直流辉光放电是气体放电现象中的一种重要形式,在研究等离子体特性中起到非常重要的作用,被广泛运用于等离子体照明、材料表面改性、薄膜沉积等各个领域。直流辉光放电不仅能够单独工作,还能够根据需要和射频等其他放电方式组合进行工作,由于其应用广泛,国内外对直流辉光放电光谱仪进行了大量的研究。Grimm型辉光放电激发源是辉光放电光谱仪中应用最广泛的激发源,这种激发源在上世纪60年代由Grimm提出并设计。驱动Grimm型辉光放电光源需要0~100 mA连续可调的直流高压恒流源,虽然辉光等离子体起燃后工作电压约在0.5~1 kV,但起燃时需要更高的电压,通常恒流源开路电压达到1.5 kV方可保证可靠起燃。本文在以往研制的开路电压为1.1 kV的直流高压恒流源基础上进行了改进。改进电路的高压调整管采用两支漏源击穿电压4.5 kV的高压场效应晶体管,使恒流源输出开路电压由1.1 kV提升到了1.5 kV。采用型号为STC8A8K64S4A12的单片机设计了数字控制系统电路,在恒流负反馈调整电路中加入了PID控制算法,并使用simulink对其进行仿真,仿真结果表明,在负反馈中加入PID控制算法,进一步减小了系统的误差,提高了输出电流的稳定性。根据本文设计的直流高压整流滤波电路、恒流调整电路,以及其实际工况设计了相应的保护电路,进行PCB布线,焊接,组装成恒流系统电路。将自行研制的高压恒流源作为直流供能源与Grimm型辉光放电光源相连接,采用荷兰爱万提斯(Avantes B.V.)公司生产的Ava Spec-2048型微型CCD光纤光谱仪(Ava Spec-2048 Miniature Fiber Optic Spectrometer)作为分光及光电检测系统,组成直流辉光放电分析系统。经实验测试,其开路电压≥1.5 kV,输出电流0~100 mA连续可调。当输入交流电压在160 V~240 V变化时,电压调整率≤0.035%。当驱动1 kΩ~11 kΩ阻性负载时,负载调整率≤0.033%。采用改进的高压恒流源驱动Grimm型辉光光谱仪激发源,对铜合金,紫铜带,镀锌铁板等样品中Fe,Cd,Mo,W等元素进行检测,其测试结果相对标准偏差(RSD)均<2%,性能指标较好。