[發明專利]高頻電源裝置

有效

• 申請號: 201510094746.8
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104901580B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 土生俊也
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02;G01N21/68
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 肖華

本發明涉及高頻電源裝置。在等離子體點亮開始時無需提高電源電壓而使大電流在感應線圈中流過，從而提高點亮開始時的穩定性。在對直流電壓進行切換的全橋驅動電路(13)、與包括等離子體生成用的感應線圈(21)的LC共振電路(19)之間，設置包括電感器(17)與電容器(18)的阻抗變換電路(16)。電容器(18)的電容能夠切換成兩個階段，切換驅動部(23)負責該切換。在從等離子體熄滅了的狀態起點亮時，使電容器(18)的電容相對變大，能夠對LC共振電路(19)供給大電流。在等離子體點亮而成為穩定狀態時，切換成使電容器(18)的電容相對小的狀態，使阻抗匹配，以使得電力效率最大。

技術領域

本發明涉及一種高頻電源裝置，進一步詳細來說，涉及一種用于在電感耦合等離子體(ICP)發光分析裝置、等離子體CVD裝置等利用等離子體的分析裝置、制造/加工處理裝置中，為了生成并維持等離子體而對感應線圈供給高頻電力的高頻電源裝置。

背景技術

在ICP發光分析裝置中，由通過對感應線圈供給高頻電力來形成了的電磁場，來使氬氣等的等離子體生成用氣體電離而生成并維持等離子體，在該等離子體中導入樣本原子。樣本原子由等離子體激發，在該被激發了的原子回到低的能級時，發射原子特有的波長光。通過對該發射光進行分光測定，來進行樣本的定性以及定量。

在ICP發光分析裝置中，為了對等離子體供給高頻電力，采用例如能夠以27[MHz]的頻率供給幾百W～幾千W的高頻電力的高頻電源裝置，來驅動由感應線圈與電容器形成的LC共振電路的結構被廣泛利用。在這樣的結構中，為了使高頻電源裝置高效率地動作，優選的是，從高頻電源裝置側觀察到的負載的阻抗恒定，并且取得了阻抗匹配。

然而，當通過在感應線圈中流過高頻電流來生成等離子體時，通過由于帶電粒子移動來產生的感應電流的作用，感應線圈的阻抗發生變化。另外，根據等離子體生成用氣體、作為分析對象的樣本的狀態、或者對等離子體供給的電能等，等離子體的狀態發生變化，伴隨著該變化，感應線圈的阻抗進一步變化。當感應線圈的阻抗這樣變化了時，從高頻電源裝置側觀察到的負載阻抗發生變化，所以阻抗匹配于從最佳的狀態偏離。

因此，為了應對這樣的負載阻抗的變化，在以往的這種高頻電源裝置中，利用了如下的自激方式的振蕩電路，該振蕩電路通過包括MOSFET等半導體開關元件的半橋電路或者全橋電路等開關電路來驅動包括感應線圈的LC共振電路，使在該LC共振電路中的信號經由變壓器等而正反饋到上述半導體開關元件的控制端子(在MOSFET的情況下是柵極端子)。

圖5是專利文獻1所記載的采用了自激振蕩的高頻電源裝置的概略結構圖。即，在該電路中，4個MOSFET141、142、143、144構成全橋電路，從該全橋電路經由負載耦合電感器301、302、303、304而對包括感應線圈32以及電容器33的LC共振電路31供給電力。由此，在LC共振電路31中流過的電流由變壓器(電感耦合部)的初級繞組34檢測出，通過未圖示的反饋路徑而分別反饋到各MOSFET141～144的柵極端子。在這樣的自激振蕩電路中，當伴隨著等離子體狀態的變化而感應線圈32的阻抗發生變化時，LC共振電路31的共振頻率自動地變化。因此，具有這樣的優點，即，無需從外部進行任何特別的控制、指示，就能夠使得從全橋電路側觀察到的負載阻抗始終保持最佳的關系，并且高效率地持續振蕩。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2009-537829號公報

發明內容

發明要解決的技術問題