實驗室分析儀器ICP的它激振蕩器介紹

它激振蕩器又稱石英晶體控制振蕩器，是ICP光源常用的一類高穩定度的高頻電源。它的頻率穩定是基于用石英晶體作振源。

首先介紹石英晶體振蕩器。它是利用一定尺寸和規格的石英晶體構成，在晶片上鍍上金屬膜作為電極，利用石英晶體的壓電效應，構成一個正弦波振蕩器。石英晶體是按一定方位角切制的正方形或長方形薄片，當在晶片上加上一個電場，晶片就會發生機械振動；相反，在晶片上加上一個機械力又會在相應方向上產生電場。這種現象稱為石英晶體的壓電效應。若在晶片上下電極金屬板上施加交流電壓，就會產生響應的機械形變，也就是產生機械振動。通常情況下，這種形變的振幅很小，只有在外加交流電壓為某一特定頻率時，振幅才會突然增加。這種現象稱為壓電諧振，這一頻率就稱為晶體的諧振頻率，它和晶體的尺寸有關。

可以用一個等效電路來表示石英晶體的諧振效應（見圖1）。圖中C0為金屬板構成的靜電電容，L、C為壓電諧振的等效參數，R為振動時摩擦耗損的等效電阻。

圖1 石英晶體振蕩器的等效電路

圖1，是一個并聯諧振電路，它的諧振頻率fr可由下式表示：

用石英晶體振蕩器構成的高頻等離子體發生器的方框圖見圖2。線路中用一個頻率為6.78MHz的石英晶體振蕩器作為振源，經兩次倍頻以及兩級功率放大得到27.120MHz、2.5kW的輸出信號。再經過一個耦合器與負載（等離子體）相匹配。

圖2 它激等離子體電源框圖

1-石英振蕩器（6.78MHz）；2-一次倍頻（13.56 MHz）；3-二次倍頻（27.12MHz）；

4-放大器；5-功率放大器；6-耦合器；7-感應圈；8-輸出功率計；9-負反饋放大器；10-電源

圖2所構成的發生器電源具有下述性能：

振蕩頻率 27.120MHz；

頻率穩定性 優于0.005%；

輸出功率 最大2.5kW，連續可調；

輸出功率穩定性 優于0.01%；

反射功率 小于10W。

如果選用其他頻率的晶體，經過倍頻后也可得到輸出頻率為40.68MHz的高頻電源。