一款基于65nm CMOS工艺的高效率50GHz压控振荡器及其电感耦合效应的研究

一款基于65nm CMOS工艺的高效率50GHz压控振荡器及其电感耦合效应的研究
一款基于65nm CMOS工艺的高效率50GHz压控振荡器及其电感耦合效应的研究

Vol.34,No.7Journal of

Semiconductors July 2013

A 65nm CMOS high efficiency 50GHz VCO with regard to the coupling effect of inductors

Ye Yu(叶禹)1;2; and Tian Tong(田彤)3

1Key

Laboratory of Terahertz Solid-State Technology,Shanghai Institute of Micro-system and Information Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050,China

2University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

3Internet of Things System Technology Laboratory,Shanghai Institute of Micro-system and Information Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050,China

Abstract:A 50GHz cross-coupled voltage controlled oscillator (VCO)considering the coupling effect of induc-tors based on a 65nm standard complementary metal oxide semiconductor (CMOS)technology is reported.A pair of inductors has been fabricated,measured and analyzed to characterize the coupling effects of adjacent inductors.The results are then implemented to accurately evaluate the VCO’s LC tank.By optimizing the tank voltage swing and the buffer’s operation region,the VCO achieves a maximum efficiency of 11.4%by generating an average output power of 2.5dBm while only consuming 19.7mW (including buffers).The VCO exhibits a phase noise of 87dBc/Hz at 1MHz offset,leading to a figure of merit (FoM)of –167.5dB/Hz and a tuning range of 3.8%(from 48.98to 50.88GHz).

Key words:CMOS;coupling effects;inductors;LC tank;VCO DOI:10.1088/1674-4926/34/7/075001EEACC:1350H;2570D

1.Introduction

V oltage controlled oscillators (VCOs)are key building

blocks in millimeter-wave (mm-wave)integrated circuits due to the increasing demand for wide band and high data rate communication systems.Therefore,great efforts have been made to enhance the performance of mm-wave VCOs ?1 3 .For VCOs employing an LC tank as a resonator,such as the Col-pitts or cross-coupled VCO,the oscillation frequency is de-termined by the values of the tank inductors and capacitors.Hence,it is important to study the parasitic effects which af-fect the total equivalent values of the tank.Recently,as im-plemented in high frequencies,LC tank VCOs face increased challenges of coupling effects due to miniaturization.Tank in-ductors need to be placed very close to each other in layout.Although special technologies have been applied to de-couple those inductors on a process level,such as guard-rings and deep n-well technology,there are still strong coupling effects be-tween the adjacent inductors introducing parameter drift.Pre-vious works on coupling inductors ?4;5 were not intended for application in VCO design.Another key issue in VCOs is to improve power efficiency while exhibiting high output power.To achieve high efficiency,the CMOS VCO is significant in lowering the whole power dissipation in mm-wave systems.Recently,CMOS VCOs operating at around 50GHz or higher regularly have low output power and low efficiency ?6;7 .

In this work,an extraction of the coupling effects in a VCO’s tank inductor has been adopted to obtain the accuracy value of the inductor.A high quality factor (Q -factor)metal–oxide–metal (MOM)capacitor has been implemented to gain high power efficiency.Section 2extracts the coupling effects.

The proposed VCO topology and measured results are illus-trated in Sections 3and 4.Conclusions are drawn in Section 5.

2.Coupling effects of inductors

Different from Ref.[4],adjacent cascaded inductors are focused upon in this work,corresponding to the implementa-tion in a VCO’s LC tank.Figures 1(a)and 1(b)illustrate the micro-photograph of the element and cascaded fabricated spi-ral inductor.Except for the number of cascaded inductor,the sizes of the inductors are identical in this work.The inner dia-meter of each inductor is 11 m,the width of inductor is 3 m,and the gap between metal lines is 3 m,respectively.The edge distance between two adjacent inductors is set to 40 m ?4 .

The effective inductance (L eff /and the effective Q -factor (Q eff /are extracted from the measured S -parameters where de-embedding technology has been implemented ?5 .As shown in Fig.2(a),two de-embedded S -parameters of the elemental in-

Fig.1.Microphotographs of the element inductor and the cascaded inductor.(a)Element inductor.(b)Cascaded inductor.

*Project supported by the Special Fund on IOT Technology Research from China Government (No.YORSKB1001).?Corresponding author.Email:yye@https://www.360docs.net/doc/b812643677.html,

Received 26November 2012,revised manuscript received 27January 2013?2013Chinese Institute of Electronics

Fig.2.Coupling effects measurement for inductors with single-ended configuration.(a)With element inductor S -parameter in series.(b) With cascaded inductor S-parameter.

Fig.3.Simulated and measured L eff and Q eff with/without coupling effects.

ductor are connected in series to represent the cascaded induc-tor without coupling effects.The cascaded inductor consider-ing coupling characteristic is depicted in Fig.2(b).Both are single-ended driven and the characteristics are compared with simulated results based on HFSS.The simulated and measured L eff and Q eff with or without coupling effects are shown in Fig.3.

3.The proposed VCO topology

The proposed VCO is indicated in Fig.4,in which the cross coupled pair is utilized to compensate the loss in res-onators,such as parasitic resistance.The core consists of a neg-ative channel metal oxide semiconductor(NMOS)cross cou-pled pair(M1and M2),which provides negative resistance, and an LC tank(C1,C v1,C2,C v2,L1,L2/.A positive chan-nel metal oxide semiconductor(PMOS)tail transistor M3is employed as the current source to reduce the1=f noise?7 . 3.1.LC tank

The schematic of the tank inductor’s structure is shown in Fig.5(a)and the simulation results are indicated in Fig.5(b), with and without coupling effects.Based on the results ob-served in Section2,the edge distance is set to40 m,trading off between the inductor sizes and coupling effects.Simulated results show an8.6%reduction in L eff which means an actual 115pH for half the tank regarding the mutual inductance.

The half equivalent circuit of the proposed core VCO is featured in Fig.6,where the coupled pair M1and M2is mod-eled as a negative conductance G m1and a shunt capacitance C pm1representing parasitic capacitance caused by transistors. The lossy element is represented as G p,whereas C pBUF is buffer input capacitance.There is a trade-off between output power and frequency tuning range(FTR).To meet the start-up con-dition,the channel width of M1/M2only needs to be set as 8 m.Under the identical conditions such as the same LC tank and the same direct current(DC)supply,the enlargement of the channel width could increase the input current of the core VCO,which can indeed be exploited to achieve a higher out-put power and thus increase efficiency.?8 Hence,to gain a high output swing and efficiency the designed channel width needs to be extended to12 m.However,simultaneously,the in-creased parasite capacitance of the larger transistor will add to the LC tank in parallel.While the other passive LC tank stays the same,the added bypass parasite capacitance reduces the FTR.Another trade-off exists between phase noise and FTR. To improve the phase noise performance,the Q-factor of the LC tank needs to be enhanced?9 .As in Ref.[7],the Q-factor of the tank is more limited by the varactor but not the inductor in mm-wave regime.To compensate the low Q-factor caused by the accumulation MOS(AMOS)varactor,a high Q-factor MOM capacitor has been connected in parallel with the AMOS varactor to form the varactor C v1and C v2,as shown in Fig.7. The varactor C v1and C v2are connected with MOM capacitor C1and C2,respectively.As depicted in Fig.7,such a config-uration of capacitors in the tank could enhance the Q-factor compared with the only adoption of low Q-factor AMOS var-actors.However,by adding fixed MOM capacitors,such a configuration could reduce the FTR of the VCO at the same time.

3.2.Buffer

In this work,a two-stage buffer amplifier with transistors in common-source(CS)configuration is employed?2 to fur-ther boost the output power,in which the first stage transis-tor size is tapered to minimize the effect of the buffers on the LC tank.The circuit schematic of the output buffer is shown in Fig.8.The buffer’s supply is cut down to0.7V to achieve high efficiency whereas keeping good linearity of the output swing.

In order to further maximize the output swing and the ef-ficiency of the VCO,the bias of the second stage transistor has been adjusted to hold the transistor working in the class-AB region.As shown in Fig.8,the gate bias of M6is set as 0.7V,while M7is biased at0.55V.The first stage transis-tor is chosen to be small for good isolation between the sec-ond stage transistor and the core VCO,while keeping the sig-nal’s linearity.The second stage transistor is chosen to be large for high power output,while it operates in class-AB to cut off the power consumption thus to enhance power efficiency.Be-cause the core VCO output and the tank share the same ter-minals,the attached buffer amplifier has an influence on the tank impedance.Hence,the buffer needs to be carefully de-signed with the impedance matching.In this work,the on-chip inductors,with the inductance of165pH and220pH re-spectively,have been implemented for their ease of matching and low insertion loss.With respect to the operation in mm-wave,such implementations could enhance the VCO’s effi-ciency.

Fig.4.The topology of the50GHz cross-coupled VCO with buffers.

Fig.5.The structure and simulated results of the tank inductor.(a) Simulated model of the tank inductor.(b)Simulated L eff and

Q eff of the tank inductor with/without coupling effects.

4.

Measurement results

By utilizing a65nm CMOS1P8M standard process from

Fig.6.The equivalent half circuit of the LC tank.

Fig.7.Configuration of capacitors in the LC tank. UMC,a50GHz cross-coupled VCO with differential outputs is implemented in the core circuit.Buffers are used to isolate the core circuit from subsequent circuits and to achieve high output power with high efficiency.Figure9shows the micro-graph of the fabricated circuit,in which a symmetrical archi-tecture and layout are implemented to ensure the fully differen-tial operation of M1and M2.The total chip area,including the DC and radio frequency(RF)pads,is0.6 0.45mm2,where the active area only occupies0.45 0.3mm2.The VCO is characterized on-wafer,using an Agilent N9030A PXA for fre-quency,power and phase noise measurements.The spectrum

Fig.8.The circuit topology of the output buffer (one side).

Fig.9.Microphotograph of the proposed VCO.

Fig.10.Simulated and measured frequency and output power tuning curve.(a)Oscillation frequency.(b)Output power.(One-side output)

analyzer is connected to one of the VCO’s outputs,while the other one is terminated by a 50 load.Corrections for cable loss and single-ended measurement are applied.?8 At the max-imum linearity bias point the VCO core draws 12mA from 1V supply and the buffers draw 11mA from 0.7V supply,with the total 19.7mW power consumption.

As illustrated in Fig.10(a),the measured oscillation fre-quency is from 48.98to 50.88GHz,which corresponds to a FTR of 3.8%,with the controlled voltage,V TUNE ,from 0to 1.8V

.The simulation results with considering the adjacent in-

Fig.11.Measured phase noise of the proposed VCO at 50.88GHz.

ductors’coupling effect show better matching with measure-ments than the results derived from the simulation without considering the adjacent inductors’coupling effect.The nearly 10%differences in the simulated oscillation frequencies with-out regarding the coupling effect are because of the inaccu-rate effective inductance of the tank inductor.The figure il-lustrates that to get an accurate oscillation frequency,the cou-pling effect of the adjacent inductor should be considered in the LC tank VCO’s design.As featured in Fig.10(b),the out-put power simulation results with and without considering the adjacent inductors’coupling are almost the same.It is because the parasitic resistor depends on the lossy substrate,the metal conductance and size,but has little relationship with the cou-pling effect.Figure 10(b)shows that the one-side output power is around 0:5dBm over the whole tuning voltage interval in which the maximum one-side output power of 0.5dBm is achieved at 49.71GHz,whereas the simulated one-side out-put power is around 0.5dBm.The combined output power is more than 2.5dBm over the whole operation frequencies,while achieving a maximum 3.5dBm output power.This VCO also achieves a maximum efficiency of 11.4%and an average ef-ficiency of 9.1%over the entire FTR,respectively.In this pa-per,larger transistors in the tank are adopted for the potentially high headroom of voltage swing and thus linearity,high Q -factor on-chip inductors have been implemented for low loss matching and buffers working in Class-AB region have been employed.The high output power and efficiency performance could be ascribed to such changes.As far the currently avail-able literature by the authors is concerned,this is the highest output power when adopting the CMOS process around V-band or higher.

Measured phase noise at 50.88GHz is depicted in Fig.11,where the minimum value of 87dBc/Hz and 100dBc/Hz are achieved at 1MHz and 10MHz offset,respectively.Ta-ble 1shows the performance in comparison with some other published VCOs.A modified FoM including output power ?8 demonstrates that the presented VCO exhibits good perfor-mance.

5.Conclusion

In this paper,the coupling effects between cascaded induc-tors have been studied and then implemented in an LC cross-coupled CMOS VCO design.The VCO exhibits an average

https://www.360docs.net/doc/b812643677.html,pared performance of VCOS.

Reference Cao?2 Jimenez?6 Kim?7 Kraemer?8 Chiu?10 Li?11 This work Technology(CMOS)130nm65nm130nm65nm180nm90nm65nm

f0(GHz)595647596961.750 Phase noise

@1MHz(dBc/Hz)

89 99:4 95:4 90:3 76:2 90 87

FTR(%) 5.817 3.35 5.47.5 4.81 3.8

P dc(mW)9.824.6 3.8616.527.52 1.219.7

P rf(dBm) 10 9:3 15 0:9 18:5 19 3.5*

P rf=P dc(%) 1.00.470.08 4.90.07 1.311.4* FoM(dB/Hz) 173:1 185:1 182:9 168:2 158 186 167:5 FoMP**(dB/Hz) 163:1 175:8 167:9 167:3 139:5 167 167

*Combined the two differential ports.

**FoMP D FoM–10log10(P rf/1mW)

2.5dBm output power and average9.1%efficiency over the whole FTR while only consumes19.7mW,whereas achieves a minimum phase noise of–87dBc/Hz at1MHz offset and a FTR of

3.8%(48.98to50.88GHz).The maximum out-put power of3.5dBm and maximum efficiency of11.4%are achieved for the VCO.

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wave oscillator using inductive-division LC tank.IEEE J Solid-State Circuits,2009,44(7):1950

电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数

电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数 设备名称:电感耦合等离子体发射光谱仪 数量:1套 1、工作条件: 1.1 适于在交流电源相电压为230V±10%,频率50/60Hz的中国电网条件下长期正常工作; 2、设备用途 主要应用于对用于对各类样品中主量、微量及痕量元素的定性、半定量和定量分析, 仪器以固体检测器为基础,由进样系统、高频发生器、等离子体炬、光路系统、检测器、分析软件和计算机系统组成,全自动控制,仪器监控仪表全部由计算机控制. 3、技术规格与要求: 3.1技术规格 ★1具备耐HF酸,分析1ppm的锰标准溶液,Mn 257nm谱线的强度大于990万cps。 2蠕动泵为四通道系统。具有智能快速冲洗功能,随时监测特定的谱线 3炬管、雾室和雾化器为一体式设计,雾室、雾化器和等离子体相互分隔。具有雾化器压力提示功能,随时监控雾化器是否堵塞。提供软件截屏作为证明资料。 ★4自激式射频发生器,频率40.00MHz以上。功率稳定性优于0.1%。射频发生器的功率传输效率优于80%。最大功率≥1500W。提供软件截屏作为证明资料 ★5等离子体为垂直式,轴向、轴向衰减和径向、径向衰减四种观测方式,具有实时全彩色摄像系统,在仪器的控制软件中可以实时全彩色看到等离子体的运行图形,并观察炬管、炬管中心管是否变脏需要清洗。至少可设置1/500秒、1/1000秒、1/2000秒摄像速度抓拍等离子体。提供软件截屏作为证明资料。6免维护的平板或线圈等离子体且无需循环冷却水或气体进行冷却。 ★7等离子体气、雾化器、辅助气全部采用质量流量计控制,连续可调。等离子体正常运行的氩气消耗总量小于11升/分钟。 ★8光学系统高性能二维(交叉)色散中阶梯光栅(或棱镜),波长范围包含170-900nm。 能测试Cs894.347、Cl894.806nm;提供光谱图及标准曲线作为证明资料并作为验收指标。 9固态检测器,其形状与中阶梯二维光谱图完全匹配且无紫外线转换荧光涂层。强光和弱光同时测量采用不同的积分时间,避免检测器的损坏。 10 计算机控制系统与数据工作站为主流品牌最新款高配置商务机型,配激光高速打印机。软件为全中文多任务操作。控制软件可以在中文版Windows 7下运行,可以脱离仪器安装在其它计算机上进行模

电感三点式振荡器设计

目录 引言 (1) 1设计要求 (1) 2设计构思及理论 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2设计构思的理论依据 (3) 3系统电路的设计及原理说明 (4) 3.1系统框图及说明 (4) 3.2电路设计说明 (5) 3.3关键元器件的介绍 (5) 4仿真验证叙述及效果分析 (5) 4.1仿真电路 (5) 4.2仿真运行结果 (6) 5工程设计 (6) 6制作(特点)叙述 (7) 7调试测试分析 (7) 8结束语 (7) 谢辞 (9) 参考文献 (10) 附图 (11)

引言 三点式振荡电路是指电容或电感(反馈部分)的3个段分别接晶体管的三个极,故称为三点式振荡电路。目前三点式振荡电路主要分为电感三点式和电容三点式振荡电路。电感三点式振荡电路是指原边线圈的3个段分别接在晶体管的3个极。又称为电感反馈式振荡电路或哈特莱振荡电路。本次试验采用共基放大电路与电感三点式震荡回路结合成基本振荡器,再在后级加个共基放大电路来带动负载,并利用电容和电感的特性来改善输出波形。其特点是: 1.易起振。 2.调节频率方便。采用可变电容可获得较宽的频率调节范围,一般用于产生几十兆赫兹以下的正弦波。 3.输出波形较差。 1 设计要求 (1)要实现的功能:设计一个电感三点式振荡器,产生10MHz的震荡频率,并能带动620欧的负载。 (2)要求达到的技术指标:振荡频率f 0=10MHz,输出频率电压U ≥0.5V pp /620欧; 输出波形为正弦波(无明显失真);供电电压V cc =12V。 (3)完成要求:设计与制作可供实际检测的实物样品,并且按要求完成课程设计报告。 2 设计构思及理论 2.1 设计思路 要设计一个电感三点式振荡电路,可以有几个电容和电感还有一个三极管和一个后级放大电路来达到要求。用改变电容的方法来调整震荡频率,方便调试而不会影响反馈系数,可以是波形输出更加稳定而没有明显的失真现象。但是为了达到输出频率电压技术指标,加一个共基放大电路,提高输出电压幅度。 1.电路组成 如图所示为电感三点式振荡电路的原理图。这种电路的LC并联谐振电路中的电感有首端、中间抽头和尾端三个端点,分别与放大器件的集电极、发射极(地)和基极相 连,反馈信号取自电感L 2 上的电压,因此,习惯上将图1所示电路称为电感三点式LC 振荡电路。

电感耦合等离子体质谱

电感耦合等离子体质谱 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体(ICP),它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的,其主体是一个由三层石英套管组成的炬管,炬管上端绕有负载线圈,三层管从里到外分别通载气,辅助气和冷却气,负载线圈由高频电源耦合供电,产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离,则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子,形成涡流。强大的电流产生高温,瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离,辅助气用来维持等离子体,需要量大约为1L/min。冷却气以切线方向引入外管,产生螺旋形气流,使负载线圈处外管的内壁得到冷却,冷却气流量为10-15L/min。 最常用的进样方式是利用同心型或直角型气动雾化器产生气溶胶,在载气载带下喷入焰炬,样品进样量大约为1ml/min,是靠蠕动泵送入雾化器的。 在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV 的元素完全电离,电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV,因此都有很高的灵敏度,少数电离能较高的元素,如C,O,Cl,Br等也能检测,只是灵敏度较低。 ICP-MS由ICP焰炬,接口装置和质谱仪三部分组成;若使其具有好的工作状态,必须设置各部分的工作条件。 ICP工作条件 主要包括ICP功率,载气、辅助气和冷却气流量。样品提升量等,ICP功率一般为1KW 左右,冷却气流量为15L/min,辅助气流量和载气流量约为1L/min,调节载气流量会影响测量灵敏度。样品提升量为1ml/min。 接口装置工作条件 ICP产生的离子通过接口装置进入质谱仪,接口装置的主要参数是采样深度,也即采样锥孔与焰炬的距离,要调整两个锥孔的距离和对中,同时要调整透镜电压,使离子有很好的聚焦。 质谱仪工作条件 主要是设置扫描的范围。为了减少空气中成分的干扰,一般要避免采集N2、O2、Ar 等离子,进行定量分析时,质谱扫描要挑选没有其它元素及氧化物干扰的质量。同时还要有合适的倍增器电压。 事实上,在每次分析之前,需要用多元素标准溶液对仪器整体性能进行测试,如果仪器灵敏度能达到预期水平,则仪器不再需要调整,如果灵敏度偏低,则需要调节载气流量,锥孔位置和透镜电压等参数。

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)测定铝合金中其它金属元素的研究

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)测定铝合金中其它 金属元素的研究 摘要:本文采用电感耦合全谱直读等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对未知元素组成和含量的铝合金中钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的测定进行了研究,所测试的结果具有较好的精密度和准确度。 关键词:电感耦合等离子体原子发射光谱法元素组成和含量铝合金钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁 一、引言 铝合金具有较高的强度,良好的塑性成形能力和机械加工性能,在航空工业中具有重要的应用前景[1-3]。铝合金中其它金属的含量,如金属元素钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁等,对其性质和应用具有很大的影响[3-6]。所以,准确测定铝合金中其它金属的含量显得尤为重要。对金属材料的成分进行表征分析,可以深入了解材料的组成元素及其内部构造,可以为我们更好地去研发设计复杂的金属材料提供依据[7]。为此必需建立一个快速、准确的分析方法,以控制其化学成分,使该材料获得良好的物理性能。 国内外常用和新发展的分析方法包括[7-13]:分光光度法、滴定分析法、原子光谱分析法、X射线荧光光谱法、电化学分析法、电感耦合等离子体质谱法、激光诱导等离子体光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法(ICP-AES)和石墨炉原子吸收法。一般铝合金中元素的测定分析方法采用ICP-AES和石墨炉原子吸收法[9,14-18]。ICP-AES[19]作为一种新型的分析方法,较其它分析方法而言,具有灵敏度高、精密度好、线性范围宽、基体效应小、动态范围宽、快速简便并可同时进行多元素分析的优点,已成为铝合金常用的分析方法之一。 基于以上的背景调研,我们拟采用ICP-AES法对未知元素组成和含量的铝合金样品中其它金属元素的组成和含量进行研究,为铝合金材料的潜在应用和材料制备提供理论基础。通过查阅相关文献[3-5],可以知道铝合金材料中可能含有的金属元素;因此,本文主要研究并测定了铝合金中可能存在的金属元素,如钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的含量。 二、实验部分 1.主要仪器及实验条件 铝合金样品(元素组成和含量未知),水(二次去离子),盐酸(优级纯),硝酸(优级纯)。 ICP 6300型电感耦合等离子体发射光谱仪。工作参数:射频功率1.15 kW,

5.3.2 三点式振荡电路

5.3.2 三点式振荡电路 定义:三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。 三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合,可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点,是一种广泛应用的振荡电路,其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。 1、三点式振荡器的构成原则 图5 —20 三点式振荡器的原理图 图5 —20是三点式振荡器的原理电路(交流通路)为了便于分析,图中忽略了回路损耗,三个电抗元件

be ce bc X X X 、和构成了决定振荡频率的并联谐振回路。 要产生振荡,对谐振网络的要求:? 必须满足谐振回路的总电抗0be ce bc X X X ++=,回路呈现纯阻 性。 反馈电压f u 作为输入加在晶体管的b 、e 极,输出o u 加在晶体管的c 、e 之间,共射组态为反相放大器,放大 器的的输出电压o u 与输入电压i u (即f u )反相,而反馈 电压f u 又是o u 在bc X 、be X 支路中分配在be X 上的电压。 要满足正反馈,必须有 ()be be f o o be bc ce X X X X X u u u ==-+ (5.3.1) 为了满足相位平衡条件,f u 和o u 必须反相,由式(5.3.1)可知必有0be ce X X >成立,即 be X 和ce X 必须是同性质电抗,而 ()bc be ce X X X =-+必为异性电抗。 综上所述,三点式振荡器构成的一般原则: (1) 为满足相位平衡条件,与晶体管发射极相连

的两个电抗元件be X 、ce X 必须为同性, 而不与发射极相连的电抗元件bc X 的电 抗性质与前者相反,概括起来“射同基 反”。此构成原则同样适用于场效应管电路,对应 的有“源同栅反”。 (2) 振荡器的振荡频率可利用谐振回路的谐振频率来估 算。 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为容性的,称为电容三点式振荡器,也称为考比兹振荡器(Colpitts),如图5 —21(a )所示; 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为 感性的,称为电感三点式振荡器,也称为哈特莱振荡器(Hartley),如图5 —21(b )所示。 图5 —21 电容三点式与电感三点式振荡器电路原理图

电感耦合等离子体发射光谱仪

电感耦合等离子体发射光谱仪技术要求 1.设备名称 电感耦合等离子体发射光谱仪 2.总体要求 原装进口全谱直读型台式ICP光谱仪一台。主要适用于合金、钢、铁、炉渣等材料中Si、Mn、P、Cr、Ni、Cu、Al、Mo、Ti、Sn、As、Ca等元素主量及微量元素的快速定性、半定量和定量分析,要求制造商有良好的业绩。仪器应具有开机稳定时间短、长期稳定性好、使用成本低等特点。制造商应具有设计、制造本标书所规定设备的资格和能力,对设备的分析精度、质量、使用性能、供货的完整性、安装指导及调试负责。 3. 技术指标 *3.1 检测器:带高效半导体制冷的CID或CCD固体检测器,启动时间小于3 分钟;检测单元大于10万个,硬件上具有防溢出装置,能够实现高低含量元素同时测定。 3.2 光学系统:恒温驱气型中阶梯分光系统 3.3单色器:中阶梯光栅,石英棱镜二维色散系统,高能量。 3.4 光室:精密恒温,驱氩气或氮气。 3.5波长范围:166-770nm,全波长覆盖; *3.6光学分辨率(FHW):≤0.007nm 在200 nm处(分辨率和下面的检出限须在相同条件获得)。 3.7 焦距范围:350mm-510mm,以保证光学系统的稳定性。 3.8 等离子体 3.8.1等离子体观察方式:垂直观测 3.8.2高频发生器:功率27.12或40.68 MHZRF,自激式固态发生器,自动调谐, 功率稳定

性优于0.1%,最大RF功率: 1500W,连续可调。 3.8.3 冷却方式:水冷和风冷。 3.9 进样系统: 3.9.1全计算机自动控制的3或4通道滚轮蠕动泵,MFC质子流量计控制雾化器,范围从0-1.5L/min可调,所有气体都由软件控制,并进行安全连锁。 3.9.2进样系统:包括标准进样系统、高盐进样系统和耐HF酸进样系统。 3.10分析软件: 3.10.1软件操作方便、直观,具有定性、半定量、定量分析功能。 3.10.2具有同时记录所有元素谱线的“摄谱”功能,并能永久保存和自动检索操作软件,并可永久保存和日后再分析。 3.10.3具有多种干扰校正方法和实时背景扣除功能。 3.10.4 仪器诊断软件和网络通讯,数据再处理功能。 3.11 分析性能 3.11.1分析速度:≥每分钟60个元素或谱线,而且每条测量谱线的积分时间≤15秒。 3.11.2样品消耗量:< 2ml,测定60个元素。 3.11.3谱线灵活性:可对分析元素的任何一条谱线进行定性、半定量和定量分析,便于分析研究。 3.11.4 测定谱线的线性动态范围:≥105(以Mn257.6nm 来测定,相关系数≥0.9996)。 3.11.5内标校正:同时的内标校正,即内标元素和测量元素必须同时曝光。 3.11.6精密度:测定1ppm或10ppm多元素混合标准溶液,重复测定十次的RSD≤0.5%。 3.11.7稳定性:测定1ppm或10ppm多元素混合标准溶液,连续测定4小时的长时间稳定性RSD<2.0%。 4. 配置要求:

电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法 2015年版《药典》四部通则0412 本法是以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析方法。主要用于进行多种元素的同时测定,并可与其他色谱分离技术联用,进行元素形态及其价态分析。 样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体中心区,在高温和惰性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离,转化成带正电荷的正离子,经离子采集系统进入质量分析器,质量分析器根据质荷比进行分离,根据元素质谱峰强度测定样品中相应元素的含量。 本法灵敏度高,适用于各类药品从痕量到微量的元素分析,尤其是痕量重金属元素的测定。 1.仪器的一般要求 电感耦合等离子体质谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体(ICP)离子源、接口、离子透镜系统、四极杆质量分析器、检测器等构成,其他支持系统有真空系统、冷却系统、气体控制系统、计算机控制及数据处理系统等。 样品引入系统按样品的状态不同分为液体、气体或固体进样,通常采用液体进样方式。样品引入系统主要由样品导入和雾化两个部分组成。样品导入部分一般为蠕动泵,也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定,泵管弹性良好,使样品溶液匀速泵入,废液顺畅排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后,在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室,大雾滴碰到雾化室壁后被排除,只有小雾滴可进入等离子体离子源。要求雾化器雾化效率高,雾化稳定性好,记忆效应小,耐腐蚀;雾化室应保持稳定的低温环境,并应经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等;常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中应根据样品基质、待测元素、灵敏度等因素选择合适的雾化器和雾化室。

电感耦合等离子体原子发射光谱法

电感耦合等离子体原子发射光谱法 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法,可进行多元素的同时测定。 样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析);根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。 本法适用于各类药品中从痕量到常量的元素分析,尤其是矿物类中药、营养补充剂等药品中的元素定性定量测定。 1、对仪器的一般要求 电感耦合等离子体原子发射光谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体(ICP)光源、分光系统、检测系统等构成,另有计算机控制及数据处理系统,冷却系统、气体控制系统等。 样品引入系统 按样品状态不同可以分为以液体、气体或固体进样,通常采用液体进样方式。样品引入系统由两个主要部分组成:样品提升部分和雾化部分。样品提升部分一般为蠕动泵,也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定,泵管弹性良好,使样品溶液匀速地泵入,废液顺畅地排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后,在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室,大雾滴碰到雾化室壁后被排除,只有小雾滴可进入等离子体源。要求雾化器雾化效率高,雾化稳定性高,记忆效应小,耐腐蚀;雾化室应保持稳定的低温环境,并需经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等;常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中宜根据样品基质,待测元素,灵敏度等因

素选择合适的雾化器和雾化室。 电感耦合等离子体(ICP)光源 电感耦合等离子体光源的“点燃”,需具备持续稳定的高纯氩气流,炬管、感应圈、高频发生器,冷却系统等条件。样品气溶胶被引入等离子体源后,在6,000K~10,000K的高温下,发生去溶剂、蒸发、离解、激发、电离、发射谱线。根据光路采光方向,可分为水平观察ICP源和垂直观察ICP源;双向观察ICP 光源可实现垂直/水平双向观察。实际应用中宜根据样品基质、待测元素、波长、灵敏度等因素选择合适的观察方式。 色散系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的色散系统通常采用棱镜或光栅分光,光源发出的复合光经色散系统分解成按波长顺序排列的谱线,形成光谱。 检测系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的检测系统为光电转换器,它是利用光电效应将不同波长光的辐射能转化成电信号。常见的光电转换器有光电倍增管和固态成像系统两类。固态成像系统是一类以半导体硅片为基材的光敏元件制成的多元阵列集成电路式的焦平面检测器,如电荷注入器件(CID)、电荷耦合器件(CCD)等,具有多谱线同时检测能力,检测速度快,动态线性范围宽,灵敏度高等特点。检测系统应保持性能稳定,具有良好的灵敏度、分辨率和光谱响应范围。 冷却和气体控制系统 冷却系统包括排风系统和循环水系统,其功能主要是有效地排出仪器内部的热量。循环水温度和排风口温度应控制在仪器要求范围内。气体控制系统须稳定正常地运行,氩气的纯度应不小于99.99%。 2、干扰和校正 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定中通常存在的干扰大致可分为两类:

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)

(六)电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) ICP-MS的检出限给人极深刻的印象,其溶液的检出限大部份为ppt级,实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出,ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的,若涉及固体中浓度的检出限,由于ICP-MS的耐盐量较差,ICP-MS 检出限的优点会变差多达50倍,一些普通的轻元素(如S、 Ca、 Fe 、K、 Se)在ICP-MS 中有严重的干扰,也将恶化其检出限。 ICP-MS由作为离子源ICP焰炬,接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体(ICP),其主体是一个由三层石英套管组成的炬管,炬管上端绕有负载线圈,三层管从里到外分别通载气,辅助气和冷却气,负载线圈由高频电源耦合供电,产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离,则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子,形成涡流。强大的电流产生高温,瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中,然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区,等离子体的高温使样品去溶剂化,汽化解离和电离。部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统,在真空系统内,正离子被拉出并按照其质荷比分离。在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离,电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV,因此都有很高的灵敏度,少数电离能较高的元素,如C,O,Cl,Br等也能检测,只是灵敏度较低。

电感耦合等离子体质谱的应用

电感耦合等离子体质谱的应用 摘要:随着对新的无机元素分析测试的需要,一种新型的元素和同位素分析技术—电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)迅速发展起来。目前该技术已经成为无机元素分析领域不可缺少的技术之一,已被广泛应用于环境、化工、卫生防疫等各个领域。ICP-MS相比其他无机分析方法具有可分析元素种类多、灵敏度高、线性范围宽、分析速度快、分析成本低的特点。 关键词:电感耦合等离子体质谱;元素分析;方法;应用 Abstract: With the need for analysis and testing new inorganic elements, a new type of elemental and isotopic analysis - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) rapidly developed. The technology has become indispensable in the field of inorganic elemental analysis technology; it has been widely used in various fields of environmental, chemical, health and epidemic prevention. ICP-MS compared to other inorganic analytical methods can be analyzed and many kinds of elements, high sensitivity, wide linear range, rapid analysis, low-cost analysis. Key words: inductively coupled plasma mass spectrometry; elemental analysis;; application 1 引言 目前,痕量元素分析尤其是对毒性较大的重金属元素和一些有益微量元素的分析,已成为各种生产、卫生法规的重要规定,占据着日常工作中相当大的分析工作量,在环境领域中具有不可替代的作用。灵敏、快速、准确的无机元素分析仪器是环境领域最重要的装备之一。 ICP-MS是80年代发展起来的新的无机元素分析测试技术。它以独特的接口技术将ICP的高温(8000K)电离特性与四极杆质谱计的高灵敏、快速扫描的优点相结合,可同时分析几乎地球上所有元素。被广泛应用于环境、化工、卫生防疫等样品中的多元素同时分析。 2 目前几种常用的无机分析技术以及ICP-MS的优势 目前无机分析所用的仪器主要有火焰吸收光谱法(FAAS)、石墨炉吸收光谱(GF-AAS)、氢化物原子荧光光谱法(HG-AFS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)以及电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)几大类。其中: 火焰吸收光谱法(FAAS)的灵敏度差, 线性范围窄, 不能满足环境中重金属元素的测定要求。

通信电子线路课程设计报告——电感三点式正弦波振荡器

课程设计报告 课题名称_____通信电子线路课程设计_ 学院电子信息学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师

目录 摘要 ............................................................................................ I 1绪论.. (1) 2正弦波振荡器 (2) 2.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (2) 2.2平衡条件 (3) 2.3起振条件 (3) 2.4稳定条件 (4) 3电感三点式振荡器 (5) 3.1三点式振荡器的组成原则 (5) 3.2电感三点式振荡器 (5) 3.3 振荡器设计的模块分析 (6) 4 仿真与制作 (10) 4.1仿真. (10) 4.2分析调试 (12) 5 心得体会...................................13= 参考文献 (14)

摘要 反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器,主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同,正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计,电感三点式容易起振,调整频率方便,变电容而不影响反馈系数。 正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如,无线发射机中的载波信号源,接收设备中的本地振荡信号源,各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节,都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同,可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波,后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。 本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 11.0的软件作为电路设计的仿真软件,电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器,电路的额定电源电压为5.0 V,电流为1~3 mA,电路可输出输出频率为8 MHz(该频率具有较大的变化范围)。 关键词:高频、电感、振荡器

电感耦合等离子体质谱仪工作原理详解

电感耦合等离子体质谱仪工作原理详解 电感耦合等离子体质谱仪是一种常用的质谱仪产品,主要由等离子体发生器、雾化室、矩管、四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管等部件组成,在多个行业中都有一定的应用。电感耦合等离子体质谱仪工作原理是什么呢?下面 小编就来具体介绍一下,希望可以帮助到大家。电感耦合等离子体质谱仪工作原理工作原理是根据被测元素通过一定形式进入高频等离子体中,在高温下电离成离子,产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进人四极杆质谱分析器按照荷质比分离,既可以按照荷质比进行半定量分析,也可以按照特定荷质比的离子数目进行定量分析。该类型质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成,还配有数据处理系统、真空系统、供电控制系统等。样品从引入到得到最终结果的流程如下:样品通常以液态形式以1mL/min的速率泵入雾化器,用大约1L/min的氩气将样品转变成细颗粒的气溶胶。气溶胶中细颗粒的雾滴仅 占样品的1%~2%,通过雾室后,大颗粒的雾滴成为废液被排出。从雾室出口出来的细颗粒气溶胶通过样品喷射管被传输到等离子体炬中。ICP-MS中等离子体炬的作用与ICP-AES中的作用有所不同。在铜线圈中输入高频(RF)电流产生强的磁场,同时在同心行英管(炬管)沿炬管切线方向输入流速大约为15L/min 的气体(一般为氩气),磁场与气体的相互作用形成等离子体。当使用高电压电火花产生电子源时,这些电子就像种子一样会形成气体电离的效应,在炬管的开口端形成一个温度非常高(大约10000K)的等离子体放电。但是,ICP-MS与ICP-AES的相似之处也仅此而已。在ICP-AES中,炬管通常是垂直放置的,等离子体激发基态原了的电了至较高能级,当较高能级的电子落回基态时,就会发射出某一待测元素的特定波长的光子。在ICP-MS中,等离子体炬管都是水平放置的,用于产生带正电荷的离子,而不是光子。实际上,ICP-MS分析中

电感耦合等离子体实验讲义

实验三电感耦合等离子发射光谱定量分析 一、实验目的 1.初步掌握电感耦合等离子发射光谱仪的使用方法。 2.学会用电感耦合等离子发射光谱法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。 3.学会用电感耦合等离子发射光谱法测定试样中元素含量的方法。 二、实验原理 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素的原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。各种元素因其原子结构不同,而具有不同的光谱。因此,每一种元素的原子激发后,只能辐射出特定波长的光谱线,它代表了元素的特征,这是发射光谱定性分析的依据。 电感耦合等离子发射光谱仪是以场致电离的方法形成大体积的ICP 火焰,其温度可达10000 K,试样溶液以气溶胶态进入ICP 火焰中,待测元素原子或离子即与等离子体中的高能电子、离子发生碰撞吸收能量处于激发态,激发态的原子或离子返回基态时发射出相应的原子谱线或离子谱线,通过对某元素原子谱线或离子谱线的测定,可以对元素进行定性或定量分析。ICP 光源具有ng/mL 级的高检测能力;元素间干扰小;分析含量范围宽;高的精度和重现性等特点,在多元素同时分析上表现出极大的优越性,广泛应用于液体试样(包括经化学处理能转变成溶液的固体试样)中金属元素和部分非金属元素(约74种)的定性和定量分析。 三、仪器与试样 仪器:ICP OES-6300 电感耦合等离子发射光谱仪 试样:未知水样品(矿泉水) 四、实验内容 1.每五位同学准备一水样品进行定量分析,熟悉测试软件的基本操作,了解光谱和数据结果的含义。 2.观摩定量分析操作,学会分析标准曲线的好坏,掌握操作要点和测试结果的含义。 五、实验步骤 1.样品处理 (1)自带澄清水溶液20 mL,要求无有机物,不含腐蚀性酸、碱,溶液透明澄清无悬浮物,离子浓度小于100 μg/mL。 (2)将待测液倒入试管。

电感耦合等离子体质谱ICP-MS的原理与操作

电感耦合等离子体质谱ICP-MS 1.ICP-MS仪器介绍 测定超痕量元素和同位素比值的仪器。由样品引入系统、等离子体离子源系统、离子聚焦和传输系统、质量分析器系统和离子检测系统组成。 工作原理: 样品经预处理后,采用电感耦合等离子体质谱进行检测,根据元素的质谱图或特征离子进行定性,内标法定量。样品由载气带入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离,转化成带电荷的正离子,通过铜或镍取样锥收集的离子,在低真空约133.322帕压力下形成分子束,再通过1~2毫米直径的截取板进入质谱分析器,经滤质器质量分离后,到达离子探测器,根据探测器的计数与浓度的比例关系,可测出元素的含量或同位素比值。 仪器优点: 具有很低的检出限(达ng/ml或更低),基体效应小、谱线简单,能同时测定许多元素,动态线性范围宽及能快速测定同位素比值。地质学中用于测定岩石、矿石、矿物、包裹体,地下水中微量、痕量和超痕量的金属元素,某些卤素元素、非金属元素及元素的同位素比值。

2.ICP产生原理 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体(ICP),它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的,其主体是一个由三层石英套管组成的炬管,炬管上端绕有负载线圈,三层管从里到外分别通载气,辅助气和冷却气,负载线圈由高频电源耦合供电,产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离,则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子,形成涡流。强大的电流产生高温,瞬间使氩气形成温度可达10000k 的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离,辅助气用来维持等离子体,需要量大约为1 L/min。冷却气以切线方向引入外管,产生螺旋形气流,使负载线圈处外管的内壁得到冷却,冷却气流量为10-15 L/min。

电感耦合等离子体发射光谱仪原理

电感耦合等离子体发射光谱仪原理 1、ICP-AES分析性能特点 等离子体(Plasma)在近代物理学中是一个很普通的概念,是一种在一定程度上被电离(电离度大于0.1%)的气体,其中电子和阳离子的浓度处于平衡状态,宏观上呈电中性的物质。 电感耦合等离子体(ICP)是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场,使工作气体形成等离子体,并呈现火焰状放电(等离子体焰炬),达到10000K的高温,是一个具有良好的蒸发-原子化-激发-电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构,有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定;较低的载气流速(低于1L/min)便可穿透ICP,使样品在中心通道停留时间达2~3ms,可完全蒸发、原子化;ICP环状结构的中心通道的高温,高于任何火焰或电弧火花的温度,是原子、离子的最佳激发温度,分析物在中心通道内被间接加热,对ICP放电性质影响小;ICP 光源又是一种光薄的光源,自吸现象小,且系无电极放电,无电极沾污。这些特点使ICP光源具有优异的分析性能,符合于一个理想分析方法的要求。 一个理想的分析方法,应该是:可以多组分同时测定;测定范要围宽(低含量与高含量成分能同测定);具有高的灵敏度和好的精确度;可以适用于不同状态的样品的分析;操作要简便与易于掌握。ICP-AES分析方法便具有这些优异的分析特性: ⑴ ICP-AES法首先是一种发射光谱分析方法,可以多元素同时测定。

发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态,便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器,不论是多道直读还是单道扫描仪器,均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素(30~50个,甚至更多)。已有文献报导的分析元素可达78个[4],即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性气体外,自然界存在的所有元素,都已有用ICP-AES法测定的报告。当然实际应用上,并非所有元素都能方便地使用ICP-AES法进行测定,仍有些元素用ICP-AES法测定,不如采用其它分析方法更为有效。尽管如此,ICP-AES法仍是元素分析最为有效的方法。 ⑵ ICP光源是一种光薄的光源,自吸现象小,所以ICP-AES法校正曲线的线性范围可达5~6个数量级,有的仪器甚至可以达到7~8个数量级,即可以同时测定0.00n%~n0%的含量。在大多数情况下,元素浓度与测量信号呈简单的线性。既可测低浓度成分(低于mg/L),又可同时测高浓度成分(几百或数千mg/L)。是充分发挥ICP-AES多元素同时测定能力的一个非常有价值的分析特性。 ⑶ ICP-AES法具有较高的蒸发、原子化和激发能力,且系无电极放电,无电极沾污。由于等离子体光源的异常高温(炎炬高达1万度,样品区也在6000℃以上),可以避免一般分析方法的化学干扰、基体干扰,与其它光谱分析方法相比,干扰水平比较低。等离子体焰炬比一般化学火焰具有更高的温度,能使一般化学火焰难以激发的元素原子化、激发,所以有利于难激发元素的测定。并且在Ar气氛中不易生成难熔的金属氧化物,从而使基体效应和共存元素的影响变得不明显。很多可直接测定,使分析操作变得简单,实用。

三点式振荡器

三点式振荡器 (学号:) (物理与电子信息学院 10级电子信息工程1班,内蒙古呼和浩特 010022) 指导教师: 摘要:三点式振荡器是以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器。本文主要介绍的是三点式振荡器的基本工作原理,对电感三点式及电容三点式振荡器的原理电路进行分析并讨论了三点式振荡器简化交流通路的画法和判断产生振荡的一般原则,并通过例子来对方法进行验证。 关键词:电感三点式;电容三点式;交流通路;振荡电路 中图分类号:TN752 1引言 振荡器用于产生一定频率和幅度的信号,它无需外部激励就能自动的将直流电源供给的功率转换为指定频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器的种类很多,根据产生振荡波形的不同,可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。本文所讨论的三点式振荡器是一种反馈振荡器,它是正弦波振荡器的一种,利用正反馈原理构成。 振荡器在现代科学技术领域中有着广泛的应用,例如,在广播、电视、通信设备中振荡器用来产生所需要的载波和本机振荡信号;在各种信号源、测量仪器中用来产生各种频段的正弦信号等。它是不可缺少的的核心组成部分之一,是一种最基本的电子线路。 本文先讨论三点式振荡器的基本工作原理,然后分别对电感三点式和电容三点式电路进行分析,最后通过例子来对三点式振荡器简化交流通路的画法和判断产生振荡的一般原则进行验证。 2三点式振荡器的基本工作原理 我们应该要了解振荡器正常工作所需满足的三个条件即平衡条件、起振条件以及稳定条件,这样有利于后面我们对三点式振荡器原理的认识。

图1 反馈振荡器的构成框图 2.1振荡的平衡条件 当反馈信号f u 等于放大器的输入信号i u ,或者说,反馈信号f u 恰好等于产生输出电压o u 所需的输入电压i u ,这时振荡电路的输出电压不再发生变化,电路达到平衡状态, 因此,将i f U U =称为振荡的平衡条件。根据图1可知,放大器开环电压放大倍数A 和反馈网络的电压传输系数F 分别为: i O U U A =;O f U U F = (1.1.1) 所以 i O f U A F U F U == (1.1.2) 由此可得,振荡的平衡条件为 1||)(===+f a j e F A F A T ?? (1.1.3) 式中,T 为反馈系统环路增益;||A 、a ?为放大倍数A 的模和相角;||F 、f ?为反馈系数F 的模和相角。 由(1.1.3)式可知,振荡器正常工作时的相位平衡条件为 π???n f a T 2=+= ( ,2,1,0=n ) (1.1.4) 振幅平衡条件为 1||==F A T (1.1.5)

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪实操

深圳市药品检验研究院(深圳市医疗器械检测中心) 检验记录 检品编号:CZ20172653 检品名称:喜炎平注射液 批号:2016112503 规格:2ml:50mg 剂型:注射剂 生产单位:江西青峰药业有限公司 供样单位:深圳市食品药品监督管理局 检验依据:铅、镉、砷、汞、铜测定法(中国药典2015版一部附录ⅨB电感耦合等离子体法) 装 订 线 备注:所有称样的原始数据采集在本院lims系统中,无纸质打印数据。 检验者:日期:年月日~ 年月日 校核者:日期:年月日

检品编号:CZ20172653检品名称:喜炎平注射液 【重金属及有害元素残留(铅、镉、砷、汞、铜)】初试 复试□日期:2017 年06 月01日~06月02 日室温:_21.8℃__ 相对湿度:_58%RH__ 方法:电感耦合等离子体质谱法 仪器:微波消解仪型号MARS6 编号_20070641___ 仪器:电感耦合等离子体质谱仪型号X-Series 2 编号_20100118___ 移液器:10~100μL单通道移液器(222766Z) 100~1000μL单通道移液器(214563Z) 500~5000μL单通道移液器(235793Z) 检验者:校核者:

标准品储备液的制备:分别精密吸取铅、砷单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心,批号分别为16B064-1、16A005-4,浓度分别为1000μg/ml)各1ml、镉单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心,批号分别为16B033-2,浓度为1000μg/ml)0.5ml,置100ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,再精密吸取5ml,置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,作为储备液①(铅、砷:1μg/ml,镉:0.5μg/ml); 精密吸取铜单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心,批号分别为16B032-2,浓度为1000μg/ml)0.5ml,置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,作为储备液②(铜:10μg/ml); 精密吸取汞单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心,批号分别为16A015-2,浓度为1000μg/ml)0.5ml置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,再精密吸取0.5ml,置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,作为储备液③(汞:0.1μg/ml)。 标准溶液的制备:分别精密吸取储备液① 0、0.05、0.25、0.5、1.0ml和储备液② 0、0.25、0.5、1.0、2.5ml,置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,即得。(每1ml含铅和砷0、1、5、10、20ng;含镉0、0.5、2.5、5、10 ng;含铜0、50、100、200、500 ng); 精密吸取储备液③ 0、0.1、0.25、0.5、1.0、2.5ml,置50ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,即得。(每1ml含汞0、0.2、0.5、1、2、5ng)。 内标溶液的制备:精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心,批号分别为为16B008、169013、169044-2,浓度分别为1000μg/ml)各0.5ml,置50ml量瓶中,加2%硝酸溶液稀释至刻度,摇匀,再精密吸取1ml,置500ml量瓶中,用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度,摇匀,即得,浓度为20ng/ml。 检验者:校核者:

电感三点式正弦波振荡电路

2015~2016学年第二学期 《高频电子线路》课程设计 任务书 题目电感三点式正弦波振荡器的设计 院系电气学院 班级14级通信工程(2)班 姓名黄江涛况友杰刘磊 鲁杰倪靖刘丙晟 指导教师王银花周珍艮 电气工程学院 2016年6月18日

振荡器(英文:oscillator)是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件。其构成的电路叫振荡电路,能将直流信号转换为具有一定频率的交流电信号输出。振荡器的种类很多,按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器;按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等;按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛用于电子工业、医疗、科学研究等方面。 三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器。三点式振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点, 是一种广泛应用的振荡电路, 其工作频率可达到几百兆赫。本文将围绕高频电感三点式正弦波振荡器进行具有具体功能的振荡器的理论分析与设计。 关键词:高频;电感三点式;正弦波;振荡器;缓冲级

摘要 (2) 目录 (3) 第一章正弦波振荡器 (4) 1.1反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (4) 1.2平衡条件 (5) 1.3起振条件 (5) 1.4稳定条件 (5) 第二章电路设计 (6) 2.1三点式振荡器的组成原则 (6) 2.2电感三点式振荡器 (6) 2.3 振荡器设计的模块分析 (6) 第三章仿真软件Multisim10.0 简介 (8) 3.1 Multisim 基本概念 (10) 3.2 Multisim 软件启动界面 (10) 3.3 Multisim 仿真软件的特点 (11) 第四章仿真与调试 (13) 4.1 仿真 (13) 4.2 分析调试 (16) 第五章心得体会 (17) 参考文献 (17) 附录一:元件清单 (19) 附录二:总电路 (20) 答辩记录及评分表 (21)

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