potential. .
[0040]
The current flowing through the resistive load connected to the Rogowski coil is out of phase with respect to the voltages of C1 and C2, which are capacitive loads, and the voltage charged to C3 and C4 varies depending on the amount of deviation. Furthermore, this voltage difference changes by changing the load (plasma), and the phase relationship between voltage and current can be expressed.
[0041]
As a result, when a phase difference occurs between the current and the voltage due to the delay or advance of the voltage, a difference occurs between the voltage charged in the capacitor C3 and the voltage charged in C4. The direction represents the phase delay or advance direction, and the magnitude of the voltage difference represents the amount of phase shift.
[0042]
In order to output this voltage difference as an optical signal, the phase detector 4 connects a light emitting element in parallel with the capacitors C3 and C4 connected in series. For example, a light emitting diode can be used as the light emitting element. In the example shown in FIGS. 2 and 3, the state of the voltage difference in five stages is output using the four light emitting diodes LED1 to LED4.
[0043]
Here, the variable resistors VR1 to VR4 are connected in series to each of the light emitting diodes LED1 to LED4, and the series connection of the light emitting diode LED and the variable resistor VR is connected in parallel to the capacitors C3 and C4 connected in series. . Of the four light-emitting diodes, the LED1 and LED2 sets and the LED3 and LED4 sets have light-emitting diodes connected in opposite directions, and the LED1 and LED2 sets are charged to the capacitor C3 (the direction of the voltage of the C3). LED3 and LED4 emit light by the voltage charged in the capacitor C4 (when the voltage of C4 is greater than the voltage of C3).
[0044]
Note that the variable resistor VR connected to the light emitting diode LED adjusts the voltage at which the light emitting diode LED is turned on, and adjusts the detection sensitivity of the phase detection. For example, when the resistance value of the variable resistor VR is set small, the detection sensitivity can be increased because the light is lit even with a small voltage difference. Conversely, when the resistance value of the variable resistor VR is set large, the resistance value is small. The detection sensitivity can be lowered because the voltage difference does not light up.
[0045]
Since the phase direction depends on the winding direction of the Rogowski coil, it cannot be determined. That is, the direction of the Rogowski coil, the direction of the phase signal, and the direction of rotation of the motor must be carefully matched. Therefore, in FIG. 4, for example, when the current is ahead of the voltage, if the voltage charged in the capacitor C3 is larger than the voltage charged in the capacitor C4, the current flows in the direction from the capacitor C3 to the capacitor C4. Therefore, the light emitting diodes LED1 and LED2 emit light, and the light emitting diodes LED3 and LED4 do not emit light.
[0046]
In addition, when the current is behind the voltage, if the voltage charged in the capacitor C3 is smaller than the voltage charged in the capacitor C4, a voltage difference that causes the current to flow from the capacitor C4 to the capacitor C3 is generated. The light emitting diodes LED3 and LED4 emit light, and the light emitting diodes LED1 and LED2 do not emit light.
[0047]
Here, by adjusting the size of the variable resistor VR connected to each light emitting diode LED, the light emitting state of the light emitting diode LED can be changed according to the voltage difference. For example, as an example, when the resistance values of the variable resistors VR1 and VR3 are set small and the resistance values of the variable resistors VR2 and VR4 are set large, the light-emitting diodes LED1 and LED2 are turned on when the current advances with respect to the voltage. When the advance of the current is small, only the light emitting diode LED1 is lit. Further, when the current delay with respect to the voltage is large, the light emitting diodes LED3 and LED4 are turned on, and when the current delay is small, only the light emitting diode LED3 is turned on. If there is no phase shift, none of the light emitting diodes is lit. The phase detection means 4 outputs an optical signal as a phase detection signal when the light emitting diode LED is turned on. As described above, since the phase direction depends on the winding direction of the Rogowski coil and cannot be determined, the phase direction in the above example is an example.
[0048]
Further, in the phase detection means 4, a variable resistor VR5 is connected in parallel to the series connection of the light emitting diode LED and the variable resistor VR. The variable resistor VR5 sets a potential reference for turning on the light emitting diodes LED1 and 2 and the light emitting diodes LED3 and 4 connected in opposite directions, and adjusts the zero point of the phase detection signal. Thereby, when the state where none of the light emitting diodes LED is lit is set as the target phase position, the target phase position can be adjusted by the variable resistor VR5. For example, if the potential reference is shifted to the negative voltage side of the capacitor C4 by adjusting the variable resistor VR5, the zero point of the phase detection signal is also shifted to the negative voltage side of the capacitor C4, and the voltage range in which the light emitting diodes LED1 and LED2 emit light increases. The voltage range in which the light emitting diodes LED3 and 4 emit light is narrowed. Conversely, when the potential reference is shifted to the positive voltage side of the capacitor C3, the zero point of the phase detection signal is also shifted to the positive voltage side of the capacitor C3, and the voltage range in which the light emitting diodes LED1 and LED2 emit light is narrowed. The voltage range to emit light is widened.
[0049]
In the above example, the shift amount of the phase position is determined by the number of light-emitting diodes that are turned on, but the light-emitting diode may be configured to correspond to the shift amount of the phase position.
[0050]
The phase detection signal detected by the phase detection means 4 is sent to the motor control circuit 3b in the form of an optical signal to rotate the motor 3a that drives the variable capacitor of the matching box 2.
[0051]
FIG. 3 is a relationship diagram for explaining the relationship between the lighting state of the light emitting diode and the motor operation. FIG. 3C shows a case where the phase relationship between voltage and current is at the target phase position. In this case, all of the light emitting diodes of the phase detection means are turned off and the phase detection signal does not emit an optical signal, and the motor control circuit 3b controls the motor to a stop state in response to the phase detection signal.
[0052]
FIGS. 3A and 3E show a case where the phase relationship between voltage and current is greatly deviated from the target phase position. In this case, the two light emitting diodes (light emitting diodes LED 1 and 2 or light emitting diodes LED 3 and 4) of the phase detecting means are turned on and the phase detection signal emits two optical signals, and the motor control circuit 3b In response to the phase detection signal, the motor is controlled to rotate at high speed clockwise (CW direction) or counterclockwise (CCW direction). The direction of rotation of the motor is determined by which light emitting diode is lit.
[0053]
FIGS. 3B and 3D show a case where the phase relationship between the voltage and current is small from the target phase position. In this case, one light-emitting diode (light-emitting diode LED1 or light-emitting diode LED3) of the phase detection means is turned on and the phase detection signal emits one optical signal, and the motor control circuit 3b outputs this phase detection signal. In response, the motor is controlled to rotate at a low speed clockwise (CW direction) or counterclockwise (CCW direction).
[0054]
The direction of rotation of the motor is determined by which light emitting diode is lit. In this example, when the light emitting diodes LED1 and 2 emit light, the motor is rotated clockwise (CW direction), and when the light emitting diodes LED3 and 4 emit light, the motor is rotated counterclockwise (CCW direction). ing.
[0055]
Next, an operation example using the high-frequency power source of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the operation of the motor based on the phase detection signal. Here, it is assumed that the voltage and current initially have a phase shift as indicated by a one-dot chain line a in FIG. In a state where the amount of this phase shift is large (state indicated by A in the figure), as shown in FIG. 4B, the phase detection means turns on the LEDs 1 and 2 and outputs a phase detection signal. As shown in FIG. 4C, the motor rotates at a high speed in a predetermined direction (for example, the CW direction) in response to the phase detection signal due to this lighting, drives the variable capacitor of the matching box at a high speed, and performs impedance matching. Perform the action.
[0056]
In this impedance matching operation, a phase shift as shown by c in FIG. 4 (a) is formed to compensate for the phase shift a, which is inherent, and the phase shift is performed as shown by b in FIG. 4 (a). Is reduced (state indicated by B in the figure).
[0057]
When the amount of phase shift is reduced by this operation (in the state indicated by B in the figure), as shown in FIG. 4B, the phase detection means turns on only LED 1 and outputs a phase detection signal. As shown in FIG. 4 (c), the motor rotates at a low speed in a predetermined direction (for example, CW direction) in response to the phase detection signal due to this lighting, drives the variable capacitor of the matching box at a low speed, and performs impedance matching. Perform the action.
[0058]
By this impedance matching operation, the phase shift amount is reduced toward zero as shown in the state indicated by the stage C in the figure.
[0059]
Thus, hunting in the vicinity of the target phase position can be prevented by adjusting the phase at a high speed when the phase shift is large and adjusting the phase at a low speed when the phase shift is small.
[0060]
Next, another operation example by the high-frequency power source of the present invention will be described with reference to FIG. In this operation example, the target phase position is set according to the purpose. For example, when the amount of phase shift in the stable state of the plasma is known in advance, the target phase position is set in advance in accordance with the amount of shift, and the phase of the phase detection signal is zero when the plasma is stable. It can be applied to control to be.
[0061]
When the characteristics of the phase shift after the plasma is turned on are known, for example, as indicated by the one-dot chain line d in FIG. 5A, the phase shift is set in the opposite direction in advance based on the phase shift amount. A broken line e in FIG. 5A indicates a phase shift set in advance. The phase shift can be set by forcibly rotating the motor 3a by the motor control circuit 3b.
[0062]
After the time point when the plasma is turned on (time point D in FIG. 5A), the phase shift converges toward the target phase position as shown by the solid line in FIG. This change in phase position is obtained by combining a preset phase shift (broken line e) and a phase shift characteristic after the plasma is turned on (dashed line d).
[0063]
This phase position can be confirmed by the lighting state of the light emitting diode shown in FIG. 5 (b). At the time before the plasma lighting time D, the light emitting diode (for example, LED3) is turned on by a preset phase shift. When the phase shift is eliminated after the plasma is turned on, the light emitting diode (for example, LED 3) is turned off. It can be confirmed that the phase shift is adjusted by turning off the light emitting diode.
[0064]
In the above example, the phase shift is set in advance, but a mode in which the phase shift is not set may be employed. In this case, the same phase adjustment operation can be performed by obtaining the lighting state of the light emitting diode with respect to the known phase shift and the adjustment amount of the phase shift in this lighting state.
[0065]
In the above description, an example in which the number of light emitting elements such as light emitting diodes is four is described, but the number of light emitting elements is not limited to four and can be arbitrarily set.
[0066]
According to the aspect of the present invention, the phase detection signal is transmitted as an optical signal through an optical fiber, so that no influence is exerted on other control circuits except for high-frequency noise transmitted through the transmission path without providing a new power cable. Can be prevented.
[0067]
According to the aspect of the present invention, the rotational speed of the motor can be changed according to the magnitude of the phase shift by setting the phase detection signal as a digital value and setting the rotational speed of the motor in accordance with the digital value. It is possible to prevent hunting of the motor near the target phase position.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-frequency power source that is less susceptible to noise and an ICP emission spectroscopic analysis device high-frequency power source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a high-frequency power source and an ICP emission spectroscopic analyzer of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a configuration example of phase detection means provided in the high-frequency power supply according to the present invention.
FIG. 3 is a relationship diagram for explaining a relationship between a lighting state of a light emitting diode and a motor operation.
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation example of a motor by a phase detection signal of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining another operation example by the high-frequency power supply according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High frequency power supply, 2 ... Torch, 3 ... Matching box, 3a ... Motor, 3b ... Motor control circuit, 4 ... Phase detection means, 5 ... High frequency power line, 6 ... Rogowski coil, 7 ... Control board, 8 ... Optical fiber DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Control circuit 10 ... ICP emission-spectral-analysis apparatus, 11 ... Plasma, 12 ... Plasma light emission part, 13 ... Spectroscopy / photometry part, 14 ... Recording / display part.

Claims (4)

可変コンデンサを備え、高周波電力線と負荷との間のインピーダンスを整合して負荷に対して高周波電力を供給するマッチングボックスと、前記マッチングボックスに供給される高周波の電圧,電流の位相を検出して光信号として出力する位相検出手段と、
前記光信号に基づいて前記マッチングボックスの可変コンデンサの容量を調整する調整手段とを備えることを特徴とする、高周波電源。
A matching box having a variable capacitor, matching the impedance between the high-frequency power line and the load and supplying high-frequency power to the load, and detecting the phase of the high-frequency voltage and current supplied to the matching box Phase detection means for outputting as a signal;
A high-frequency power source comprising: adjusting means for adjusting a capacity of a variable capacitor of the matching box based on the optical signal.
前記位相検出手段は、検出した位相位置と目標とする位相位置との距離を複数の発光素子の点灯個数によるデジタル値で検出し、
前記調整手段は、前記可変コンデンサ容量を調整する速度をデジタル値に応じて変えることにより位相調整速度を調整することを特徴とする、請求項1に記載の高周波電源。
The phase detection means detects a distance between the detected phase position and a target phase position by a digital value based on the number of lighting of a plurality of light emitting elements,
The high-frequency power supply according to claim 1, wherein the adjusting unit adjusts the phase adjustment speed by changing a speed of adjusting the variable capacitor capacity according to a digital value.
前記位相検出手段は、
前記各発光素子のそれぞれに可変抵抗を直列接続し、当該可変抵抗の抵抗値を変えることにより各発光素子の検出感度を可変とし、
前記各発光素子に対して並列に一つの抵抗を接続し、当該抵抗の零電位位置を調整することにより位相検出信号の零点を可変とすることを特徴とする、請求項2に記載の高周波電源。
The phase detection means includes
A variable resistor is connected in series to each of the light emitting elements, and the detection sensitivity of each light emitting element is variable by changing the resistance value of the variable resistor,
The high frequency power supply according to claim 2, wherein one resistor is connected in parallel to each of the light emitting elements, and a zero point of the phase detection signal is made variable by adjusting a zero potential position of the resistor. .
前記請求項1乃至3の何れかに記載の高周波電源を含むプラズマ発光部と、分光・測光部とを備え、
前記高周波電源はプラズマ発光部に高周波電力を供給することを特徴とする、ICP発光分光分析装置。
A plasma light emitting unit including the high frequency power source according to any one of claims 1 to 3, and a spectroscopic / photometric unit,
The ICP emission spectroscopic analysis apparatus, wherein the high-frequency power supply supplies high-frequency power to a plasma light-emitting unit.
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