[发明专利]可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学测量技术领域，具体地，涉及一种可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法。

背景技术

微波等离子体炬（MPT）为金钦汉教授于1985年所发明，对应申请专利号为CN 94205428.8。目前微波等离子体炬（MPT）已经商业化应用于顺序扫描型光谱仪、全谱直读型光谱仪等。然而，在这些MPT光谱仪的使用过程中，一旦系统的参数发生变化，就需要对炬管反射端面进行调节。如工作气体的变化、分析物成分和浓度的变化、流量的变化、功率的变化等等，或系统阻抗无法匹配，均使得工作状态下的MPT的反射功率处于非最优状态，能量得不到有效的利用，因此需要对炬管反射端面的位置进行调节，以便使其工作在最优状态下。

传统的MPT炬管是以手动调节实现的，属于开环控制，有以下不足：（1）需要操作者的经验；（2）为调节炬管频繁开关MPT光谱仪，操作繁琐，不利于仪器保护；（3）人工调节时仪器处于不封闭状态，易造成微波泄漏；（4）在一些非最佳工作状态时，MPT炬管自身发热给操作者带来了不便。

基于上述原因，亟需一种能够实现微波等离子体炬自调谐的装置和方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法。

根据本发明提供的一种磁控管微波源MPT自调谐装置，所述微波等离子体炬（4）包括耦合天线（5）、调节件（6），其特征在于，所述装置包括磁控管微波源，控制模块（2），传动装置（3）；

所述微波源与所述耦合天线（5）相连，所述调节件（6）与所述传动装置（3）相连，所述传动装置（3）与所述控制模块（2）相连，所述控制模块（2）与所述磁控管微波源相连；

其中，所述磁控管微波源用以：

产生微波电磁场，从而为微波等离子体炬（4）提供微波能；

从耦合天线（5）获取微波等离子体炬（4）的反馈信息，将反馈信息中的反射功率值提取出来并反馈给控制模块（2）；

所述控制模块用以依据所述反射功率值以及预设的参数关系曲线向所述传动装置（3）发出控制信号，

所述传动装置（3）用以根据所述控制信号带动调节件（6）移动。

进一步地，所述磁控管微波源包含磁控管（8）、激励波导（9）、衰减器（12）、检波器（13）、转接模块（15）；所述磁控管（8）、激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次相连；所述转接模块（15）、衰减器（12）、检波器（13）、控制模块（2）也依次相连；所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次传输，从而为所述微波等离子体炬（4）提供微波能；所述反馈信息经耦合天线（5）、转接模块（15）衰减器（12）、检波器（13）依次传输，所述检波器（13）用以提取该反射功率值并反馈给控制模块（2）。

进一步地，所述转接模块（15）包含定向耦合器（10）和波导同轴转接器（11）；所述定向耦合器（10）分别与所述激励波导（9）、波导同轴转接器（11）、衰减器（12）连接；所述波导同轴转接器（11）与耦合天线（5）连接，所述波导同轴转接器（11）用以将定向耦合器（10）的矩形场微波能转换成同轴电磁场模式；

所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、定向耦合器（10）、波导同轴转接器（11）、耦合天线（5）依次传输；所述反馈信息经由耦合天线（5）、波导同轴转接器（11）、定向耦合器（10）、衰减器（12）、检波器（13）依次传输。

进一步地，所述转接模块（15）包含三端口环形器（14）；所述三端口环形器（14）的第一端口与所述激励波导（9）相连，所述三端口环形器（14）的第二端口与所述耦合天线（5）相连，所述三端口环形器（14）的第三端口与所述衰减器（12）相连；

所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由所述激励波导（9）、三端口环形器（14）的第一端口、三端口环形器（14）的第二端口、耦合天线（5）依次传输；所述反馈信息经由耦合天线（5）、三端口环形器（14）的第二端口、三端口环形器（14）的第三端口、衰减器（12）、检波器（13）依次传输。

进一步地，所述传动装置（3）包括电机和联动装置，所述电机分别与所述控制模块（2）和联动装置连接，所述联动装置与所述调节件连接；

所述电机用以根据控制模块（2）输出的控制信号转动，并通过联动装置带动调节件（6）移动。

进一步地，所述控制模块（2）为单片机。