技術領域

本發明涉及利用火花放電的發光分析裝置。

背景技術

在火花放電型的發光分析裝置中，將電容器積蓄的能量給與放電電極，從而在該電極和金屬試料之間產生火花放電，使金屬試料中的元素蒸發，同時還利用放電等離子體激發該元素。由于在等離子體中激發的元素，以特有的波長發光，所以對該發出的光進行分光后測量該波長的光強度，能夠對該元素進行定量。另外，含有元素不明時，取得規定波長范圍的發光光譜，調查線光譜存在的波長后，還能夠進行定性分析。一般地說，以幾十～幾百Hz左右的周期，進行反復火花放電，對與各放電對應地獲得的測光值進行累計處理，以便提高測量精度。

在這種發光分析裝置中，為了進行火花放電，需要在比較短的時間內。將電容器充電到幾百V左右的電壓。因此，近幾年來，開關方式的電容器充電電路得到廣泛利用(例如參照專利文獻1)。圖3是現有技術的使用開關方式的電容器充電電路的發光分析裝置的方框結構圖。

在該發光分析裝置中，發光部由電容器充電電路1、電容器電路2、點火器電路3及發光座4構成。電容器充電電路1，包含直流電源11、具有初級線圈和次級線圈的回掃變壓器12、FET等開關元件13、驅動該開關元件13的充電控制部14。電容器電路2，包含整流二極管21、為了放電而積蓄電能的放電用電容器22以及檢出放電用電容器22的充電電壓的充電電壓檢出部23。點火器電路3，包含具有初級線圈和次級線圈的點火器變壓器31及旨在使點火器變壓器31的次級線圈產生高電壓的點火器驅動部32。另外，發光座4包含放電電極41及被分析物——試料(通常為金屬)42。

在電容器充電電路1中，回掃變壓器12的初級線圈和開關元件13，與直流電源11的兩端串聯，在充電控制部14的作用下，開關元件13接通(導通)后，直流電流就流入回掃變壓器12的初級線圈，使回掃變壓器12積蓄勵磁能量。充電控制部14只在預先規定的時間接通開關元件13，開關元件13被斷開時，在回掃變壓器12的次級線圈中產生反電動勢。這樣，剛才被回掃變壓器12積蓄的勵磁能量就在電容器電路2中，通過整流二極管21，供給放電用電容器22，使放電用電容器22充電。

如圖3所示地接通/斷開控制開關元件13，開關元件13每次斷開時，在剛才被回掃變壓器12積蓄的勵磁能量的作用下，放電用電容器22的充電電壓階躍狀地上升。充電電壓檢出部23監視放電用電容器22的充電電壓，充電控制部14根據該監視值，判定充電電壓是否超過規定電壓V1。直到充電電壓超過規定電壓V1為止，充電控制部14反復進行開關元件13的接通/斷開控制，充電電壓超過規定電壓V1時，停止開關元件13的接通動作，停止放電用電容器22的充電。

這樣，因為充電完畢，所以以后在點火器電路3中，在點火器驅動部32的作用下，點火器變壓器31中產生高電壓后，在放電電極41和金屬試料42之間就產生火花放電。這時，金屬試料42的表面局部性地成為高溫，該金屬試料42的表面存在的元素被蒸發。與此同時，被回掃變壓器12積蓄的能量向放電電極41和金屬試料42之間(間隙)移動，形成等離子體，上述蒸發的元素被等離子體中的電子激發。然后，被激發的元素恢復穩定的狀態時，發出相當于其能量差的波長的光。包含分光器及光檢出器等的測光部5，測量具有該元素特有的波長的發光，收集有關金屬試料42的含有元素的信息。

綜上所述，在現有技術的使用開關方式的電容器充電電路1中，采用放電用電容器22的充電電壓超過規定電壓V1后就停止充電的方法，在放電用電容器22中積蓄必要的電能。

可是，在上述那種電容器充電電路1中，存在著下述問題。就是說，由于接通開關元件13的時間一定，所以直流電源11的電壓變動后，控制開關元件13在每個接通/斷開動作中的勵磁能量的積蓄量就要變化。另外，其靜電電容在放電用電容器22的溫度上升等的作用下而變動。這樣，回掃變壓器12中的勵磁能量的積蓄量及放電用電容器22的靜電電容變動后，為了將放電用電容器22充電到某個一定電壓V1為止所需的開關元件13的接通/斷開動作的次數就要變化。于是，如圖5所示，放電用電容器22的充電電壓超過閾值電壓V1的時刻產生離差，停止充電時的放電用電容器22的充電電壓最大產生相當于開關元件13一次接通/斷開動作的電壓的離差。這樣，放電用電容器22積蓄的能量變動。

另外，由于用放電用電容器22的充電電壓的監視值進行停止放充電的控制，所以如上所述，放電用電容器22本身的靜電電容變動后，即使最終的充電電壓一定，該放電用電容器22保持的能量也要變化。