[發明專利]可自調諧的磁控管微波源MPT、自調諧裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201410726630.7
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104470183A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 金偉;于丙文;朱旦;金欽漢;葉瑩;徐星;王熙星
• 申請（專利權）人: 浙江中控研究院有限公司
• 主分類號: H05H1/30
• 分類號: H05H1/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及化學測量技術領域，具體地，涉及一種可自調諧的磁控管微波源MPT、自調諧裝置及控制方法。

背景技術

微波等離子體炬（MPT）為金欽漢教授于1985年所發明，對應申請專利號為CN?94205428.8。目前微波等離子體炬（MPT）已經商業化應用于順序掃描型光譜儀、全譜直讀型光譜儀等。然而，在這些MPT光譜儀的使用過程中，一旦系統的參數發生變化，就需要對炬管反射端面進行調節。如工作氣體的變化、分析物成分和濃度的變化、流量的變化、功率的變化等等，或系統阻抗無法匹配，均使得工作狀態下的MPT的反射功率處于非最優狀態，能量得不到有效的利用，因此需要對炬管反射端面的位置進行調節，以便使其工作在最優狀態下。

傳統的MPT炬管是以手動調節實現的，屬于開環控制，有以下不足：（1）需要操作者的經驗；（2）為調節炬管頻繁開關MPT光譜儀，操作繁瑣，不利于儀器保護；（3）人工調節時儀器處于不封閉狀態，易造成微波泄漏；（4）在一些非最佳工作狀態時，MPT炬管自身發熱給操作者帶來了不便。

基于上述原因，亟需一種能夠實現微波等離子體炬自調諧的裝置和方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種可自調諧的磁控管微波源MPT、自調諧裝置及控制方法。

根據本發明提供的一種磁控管微波源MPT自調諧裝置，所述微波等離子體炬（4）包括耦合天線（5）、調節件（6），其特征在于，所述裝置包括磁控管微波源，控制模塊（2），傳動裝置（3）；

所述微波源與所述耦合天線（5）相連，所述調節件（6）與所述傳動裝置（3）相連，所述傳動裝置（3）與所述控制模塊（2）相連，所述控制模塊（2）與所述磁控管微波源相連；

其中，所述磁控管微波源用以：

產生微波電磁場，從而為微波等離子體炬（4）提供微波能；

從耦合天線（5）獲取微波等離子體炬（4）的反饋信息，將反饋信息中的反射功率值提取出來并反饋給控制模塊（2）；

所述控制模塊用以依據所述反射功率值以及預設的參數關系曲線向所述傳動裝置（3）發出控制信號，

所述傳動裝置（3）用以根據所述控制信號帶動調節件（6）移動。

進一步地，所述磁控管微波源包含磁控管（8）、激勵波導（9）、衰減器（12）、檢波器（13）、轉接模塊（15）；所述磁控管（8）、激勵波導（9）、轉接模塊（15）、耦合天線（5）依次相連；所述轉接模塊（15）、衰減器（12）、檢波器（13）、控制模塊（2）也依次相連；所述磁控管（8）發射的微波電磁場經由激勵波導（9）、轉接模塊（15）、耦合天線（5）依次傳輸，從而為所述微波等離子體炬（4）提供微波能；所述反饋信息經耦合天線（5）、轉接模塊（15）衰減器（12）、檢波器（13）依次傳輸，所述檢波器（13）用以提取該反射功率值并反饋給控制模塊（2）。

進一步地，所述轉接模塊（15）包含定向耦合器（10）和波導同軸轉接器（11）；所述定向耦合器（10）分別與所述激勵波導（9）、波導同軸轉接器（11）、衰減器（12）連接；所述波導同軸轉接器（11）與耦合天線（5）連接，所述波導同軸轉接器（11）用以將定向耦合器（10）的矩形場微波能轉換成同軸電磁場模式；

所述磁控管（8）發射的微波電磁場經由激勵波導（9）、定向耦合器（10）、波導同軸轉接器（11）、耦合天線（5）依次傳輸；所述反饋信息經由耦合天線（5）、波導同軸轉接器（11）、定向耦合器（10）、衰減器（12）、檢波器（13）依次傳輸。

進一步地，所述轉接模塊（15）包含三端口環形器（14）；所述三端口環形器（14）的第一端口與所述激勵波導（9）相連，所述三端口環形器（14）的第二端口與所述耦合天線（5）相連，所述三端口環形器（14）的第三端口與所述衰減器（12）相連；

所述磁控管（8）發射的微波電磁場經由所述激勵波導（9）、三端口環形器（14）的第一端口、三端口環形器（14）的第二端口、耦合天線（5）依次傳輸；所述反饋信息經由耦合天線（5）、三端口環形器（14）的第二端口、三端口環形器（14）的第三端口、衰減器（12）、檢波器（13）依次傳輸。

進一步地，所述傳動裝置（3）包括電機和聯動裝置，所述電機分別與所述控制模塊（2）和聯動裝置連接，所述聯動裝置與所述調節件連接；

所述電機用以根據控制模塊（2）輸出的控制信號轉動，并通過聯動裝置帶動調節件（6）移動。

進一步地，所述控制模塊（2）為單片機。